水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊方式探析

楊旭

摘要：在信息化時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在我國各領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越發(fā)廣泛。在水電廠中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)技術(shù)、電氣設(shè)備及其自動(dòng)化技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)有效整合，發(fā)揮其精準(zhǔn)性和高效性的特點(diǎn)，對水電廠的發(fā)展起到了積極促進(jìn)的作用?，F(xiàn)階段，我國水電廠中計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊方式已較為成熟，但仍存在一些技術(shù)難點(diǎn)無法攻破。因此，本文將對此著重進(jìn)行研究，以保證我國計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水電廠;計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);通訊方式

在水廠的生產(chǎn)過程中，將采集到的數(shù)據(jù)通過通訊方式傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心處理機(jī)，分析處理后再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送指令給相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行控制。在此基礎(chǔ)上，水力發(fā)電廠的各種設(shè)備要與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)緊密配合，充分發(fā)揮監(jiān)控設(shè)備的作用，必須對通訊設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)化的優(yōu)化，才能保證通訊通道的快速暢通。目前我國水廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所采用的通訊手段與以往相比，有了很大的進(jìn)步，無論是種類還是速度都有了很大的提高，但與歐美發(fā)達(dá)國家相比仍然存在較大的差距。為此，本文主要討論了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的幾種通訊方式。

1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通訊方式種類

1.1簡單串口通信

一般來說，RS485的應(yīng)用比較廣泛，對于這一通訊方式的物理層來說，均衡驅(qū)動(dòng)進(jìn)行組合，使用對差接收器，通訊距離最大可達(dá)1315米，速度可達(dá)12 Mbps。采用通訊線纜的傳輸方式，通過雙絞線的使用，設(shè)備設(shè)施具備了通訊線纜的經(jīng)濟(jì)性。MODBUS-RTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議均具有較高的兼容性，數(shù)據(jù)鏈路層采用簡單串口通信方式的通訊協(xié)議相對簡單，而且性價(jià)比較高，加上所有通訊行為的發(fā)起、完成都要經(jīng)過主設(shè)備，因此在通訊質(zhì)量要求相對較低的現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中，應(yīng)用較為廣泛。在對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，對數(shù)據(jù)鏈路層使用簡單的串口通信方式，由于所有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議都具有較高的兼容性，且性價(jià)比較高，加上所有通訊行為的啟動(dòng)、完成都要經(jīng)過主設(shè)備，因此，在對通訊質(zhì)量要求較低的現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)鏈路層的通訊協(xié)議比較簡單，應(yīng)用比較廣泛。此類標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議往往是一主多從型，錯(cuò)誤重傳等機(jī)制尚需進(jìn)一步完善，錯(cuò)誤控制機(jī)制，傳輸效率一直難以得到顯著提高。圖1為水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)圖。

1.2現(xiàn)場總線通訊

（1） CAN現(xiàn)場總線的總線結(jié)構(gòu)，在實(shí)時(shí)性要求方面，一般采用多主競爭模式，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的自由通訊。在通訊介質(zhì)中采用雙絞線、光纖，可在相應(yīng)的組網(wǎng)線型結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)信息的無主次傳輸。此外，這種支持不僅能形成規(guī)模龐大的通訊網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，又能實(shí)現(xiàn)科學(xué)靈活的組網(wǎng)方式，對于CAN的現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和通訊介質(zhì)的使用都具有極其良好的效果。

（2） 以太網(wǎng)可以說是因特網(wǎng)上各設(shè)備與局域網(wǎng)之間最通用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其信息數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)到100Mbps。在總線結(jié)構(gòu)中采用多主競爭的以太網(wǎng)方式，不僅提高了整體傳輸效率，而且保證了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和安全性。在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，工作站和現(xiàn)場總線智能儀表的應(yīng)用非常重要，這種模式的應(yīng)用，不僅提高了系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的可靠性。在水電廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)總線接入發(fā)生沖突時(shí)，就會(huì)引起以太網(wǎng)負(fù)荷過大的狀態(tài)。為此，還需要相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)對總線訪問沖突問題的研究，以確保以太網(wǎng)的作用得到充分發(fā)揮[2]。

（3） 在水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，主站和從站之間實(shí)施的往往是主從傳統(tǒng)，其總線設(shè)計(jì)的多個(gè)主站相互傳遞總線控制令牌，也有將其二者混合使用，效果也比較良好。無論是單主系統(tǒng)還是多主系統(tǒng)，它都能對整個(gè)系統(tǒng)提供強(qiáng)有效支持，這種支持不僅能形成規(guī)模龐大的通訊網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，又能實(shí)現(xiàn)科學(xué)靈活的組網(wǎng)方式。另外，它的通訊介質(zhì)一般采用雙絞線和同軸電纜，這兩者不僅能在總線供電的現(xiàn)場設(shè)備中得到有效應(yīng)用[1]。

2 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的未來展望

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種比較新穎的分布式控制結(jié)構(gòu)，從目前的情況分析，它采用了三級結(jié)構(gòu)的分層分布式系統(tǒng)網(wǎng)，最廣泛地應(yīng)用于水電廠的日常工作中。各生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行技術(shù)和配套設(shè)施上有很大的差別，而且生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時(shí)間都很高，這也使得各系統(tǒng)在互聯(lián)互通這個(gè)過程中很難實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，工作站和現(xiàn)場總線智能儀表的應(yīng)用非常重要，這種模式的應(yīng)用，不僅提高了系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的可靠性。在新時(shí)期自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)的高速發(fā)展帶動(dòng)下，自動(dòng)化應(yīng)用取得了更為顯著的應(yīng)用效果，從而推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科技水平的不斷提高。但當(dāng)今社會(huì)競爭日趨激烈，水電廠對計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的需求也越來越明確，因此需要相關(guān)機(jī)構(gòu)和科研人員在這一領(lǐng)域投入更多的研究經(jīng)費(fèi)和相關(guān)人力。把計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)全自動(dòng)化、全智能化作為當(dāng)前階段的發(fā)展目標(biāo)，不斷開拓監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，始終以創(chuàng)新、實(shí)用為科技發(fā)展的首要目標(biāo)，進(jìn)一步深化自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)研究，逐步實(shí)現(xiàn)水廠建設(shè)的數(shù)字化發(fā)展，真正與其他系統(tǒng)共享相關(guān)信息。狀態(tài)檢修是設(shè)備管理的主要手段，也是診斷檢測技術(shù)的主要手段。目前，我國許多水力發(fā)電廠逐步將計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的先進(jìn)技術(shù)發(fā)展成為常規(guī)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)我國在這一領(lǐng)域的重大突破[3]。

結(jié)語：總而言之，現(xiàn)階段我國水廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所采用的通訊手段與以往相比，有了很大的進(jìn)步，無論是種類還是速度都有了很大的提高，雖然這幾種通訊手段還存在一定的不足，但科研人員正加大對它們的整合力度，力爭把這幾種通訊手段結(jié)合起來，形成一套比較完善的監(jiān)控通訊系統(tǒng)，從而保證水廠各設(shè)備的全面監(jiān)控。同時(shí)，各有關(guān)部門也應(yīng)加大對這一領(lǐng)域人才的培養(yǎng)和相關(guān)技術(shù)的研究、開發(fā)與創(chuàng)新，以確保水電事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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[2]俎亞磊.電扶梯設(shè)備故障原因分析及故障預(yù)防性維護(hù)策略探析[J].科技風(fēng)，2018（24）：109.

[3]李光耀，孟顯召，毛建輝.電扶梯設(shè)備故障原因分析及故障預(yù)防性維護(hù)策略研究[J].電子測試，2016（12）：119+118.

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