基于IEC 60870―5―104及OPC的水电厂自动化系统的构建.docVIP

基于IEC 60870―5―104及OPC的水电厂自动化系统的构建 　　摘 要：本文提出一种针对中小型电厂的自动化系统设计的方案，介绍了系统的机构及其设计方案。本系统的可编程控制器（PLC）及保护装置同以太网直接连接。IEC60870-5-104协议及OPC技术应用于通信。设计采用具有面向对象，多进程，多线程、COM等技术的监控软件。本系统现场运行可靠安定，给出了系统数据点的标准记法、OPC服务器访问实现过程，以及EC60870-5-104协议的应用经验。 　　关键词：IEC 60870-5-104；OPC；自动化 　　现地控制单元（LCU）元件、保护装置、可编程控制器（PLC）及监控计算机共同构建成水电厂的自动化系统。采用以太网进行通信是一种发展趋势，监控计算机同PLC、保护装置之间便是如此。但是通信协议不统一，开放性差一直困扰着以太网的数据传输。针对中小型水电厂设计的SZX-8000水电厂自动化系统中，从系统的开放性考虑，将采用 IEC 60870-5-104协议（一般情况下被简称为104进行计算机监控以及装置通信保护的参考，OPC技术应用于监控计算机与PLC通信。为了降低系统费用，和市场的混乱，国际电工委员会电力系统及其通信技术委员会（IECTC57）制定了电力系统网络通信标准。而在目前电力系统中，应用较广的是104。OLE/COM技术是通过OPC技术应用到过程控制中的，设备上有一个通用的数据接口，使用合适的应用软件可以实现对数据接口硬件的读取信息，与此同时，还能促进软件开放性和可靠性得到提升。从而提高了水电站的经济性，提高了水电站的竞争能力。 　　一、自动化系统结构 　　为了通信扩展方便，系统PLC、保护装置直接接入以太网。以两台机组说明，为了提高可靠性，取消了工控机。LUC与同期装置智能设备通信，如交流电参数采集器、温度巡检仪、调速器、直流系统。若采用职能系统直接通过一RS-485总线接入PLC，会使通讯速度慢，占用PLC系统存储空间，如今智能设备实现多串口的扩展很难，因为通信协议不一致。因此在设计中，由于系统的对信存在不实时性，各智能备传送信息时，要根据不实时性调整传送顺序和传送周期。达到将各智能设备的邪异通过智能通信控制器转化成标准协议之后，接入PLC的 RS-485口。 　　PLC选用西门子小型PLCS7-226，此款PLC重要应用于小型水电厂设计，水电自动化系统应用SZX-8000。西门子彩色触摸屏通信使用S7-226的通信口，智能通信控制器通信使用S7-226的自由通信口。S7-226CPU扩展后，有72开关输入点，64开关量输出点以及模拟量输入点，S7-226CPU扩展关量其进行输入及输出的模块为EM223，其所进行的模拟量的输入模块为2块，而其进行以太网通信的模块则为CP243-1。 　　PLC选用西门子小型PLCS7-226，此款PLC重要应用于小型水电厂设计，水电自动化系统应用SZX-8000。西门子彩色触摸屏通信使用S7-226的通信口，智能通信控制器通信使用S7-226的自由通信口。S7-226CPU扩展后，有72开关输入点，64开关量输出点以及模拟量输入点，S7-226CPU其可扩展的关量在进行输入及输出的模块为EM223，其模拟量所需要的输入模块为2块，而所使用的以太网通信模块则是CP243-1。交换机使用MOXA工业以太网交换机 EDS-316。MOVA作为智能通信器。发电机以及发电机作为保护装置。保护装置有主变高压侧以及主变低压侧等，104则作为通信协议。线路保护装置RS-485接口到以太网接口的转换是通过通信控制器完成的，通信控制器也可以实现Modbus协议到104的转换。相关的自动化系统结构图一所示。 　　图1水电厂自动化系统网络结构图 　　二、自动化系统应用软件 　　对电厂的所有机组设备是通过水电厂自动化系统SZX-8000实现控制和保护等功能的。SZX-8000由三大部分组成，西门子WinCC Flexible2005以及 STEP7-MicroWIN4.0开发出了PLC，而UC-7410CE软件则可使用 eVC4.0，对计算机软件进行监控之后所得的数据控依次为SQLServer2000和Delphi7.0。监控计算机软件的构成如图2所示。 　　图2 监控计算机软件构成框图 　　数据库维护以及主控制构成监控计算机软件的关键部分，监控计算机然间还包括图形编程、PLC通信、保护通信及GPS通信等程序。数据通信主要借助主控之中的通信模块完成。在通信模块进行工作时，需要对历史数据库所存储的水电站数据进行读取，在数据读取完毕之后会传给实时数据库和图像编程程序，同时历史数据库收录了现场通信传送的历史数据。PLC通信、保护通信及全球定位系统（GPS）通信与通信模块通信的