太浦河泵站計算機監(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構的全計算機監(jiān)控方式，取消或簡化常規(guī)控制手段。系統(tǒng)的配置和設備選型符合計算機技術 發(fā)展 迅速的特點，充分利用計算機領域的先進技術，并結合泵站自動化程度要求高的特點，使泵站運行管理智能化，并能方便地完成與其他管理信息計算機系統(tǒng)的連接。系統(tǒng)軟硬件均采用模塊化、結構化設計，具有高度的可靠性、安全性、實時性、實用性、靈活性和便于擴充。監(jiān)控系統(tǒng)保證與泵站同步投運。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)利用世行貸款，國際招標，由 中國 水利電力物資有限公司中標，由上海東屋電器有限公司生產制造。

2 泵站運行控制方式

泵站設有三個等級的運行控制方式：

泵站主控級控制：操作人員在中控室下命令，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現全部過程自動執(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操作人員確認，方可進行下一步或下一順序組的操作。

現地控制：在泵組調試期或主控級故障時，操作人員可通過現地控制單元的人機界面實現控制。

調度級控制：吳江供電局通過調度計算機系統(tǒng)，經光纖通道與泵站監(jiān)控系統(tǒng)通信，實現遙測、遙信、遙控。遙控對象僅為35kv進線斷路器。泵站預留接口以便將來與上海市水務局通信。

在操作員工作站設有“吳江供電局”、“水務局”和“中控室”軟選擇開關，供運行人員確定控制方式，缺省選擇為中控室控制。在泵組各現地控制單元，設有“就地/遠方” 軟選擇開關，缺省選擇為就地控制。緊急停機等的操作不受控制權設定的制約。

3系統(tǒng)的硬件結構和配置

3.1 網絡 系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用開放式全分布結構，分主控級和現地控制單元級。網絡采用100mb/s快速交換式以太網光纖環(huán)網結構，采用tcp/ip協議。主干網采用4臺rs2系列499nos07100施耐德 工業(yè) 交換機，每臺交換機有5個端口。根據設備的布置情況，其中2臺交換機設置在計算機室，主控級的各計算機和變電站lcu通過rj45端口電纜與其聯接；2臺交換機設置在現地，1~6號泵組lcu和公用設備lcu通過plc以太網模塊、rj45端口電纜直接與其聯接。

選擇一個合理的網絡拓撲結構，對提高網絡通訊的可靠性和實時性非常重要。經過比選，系統(tǒng)采用以工業(yè)交換機為基礎的光纖以太環(huán)網結構，具有以下優(yōu)點：

（1）采用對等網工作方式，網上各節(jié)點設備（如plc站、主控計算機）以對等（平等）方式交換信息，某一節(jié)點設備出故障不會 影響 其他設備和整個網絡的正常工作。而如果采用以服務器為網絡數據中心的主從網工作方式，則網絡上節(jié)點設備均通過服務器數據庫交換信息，服務器的工作負荷相對較重，其運行的可靠性和數據處理速度直接影響到整個系統(tǒng)的可靠性和通訊速率，一旦服務器發(fā)生故障將會導致整個網絡的癱瘓。因此采用對等網的工作方式，系統(tǒng)的可靠性明顯提高。

（2）采用環(huán)網結構，所有網絡節(jié)點設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，當環(huán)上某一點出現斷線時，環(huán)網結構500ms內自動轉換為總線結構運行，斷點兩邊的節(jié)點設備仍可通過總線進行通訊，可確保系統(tǒng)實現無擾動運行。而如果采用總線結構，所有網絡節(jié)點設備均掛接在一根總線上。當總線上某一點出現斷線故障時，斷點兩邊的節(jié)點設備之間就無法進行通訊，從而影響系統(tǒng)的正常工作。

（3）采用工業(yè)級快速光纖交換機進一步提高了系統(tǒng)的可靠性和實時性。工業(yè)交換機在設計、制造上具有一些不同于商業(yè)交換機的特點：

工業(yè)交換機通常設計成4~5個端口，而不是商業(yè)交換機那樣的多端口（12、24或更多端口），很好地適應了工業(yè) 應用 中分布式網絡的特點。同時端口少也意味著工業(yè)交換機在網絡聯接中進行數據傳輸管理的速度更快、可靠性更高，能更好地滿足工控場合的實時性要求。

工業(yè)交換機產品中所有關鍵芯片、集成電路等元器件均按軍用或工業(yè)用較高標準篩選，具有極高的熱穩(wěn)定性和電氣穩(wěn)定性，從而為整個產品的長期穩(wěn)定運行奠定了基礎

工業(yè)交換機在產品工藝設計上，包括印板布線、接地、屏蔽及結構方面，均充分考慮了工控場合的惡劣工作環(huán)境和條件，采取了更為嚴格的防靜電、防電磁干擾、防震動等措施，具有很高的抗干擾能力和電磁兼容性，平均無故障時間不小于17萬小時。

工業(yè)交換機被設計成具有10mbps/100mbps自適應特性和具有連接成光纖環(huán)網結構的功能，特別適用于那些具有較多plc站和計算機作為網絡節(jié)點的場合。

下面是采用工業(yè)交換機的plc系統(tǒng)網絡的部分技術指標：

網絡傳輸速率100mbps

網絡拓撲結構總線型，星型，光纖環(huán)網

網絡傳輸介質光纖，雙絞線

網絡傳輸距離光纖：3100米，雙絞線：100米

網絡通訊協議以太網tcp/ip

下表概括列出工業(yè)交換機與商業(yè)交換機的主要區(qū)別：

以上參數分別摘自施耐德公司工業(yè)交換機和3com商業(yè)交換機產品技術資料。

2.2 主控級

主控級包括：

2臺主計算機兼操作員工作站：雙機冗余熱備,可任選其中1臺作為主控計算機運行,完成監(jiān)視和控制,另1臺作熱備用。機型為hp visualize x4000工作站，彩色液晶顯示器為18.1”tft。

1臺廠長總工監(jiān)視終端：只用于對泵站設備進行監(jiān)視。機型為工控機+彩色液晶顯示器。

2臺通信服務器：負責系統(tǒng)的對外通訊。機型為工控機+彩色液晶顯示器，其中1臺供吳江供電局專用，1臺供水務局用。

1臺打印計算機和3臺打印機

ups電源系統(tǒng)：采用梅蘭日蘭comet s31系列， 容量15kva，后備時間1h，供全站計算機監(jiān)控系統(tǒng)和輔助設備監(jiān)控系統(tǒng)使用。輸入：380v±15%，輸出：220±1%。共設5面柜，其中1面主機柜、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

主控級包括：

2臺主計算機兼操作員工作站：雙機冗余熱備,可任選其中1臺作為主控計算機運行,完成監(jiān)視和控制,另1臺作熱備用。機型為hp visualize x4000工作站，彩色液晶顯示器為18.1”tft。