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[组图]基于以太网的电力通信监控系统设计           ★★★ 【字体:
基于以太网的电力通信监控系统设计
吴光富  … 来源:本站原创 点击数: 更新时间:2007-7-31 20:46:39

 

吴光富  董 健

(浙江长兴发电有限公司,浙江长兴313100)

 

摘要:利用以太网通讯模式取代现场总线连接各种现场控制设备和上位机监控系统,实现以以太网为主要框架的高性价比网络监控自动化系统,在工业自动化控制领域正受到越来越广泛的应用。本文结合长兴发电有限公司电力通信监控系统改造过程的具体情况,提出了详细的设计思路和解决方案。

关键词:以太网;电力通信;监控系统

 

0 引言

长电公司电力通信系统承担着公司电力生产、调度、办公、话音等电力通信信息的处理和传输业务,随着公司规模的不断扩大,各种利用电力通信系统进行处理和传输的信息量迅猛增加,对通信系统的连续、稳定、可靠运行的要求也越来越高。利用计算机技术、网络技术、通信技术和自动化技术建立一个完善的、综合的、统一平台的通信监控系统,对通信系统进行远程实时动态监测,实现通信机房无人值班,不仅可以全面掌握通信网络和设备的运行状态,而且可以快速、准确的反映设备故障信息,方便维修人员及时查修,提高通信系统的现代化管理水平。

1 通信系统现状与问题

公司现有电力通信系统的各种通信设备和辅助设备,种类涉及到光纤、微波、程控、动力电源等类型,既有IPRPRSDH等带有网管管理系统的新型通信设备,也有传统的无智能数据终端的微波通信设备。对于没有网管和智能数据终端的设备,值班人员无法做到对设备的运行状况的实时了解,难以及时发现故障,对于采用网管管理系统的通信设备,只能对所属的设备进行监测、故障告警,而对其他设备就无能为力。由于缺乏一个统一的管理系统,总是在故障发生后才能去解决,这种工作也是被动的。同时为了确保通信系统的可靠性和信息传输的连续性,通信机房必须保证24小时有人值班。

2 通信监控系统设计


2.1 设计思想
公司通信网现有各种设备情况如表1

 

1 公司通信网现有设备情况

序号

设 备 名 称

型号

 

     

1

调度交换机

HARRIS

1

直接采集4DI

2

SDH传输设备

SMS-600V

1

直接采集2DI

3

PCM终端

NE6062

1

直接采集2DI

4

高频开关电源

RPS-50

1

RS232通信方式采集

 

设备告警信号的输出分为干接点输出和RS232串口输出两种方式,调度程控交换机的MAX, MIN, MIDDLE, POWERPCM终端的电源、勤务告警;SDH光纤通信设备的电源告警、设备面板告警等信号以干接点输出。开关电源设备采用RS232通信的方式把交流电源越限告警、直流电源越限告警、直流母线电压值(整流输出电压、负载电压值、蓄电池母线电压值)、充放电电流等信号送出来。根据系统改造后的应用要求,通信机房将采用无人值班方式,通信系统日常监控由集控人员完成,因此系统的所有监控信号必须接至集控室内。集控室至通信机房有电话线和局域网光缆。为了更好的解决监控上位机与现场通信设备之间的通讯问题,我们对几种可选择的通讯方式进行了比较:采用485总线方式,使用简单,可直接采用机房至集控室的电话线进行通讯,由于距离太长(超过1000m)且电话线为平行线而非RS485传输要求的双绞线,实时性较差,通讯故障率较高,如在机房和集控室间重新布放电缆,则成本太高;以太网有完整的通信协议,能实现多种网络功能,可利用机房与集控室之间的光纤网络系统,通过交换机的虚拟网功能实现监控系统专线通讯,有效保证系统的实时性和可靠性,无需重新布施电缆。综合考虑二者的特点和系统实现的性能价格比,本系统应用以太网实现远程通信和资源共享,也便于系统的扩展。

2.2 设计说明

系统构成框架如图1所示:

         


1  监控系统框架示图

 

监控系统由工作站、串口以太网转换器、数据采集设备及现场设备组成。为了实现以太网通讯方式,在现场设备柜安装一只串口以太网转换器,把设备串口输出的RS-232/485通讯方式转换为TCP/IP通讯方式,使现场设备获得联网的能力。用户通过以太网对设备进行存取和访问,最大限度的使用以太网和TCP/IP协议所带来的好处,同时也克服了串口总线通讯方式故障多的缺陷。由于现场设备通过网络双绞线以星形方式接入以太网,各设备串口之间数据传输互相独立,检修、维护便捷,系统扩展也变得更加简单,对系统扩展添加的串口设备只需通过增加的串口转换器直接以网络双绞线接入HUB即可,对现场运行的其它设备没有任何的影响。

程控交换机、光端机、PCM终端有报警、故障数字量干接点输出,由数据采集设备进行数据采集,并通过串口转换器发送数据至TCP/IP网络上。通信电源设备的监视数据直接利用设备自身的串口以RS232方式通过串口转换器,把数据发送至以太网上,远程工作站通过TCP/IP网络接收串口转换器发送来的数据,经监控画面显示相关设备的运行状态,并对相关报警信息进行处理。

2.3 系统硬件组成

监控系统硬件如图2所示,现场设备由串口以太网转换器,实现RS-485TCP/IP协议的转换,把数据送至以太网上。

 


 

2 网络系统示意图

 

2.3.1 串口以太网转换器

按照实用性、稳定性及可扩性设计原则,选用了MOXA公司的DE-311串口转换器。该转换器具有:16位处理器,512 KB内存;自适应10/100 Mbps 以太网界面 ,三合一 RS-232/422/485界面;内置以太网和TCP/IP协议。

2.3.2 开关量数据采集器

选用研华ADAM-4052模块,提供8个数字输入通道;6个充分隔离的通道和2个有共同点的隔离通道,所有的通道都有5000 V RMS,支持RS485通讯方式。

2.4 系统软件组成

2.4.1 操作站操作系统

上位机操作系统采用Windows2000 Server,并安装Microsoft Access软件,作为组态王系统报警、登录等信息记录数据库。为了保证画面的显示效果,显卡设置为:1024×768,增强色(16)及以上。

2.4.2 操作员站监控软件

操作员站监控软件选用国产组态王6.01版本软件,是一款方便实用、价格低廉,是国内规模最大的国产工业自动化软件。用户利用它提供的各种功能在操作员站上对现场设备进行集中监控。

2.4.3 开关电源接口软件

通过串口RS232通讯方式把开关电源设备的直流母线电压值(整流输出电压、负载电压值、蓄电池母线电压值)、充放电电流等模拟量信号。

3 监控系统功能

3.1 实时监测功能

通过数据采集系统及协议转换方式采集各通信设备的运行状态信息,实现对设备运行状态监视、性能参数监测功能。主要有以下功能:

(1)采集各通信设备、通信电源的告警信号;

(2)采集通信电源电压、电流和温度等信号;

(3)记录故障发生、修复等相关信息,统计发生告警故障的次数、类型、故障原因、地点、相应设备名等信息;

(4)显示故障告警,使各种告警信息分级别处理。

3.2 历史数据处理功能

(1)将状态量、模拟量,告警信息和相关的时间、地点等信息存入历史数据库,将模拟量曲线数据存入历史数据库;

(2)可查询、显示、打印在保存期内的任一时间的状态、曲线、参数、操作等历史信息;

(3)系统可对信息进行过滤处理,可按要求以局名、站名、设备名、设备类型等条件提供用户需要的事件信息。

3.3 告警处理功能

(1)优先、实时接收和处理被监测设备的状态量、模拟量、监测系统本身故障的告警数据,并根据告警级别的优先级,及时发出声、光、图告警显示;

(2)自动根据设备和网络的组成关系确定告警点对线路和设备的影响程度;

(3)告警显示和监测通信设备的运行状态可在显示器自动调阅、滚动显示,并将这些信息以数据形式送到端口提供给厂级实时监控系统实时显示;

(4)对告警、越限的发生、消除、确认、确认操作等信息进行记录、分析、归类后存入历史数据库,需要时可通过打印机打印输出;

(5)对被监测设备的投运和退出有相关的状态指示,具有告警屏蔽功能,可对告警量、告警设备进行屏蔽,便于在维修设备和已知情况下去除不必要的数据量;

(6)对于不同等级的告警信息或因通道中断引起的告警信息,以不同的颜色区分。

此外系统还有用户管理和安全管理等先进应用功能,并留有足够的系统扩充容量,构成一个以LAN为结构的通信网监控系统。

4 结束语

该系统自20046月在投运以来,不仅实现了实时动态监测和控制,消除了原有系统的一些弊端,而且具有界面友好,操作简单、安全可靠等特点,以低成本的工业以太网方式实现了通信机房远程实时监控,极大的提高了工作效率。

 

参考文献:

1]马国华.监控组态软件及其应用[M. 北京:清华大学出版社.

2]北京亚控科技发展有限公司.组态王使用手册[R.2001.

 

作者简介:

吴光富,浙江长兴发电有限公司设备管理部。

 


 
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