馬 薇

（山西省晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司供電分公司，山西 晉城 048000）

IFIX是美國GE公司出品的工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)軟件，山西晉煤集團(tuán)選擇IFIX作為監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)完成了曙八變、興二變、奈曼西湖變的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有SCADA應(yīng)用系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，增加變電站的綜合自動(dòng)化程度，使變電站自動(dòng)化管理更加科學(xué)和完善。實(shí)現(xiàn)了無紙化信息管理和無人值守管理，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 煤礦變電站監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

1.1 變電站SCADA系統(tǒng)

整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備均與通訊管理機(jī)通信，而通信管理機(jī)將不同設(shè)備采集來的數(shù)據(jù)統(tǒng)一以MODBUS TCP協(xié)議（一種完全開放的工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議）傳送給SCADA服務(wù)器（即監(jiān)控主機(jī)），因此只需在IFIX開發(fā)系統(tǒng)中定義一種I/O驅(qū)動(dòng)器，也就是MBE。具有快速、靈活、費(fèi)用低的特點(diǎn)，而且還具有良好的通信過載能力，從而實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化變電站高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集。

1.1.1 I/O驅(qū)動(dòng)器

IFIX最具特色的是I/O驅(qū)動(dòng)器，只要符合IFIX標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)程序，均可與這些設(shè)備通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制。IFIX支持MODBUS TCP協(xié)議，該協(xié)議需要安裝MBE I/O驅(qū)動(dòng)器，安裝MBE后，進(jìn)入I/O設(shè)備管理器，首先創(chuàng)建通道，在通道上創(chuàng)建設(shè)備通訊管理機(jī)txj，設(shè)定IP地址為：192.168.3.127；然后在txj設(shè)備上創(chuàng)建不同的數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊地址就是過程數(shù)據(jù)庫管理的設(shè)備地址。

1.1.2 過程數(shù)據(jù)庫開發(fā)

創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫，新建數(shù)據(jù)庫將一個(gè)空數(shù)據(jù)庫EMPTY.PDB裝入內(nèi)存，并關(guān)閉可能已經(jīng)被裝載的數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫保存成新的文件名，例如：sbb.pdb。打開sbb.pdb，創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫塊時(shí)，由于數(shù)據(jù)比較多，可以將不同類別的數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建一兩個(gè)，然后導(dǎo)出形成Excel表，在Excel表里進(jìn)行編輯，然后再導(dǎo)入，由于一個(gè)變電站設(shè)備眾多，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫工作量比較大，引入Excel表的形式導(dǎo)入、導(dǎo)出，大大減輕了開發(fā)工作量。對(duì)不同數(shù)據(jù)塊可以進(jìn)行詳細(xì)的定義和配置。

1.2 智能儀表及其他變電站設(shè)備的接入方案

變電站采用的設(shè)備很多，廠家不同，設(shè)備類型不同，通訊協(xié)議也千差萬別，如何將這些設(shè)備集中起來，實(shí)現(xiàn)各種信息的匯總和監(jiān)控，是一個(gè)重要的研究課題。利用MOXA嵌入式智能通訊管理機(jī)，利用C語言最低級(jí)的計(jì)算機(jī)編程語言，將不同的設(shè)備儀表、不同的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議，為這些設(shè)備集中接入整個(gè)變電站監(jiān)控系統(tǒng)提供了可行性方案。

1.2.1 智能通訊管理機(jī)

選用MOXA的嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)ThinkCore DA-661，作為整個(gè)變電站的通訊中間層，提供16個(gè)數(shù)據(jù)通訊端口，這些端口的接入方式根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的自由定義，并提供兩個(gè)以太網(wǎng)口通訊服務(wù)。通訊核心的功能就是將不同裝置、不同通訊協(xié)議，進(jìn)行統(tǒng)一匯聚，然后集中轉(zhuǎn)發(fā)給IFIX SCADA服務(wù)器。

1.2.2 協(xié)議轉(zhuǎn)換

根據(jù)晉煤集團(tuán)所選用的設(shè)備的通訊協(xié)議設(shè)置相應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，具體協(xié)議轉(zhuǎn)換如圖l所示。該協(xié)議轉(zhuǎn)換采用C語言，利用通信管理機(jī)預(yù)裝的Linux/WinCE操作系統(tǒng)編譯器編譯，下裝到通信管理機(jī)，借助智能通信管理機(jī)搭建一個(gè)基于嵌入式技術(shù)的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦變電站自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1 協(xié)議轉(zhuǎn)換示意圖

1.3 變電站監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面的開發(fā)

通過IFIX4.0開發(fā)過程數(shù)據(jù)庫，對(duì)每個(gè)設(shè)備以通道→設(shè)備→通訊參數(shù)→數(shù)據(jù)類型→數(shù)據(jù)輸出的模式建立統(tǒng)一的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，繪制各種實(shí)際設(shè)備的仿真模擬圖，并且將圖形動(dòng)態(tài)地與數(shù)據(jù)庫建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)，最后形成人機(jī)界面，供監(jiān)控系統(tǒng)值班人員進(jìn)行監(jiān)控信息的掌握。該煤礦變電站監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面還包括以下功能：

（1）操作控制功能。運(yùn)行人員通過CRT屏幕對(duì)斷路器、允許遠(yuǎn)方電動(dòng)操作的隔離開關(guān)和接地開關(guān)進(jìn)行分、合操作；對(duì)變壓器及站用變壓器分接頭位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；對(duì)補(bǔ)償裝置進(jìn)行投、切控制，能接受遙控操作命令，進(jìn)行遠(yuǎn)方操作；同時(shí)還保留了人工直接跳、合閘方式。

（2）安全監(jiān)視功能。監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，對(duì)采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量要不斷進(jìn)行越限監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)越限立刻發(fā)出告警信號(hào)，同時(shí)記錄和顯示越限時(shí)間和越限值，還能監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電，自控裝置是否正常等現(xiàn)象。

1.4 變電站監(jiān)控系統(tǒng)信息化管理

信息管理功能包括：對(duì)事故的追憶、對(duì)報(bào)警事項(xiàng)的查詢、歷史數(shù)據(jù)的存檔、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的圖表再現(xiàn)、各種報(bào)表（運(yùn)行負(fù)荷報(bào)表、電量運(yùn)行報(bào)表）的輸出，為變電站信息化管理提供了必要的手段，完全實(shí)現(xiàn)了無紙化管理，客觀上完全具備無人值守的條件。

（1）報(bào)表及打印功能

利用Excel的自動(dòng)化技術(shù)及VBA腳本從歷史數(shù)據(jù)庫中調(diào)用所需數(shù)據(jù)，生成Excel報(bào)表。

（2）數(shù)據(jù)處理與記錄功能

首先，在ODBC中增加數(shù)據(jù)源tpevent，創(chuàng)建 Access數(shù) 據(jù) 庫 dbl.mdb， 創(chuàng) 建 tablel、table2和fixalarms表，分別用來記錄SOE報(bào)警、開關(guān)操作、系統(tǒng)報(bào)警；其次，在畫面中創(chuàng)建VisiconX控件，通過操作畫面來訪問報(bào)警數(shù)據(jù)庫；最后，在歷史報(bào)警操作畫面中，選擇日期或設(shè)備查詢各種歷史報(bào)警和事件記錄。

（3）畫面生成及顯示

由畫面顯示的內(nèi)容包括：全站生產(chǎn)運(yùn)行的電氣接線圖、設(shè)備配置圖、運(yùn)行工況圖、電壓棒形圖、實(shí)時(shí)參數(shù)曲線圖、各種信息報(bào)告。

1.5 變電站各種數(shù)據(jù)的調(diào)度遠(yuǎn)程上傳

遠(yuǎn)動(dòng)功能是綜合自動(dòng)化必須完成的一項(xiàng)功能。通過通訊管理機(jī)，將所有設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一為MODBUS TCP格式；然后，以調(diào)度主站所需數(shù)據(jù)格式（如部頒CDT或IEC104規(guī)約）轉(zhuǎn)發(fā)。

2 變電站監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

該變電站監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)具有以下關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)勢(shì)：

（1）立足于晉煤集團(tuán)變電站的實(shí)際情況進(jìn)行開發(fā)，制訂出變電站SCADA方案；

（2）開發(fā)智能通訊管理機(jī)底層通訊程序，為智能儀表及其他設(shè)備的接入提供了可行性方案；

（3）開發(fā)出綜合自動(dòng)化變電站智能交互式的人機(jī)界面；

（4）開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的信息化管理工具，為事故追憶、報(bào)警事項(xiàng)、歷史查詢、數(shù)據(jù)存檔、報(bào)表輸出提供了必要的管理手段，基本實(shí)現(xiàn)了變電站的無紙化信息管理，客觀上具備無人值守的條件。

3 實(shí)踐及應(yīng)用效益分析

利用IFIX4.0作為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)完成了山西晉煤集團(tuán)曙八變、興二變、奈曼西湖變的監(jiān)控系統(tǒng)，這3個(gè)變電站較之以前的自動(dòng)化變電站自動(dòng)化程度更高，穩(wěn)定性、靈活性更強(qiáng)。這些變電站實(shí)現(xiàn)了無紙化信息管理，客觀上完全實(shí)現(xiàn)了無人值守的管理。每年每個(gè)變電站可以節(jié)約運(yùn)營成本50萬元，3座變電站每年可以節(jié)約運(yùn)營成本150萬元，同時(shí)提高了煤礦供電的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)于保障煤礦生產(chǎn)的安全穩(wěn)定起到了積極的作用。另外該監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)也為煤礦電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展開拓了新的思路，取得了良好的社會(huì)效益。

4 結(jié)論

通過3個(gè)自動(dòng)化變電站的開發(fā)應(yīng)用，得出如下結(jié)論：

（1）IFIX功能強(qiáng)大，靈活性好，提供了很好的畫圖工具、過程數(shù)據(jù)庫、I/O驅(qū)動(dòng)器、事件調(diào)度處理、報(bào)警處理，提供強(qiáng)大的VBA編程環(huán)境，用戶可通過類似VBA一樣的可視化編程來開發(fā)出具備自身特點(diǎn)的集數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、信息管理于一體的監(jiān)控系統(tǒng)，大大縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本。但對(duì)于開發(fā)人員的技術(shù)水平提出了較高的要求，要求技術(shù)人員要精通通訊協(xié)議的開發(fā)、IFIX系統(tǒng)軟件的開發(fā)、VBA開發(fā)，只有這樣才能很好地駕馭IFIX系統(tǒng)。

（2）利用MOXA嵌入式智能通訊管理機(jī)，將整個(gè)變電站所有電氣設(shè)備進(jìn)行信息集成，使之成為一個(gè)管理網(wǎng)絡(luò)，避免出現(xiàn)信息孤島。利用C語言進(jìn)行底層通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序開發(fā)，既高效又統(tǒng)一。

（3）該煤礦變電站監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)成功，也為其他自動(dòng)化項(xiàng)目提供了借鑒。每一個(gè)設(shè)備的通訊及通訊協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的信息集成及監(jiān)控，電力、化工、醫(yī)療都可以實(shí)現(xiàn)綜合信息智能監(jiān)控。