太浦河泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

1 監(jiān)控系統(tǒng)配置的基本原則

太浦河泵站采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)的全計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式，取消或簡(jiǎn)化常規(guī)控制手段。系統(tǒng)的配置和設(shè)備選型符合計(jì)算機(jī)技術(shù) 發(fā)展 迅速的特點(diǎn)，充分利用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合泵站自動(dòng)化程度要求高的特點(diǎn)，使泵站運(yùn)行管理智能化，并能方便地完成與其他管理信息計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連接。系統(tǒng)軟硬件均采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，具有高度的可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性、實(shí)用性、靈活性和便于擴(kuò)充。監(jiān)控系統(tǒng)保證與泵站同步投運(yùn)。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)利用世行貸款，國(guó)際招標(biāo)，由 中國(guó) 水利電力物資有限公司中標(biāo)，由上海東屋電器有限公司生產(chǎn)制造。

2 泵站運(yùn)行控制方式

泵站設(shè)有三個(gè)等級(jí)的運(yùn)行控制方式：

泵站主控級(jí)控制：操作人員在中控室下命令，通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全部過(guò)程自動(dòng)執(zhí)行方式或采用分步按順序組執(zhí)行的方式，即每一步或每一順序組完成后需經(jīng)操作人員確認(rèn)，方可進(jìn)行下一步或下一順序組的操作。

現(xiàn)地控制：在泵組調(diào)試期或主控級(jí)故障時(shí)，操作人員可通過(guò)現(xiàn)地控制單元的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)控制。

調(diào)度級(jí)控制：吳江供電局通過(guò)調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)光纖通道與泵站監(jiān)控系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控。遙控對(duì)象僅為35kv進(jìn)線斷路器。泵站預(yù)留接口以便將來(lái)與上海市水務(wù)局通信。

在操作員工作站設(shè)有“吳江供電局”、“水務(wù)局”和“中控室”軟選擇開關(guān)，供運(yùn)行人員確定控制方式，缺省選擇為中控室控制。在泵組各現(xiàn)地控制單元，設(shè)有“就地/遠(yuǎn)方” 軟選擇開關(guān)，缺省選擇為就地控制。緊急停機(jī)等的操作不受控制權(quán)設(shè)定的制約。

3系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和配置

3.1 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用開放式全分布結(jié)構(gòu)，分主控級(jí)和現(xiàn)地控制單元級(jí)。網(wǎng)絡(luò)采用100mb/s快速交換式以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用tcp/ip協(xié)議。主干網(wǎng)采用4臺(tái)rs2系列499nos07100施耐德 工業(yè) 交換機(jī)，每臺(tái)交換機(jī)有5個(gè)端口。根據(jù)設(shè)備的布置情況，其中2臺(tái)交換機(jī)設(shè)置在計(jì)算機(jī)室，主控級(jí)的各計(jì)算機(jī)和變電站lcu通過(guò)rj45端口電纜與其聯(lián)接；2臺(tái)交換機(jī)設(shè)置在現(xiàn)地，1~6號(hào)泵組lcu和公用設(shè)備lcu通過(guò)plc以太網(wǎng)模塊、rj45端口電纜直接與其聯(lián)接。

選擇一個(gè)合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性和實(shí)時(shí)性非常重要。經(jīng)過(guò)比選，系統(tǒng)采用以工業(yè)交換機(jī)為基礎(chǔ)的光纖以太環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用對(duì)等網(wǎng)工作方式，網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)設(shè)備（如plc站、主控計(jì)算機(jī)）以對(duì)等（平等）方式交換信息，某一節(jié)點(diǎn)設(shè)備出故障不會(huì) 影響 其他設(shè)備和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常工作。而如果采用以服務(wù)器為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的主從網(wǎng)工作方式，則網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)設(shè)備均通過(guò)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)交換信息，服務(wù)器的工作負(fù)荷相對(duì)較重，其運(yùn)行的可靠性和數(shù)據(jù)處理速度直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和通訊速率，一旦服務(wù)器發(fā)生故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。因此采用對(duì)等網(wǎng)的工作方式，系統(tǒng)的可靠性明顯提高。

（2）采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備均掛接在一根首尾相接的環(huán)形線上。它具有故障冗余功能，當(dāng)環(huán)上某一點(diǎn)出現(xiàn)斷線時(shí)，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)500ms內(nèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為總線結(jié)構(gòu)運(yùn)行，斷點(diǎn)兩邊的節(jié)點(diǎn)設(shè)備仍可通過(guò)總線進(jìn)行通訊，可確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)運(yùn)行。而如果采用總線結(jié)構(gòu)，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備均掛接在一根總線上。當(dāng)總線上某一點(diǎn)出現(xiàn)斷線故障時(shí)，斷點(diǎn)兩邊的節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間就無(wú)法進(jìn)行通訊，從而影響系統(tǒng)的正常工作。

（3）采用工業(yè)級(jí)快速光纖交換機(jī)進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。工業(yè)交換機(jī)在設(shè)計(jì)、制造上具有一些不同于商業(yè)交換機(jī)的特點(diǎn)：

工業(yè)交換機(jī)通常設(shè)計(jì)成4~5個(gè)端口，而不是商業(yè)交換機(jī)那樣的多端口（12、24或更多端口），很好地適應(yīng)了工業(yè) 應(yīng)用 中分布式網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。同時(shí)端口少也意味著工業(yè)交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸管理的速度更快、可靠性更高，能更好地滿足工控場(chǎng)合的實(shí)時(shí)性要求。

工業(yè)交換機(jī)產(chǎn)品中所有關(guān)鍵芯片、集成電路等元器件均按軍用或工業(yè)用較高標(biāo)準(zhǔn)篩選，具有極高的熱穩(wěn)定性和電氣穩(wěn)定性，從而為整個(gè)產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)

工業(yè)交換機(jī)在產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)上，包括印板布線、接地、屏蔽及結(jié)構(gòu)方面，均充分考慮了工控場(chǎng)合的惡劣工作環(huán)境和條件，采取了更為嚴(yán)格的防靜電、防電磁干擾、防震動(dòng)等措施，具有很高的抗干擾能力和電磁兼容性，平均無(wú)故障時(shí)間不小于17萬(wàn)小時(shí)。

工業(yè)交換機(jī)被設(shè)計(jì)成具有10mbps/100mbps自適應(yīng)特性和具有連接成光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的功能，特別適用于那些具有較多plc站和計(jì)算機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)合。

下面是采用工業(yè)交換機(jī)的plc系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的部分技術(shù)指標(biāo)：

網(wǎng)絡(luò)傳輸速率100mbps

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型，星型，光纖環(huán)網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)光纖，雙絞線

網(wǎng)絡(luò)傳輸距離光纖：3100米，雙絞線：100米

網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議以太網(wǎng)tcp/ip

下表概括列出工業(yè)交換機(jī)與商業(yè)交換機(jī)的主要區(qū)別：

以上參數(shù)分別摘自施耐德公司工業(yè)交換機(jī)和3com商業(yè)交換機(jī)產(chǎn)品技術(shù)資料。

2.2 主控級(jí)

主控級(jí)包括：

2臺(tái)主計(jì)算機(jī)兼操作員工作站：雙機(jī)冗余熱備,可任選其中1臺(tái)作為主控計(jì)算機(jī)運(yùn)行,完成監(jiān)視和控制,另1臺(tái)作熱備用。機(jī)型為hp visualize x4000工作站，彩色液晶顯示器為18.1”tft。

1臺(tái)廠長(zhǎng)總工監(jiān)視終端：只用于對(duì)泵站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視。機(jī)型為工控機(jī)+彩色液晶顯示器。

2臺(tái)通信服務(wù)器：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的對(duì)外通訊。機(jī)型為工控機(jī)+彩色液晶顯示器，其中1臺(tái)供吳江供電局專用，1臺(tái)供水務(wù)局用。

1臺(tái)打印計(jì)算機(jī)和3臺(tái)打印機(jī)

ups電源系統(tǒng)：采用梅蘭日蘭comet s31系列， 容量15kva，后備時(shí)間1h，供全站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)使用。輸入：380v±15%，輸出：220±1%。共設(shè)5面柜，其中1面主機(jī)柜、3面電池柜、1面配電柜，系統(tǒng)采用雙回路供電，一主一備

3.2 主控級(jí)

主控級(jí)包括：

2臺(tái)主計(jì)算機(jī)兼操作員工作站：雙機(jī)冗余熱備,可任選其中1臺(tái)作為主控計(jì)算機(jī)運(yùn)行,完成監(jiān)視和控制,另1臺(tái)作熱備用。機(jī)型為hp visualize x4000工作站，彩色液晶顯示器為18.1”tft。