基于組態(tài)軟件的牽引變電所自動(dòng)化監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

1、基于組態(tài)軟件的牽引變電所自動(dòng)化監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)摘 要牽引變電所監(jiān)控軟件是牽引變電所內(nèi)運(yùn)行設(shè)備和運(yùn)行人員的接口，在牽引變電所自動(dòng)化系統(tǒng)中占有極其重要的地位。隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展，我國干線電氣化鐵路已推廣使用集中監(jiān)視及控制的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，牽引變電所將逐步實(shí)現(xiàn)無人值班，直接由供電調(diào)度實(shí)行遙控運(yùn)行。監(jiān)控軟件以其良好的實(shí)時(shí)性和可靠性得到了廣泛使用。本文主要討論了牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的原理構(gòu)造和功能，監(jiān)控組態(tài)軟件的功能、特點(diǎn)和在變電所綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用，初步設(shè)計(jì)了牽引變電所綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中，利用組態(tài)王6.5版軟件作為平臺(tái)，開發(fā)了牽引變電所綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的主接線圖，趨勢(shì)曲線，以及數(shù)據(jù)報(bào)表

2、，在牽引變電所系統(tǒng)監(jiān)控界面制作和數(shù)據(jù)詞典設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了變電站系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙調(diào)和遙控的功能，完成了組態(tài)王與Microsoft Access數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)連接及訪問。結(jié)果表明，以組態(tài)軟件為開發(fā)平臺(tái)的牽引變電所監(jiān)控系統(tǒng)有著良好的監(jiān)控效果。關(guān)鍵詞：牽引變電所，綜合自動(dòng)化，組態(tài)軟件，監(jiān)控AUTOMATION MONITOR DESIGN OF TRACTION SUBSTATION BASED ON CONFIGURATION SOFTWORE ABSTRACTThe monitoring and controlling software is the interface of operat

3、ors and operating equipments in the traction substation automation system which is occupying the significant importance in the traction substation automation system. With the development of the computer and communications, China's electrified railway lines has been to promote the use of centrali

4、zed monitoring and remote control systems, traction substation will be the progressive realization of unmanned, which is directly power supplied by the implementation of remote control operation scheduling. Monitor software is used by most electricity monitors and control systems to improve the leve

5、l of monitoring and controlling because of its reliable quality. The traction substation integrated automation system structure and function of the principle is discussed in the paper, and the functions of software configuration, characteristics and applications in the substation automation, the pre

6、liminary integrated automation for traction substation monitoring system is designed .The design is taking the Kingview 6.5 version of the software as the platform, it developing the traction substation synthesis automation supervisory system. Based on the traction substation system monitoring conta

7、ct surface manufacture and data dictionary design, and the telemetry, remote signals, remote transfer and the remote control function of the transformer substation system is realized, besides， it completes the data linking and accessing between Kingview and Microsoft the Access data.It shows that Tr

8、action Substation Monitoring System based on configuration software has a good effect on substation .Key words: Traction substation，Integrated Automation，Configuration software，Monitor and controlIV目 錄1 緒論11.1 牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念11.1.1 變電所綜合自動(dòng)化簡介11.1.2 牽引變電所綜合自動(dòng)化簡介21.2 牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式51.3 牽引變電所綜合自動(dòng)化

9、系統(tǒng)的功能71.3.1 監(jiān)控子系統(tǒng)71.3.2 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)91.3.3 備用電源自投控制91.3.4 牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信任務(wù)92 組態(tài)軟件112.1 組態(tài)軟件概述112.2 組態(tài)軟件的功能122.3 組態(tài)王6.5版介紹143 牽引變電所監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)詞典設(shè)計(jì)183.1 變量及設(shè)備的定義183.1.1 基本變量類型183.1.2 系統(tǒng)預(yù)設(shè)變量183.1.3 變量的定義和設(shè)置203.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)詞典設(shè)計(jì)213.3 基于組態(tài)王6.5版的牽引變電所自動(dòng)化監(jiān)控軟件組態(tài)234 基于組態(tài)軟件的監(jiān)控軟件人機(jī)界面設(shè)計(jì)304.1 系統(tǒng)畫面的建立304.2 監(jiān)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)325

10、 組態(tài)王SQL數(shù)據(jù)庫訪問395.1 組態(tài)王SQL數(shù)據(jù)庫概述395.1.1組態(tài)王SQL數(shù)據(jù)庫概述395.1.2 SQL函數(shù)功能及其參數(shù)395.2 組態(tài)王SQL與數(shù)據(jù)庫建立連接的功能實(shí)現(xiàn)415.2.1 定義ODBC數(shù)據(jù)源425.2.2 組態(tài)王SQL與數(shù)據(jù)庫建立連接42結(jié)論44致謝45參考文獻(xiàn)461 緒論變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它是介于發(fā)電廠和電力用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站自動(dòng)化水平的高低直接影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及供電的質(zhì)量。隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我國已經(jīng)廣泛使用基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置、安全自動(dòng)裝置都具備了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理的功能，并具有利用通信

11、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的功能。因此，變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化具備了物理基礎(chǔ)。目前，我國新建或改建的變電站均采用了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的模式。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將變電站的二次設(shè)備(包括控制、信號(hào)、測(cè)量、保護(hù)、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)等)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)?，F(xiàn)代通信技術(shù)，通過功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站自動(dòng)監(jiān)控、測(cè)量、控制和調(diào)整的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)1。1.1 牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念變電所自動(dòng)化是指在變電所內(nèi)應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理好傳輸及時(shí)、計(jì)算機(jī)軟硬件實(shí)現(xiàn)變電所進(jìn)行監(jiān)控、協(xié)調(diào)、控制和管理任務(wù)，部分代替或是取代變電所常規(guī)的二次技術(shù)，和代替進(jìn)行值班人員對(duì)變電所進(jìn)行監(jiān)控、控制的操作，是變電所更安全、穩(wěn)定、可靠

12、的運(yùn)行。其實(shí)質(zhì)就是以計(jì)算機(jī)為核心，通過將變電所原有保護(hù)、儀表、中央信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等二次設(shè)備系統(tǒng)及功能重新分解、組合、互連、計(jì)算機(jī)化形成，及變電所保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)控和遠(yuǎn)方控制于一體，簡化了變電所二次接線。1.1.1 變電所綜合自動(dòng)化簡介變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電所運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電

13、站綜合自動(dòng)化替代了變電所常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。功能的綜合是其區(qū)別于常規(guī)變電站的最大特點(diǎn)，它以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)通訊為手段，以信息共享為目標(biāo)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中以監(jiān)控主機(jī)代替了傳統(tǒng)變電站中控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，監(jiān)控主機(jī)中運(yùn)動(dòng)主界面的數(shù)字式顯示代替了電磁型或晶體管型儀表，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字式保護(hù)代替電磁型和晶體管型儀表的繼電保護(hù)，徹底改變了常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的缺陷。因此，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、和通信技術(shù)

14、等在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到電力系統(tǒng)比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的告訴計(jì)算能力和邏輯判斷功能，方便地監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行和操作。1.1.2 牽引變電所綜合自動(dòng)化簡介牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，經(jīng)過各種功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電所二次設(shè)備(控制、信號(hào)、測(cè)量、保護(hù)自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)執(zhí)行自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在變電所領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)牽引變電所無人值班或少人值班的可靠技術(shù)支撐2。電氣化牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以牽引變電所為核心，以功能為模塊，將供電臂上聯(lián)接的牽引供電設(shè)

15、施納入系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，充分體現(xiàn)分散控制，集中管理的結(jié)構(gòu)模式。控制和保護(hù)系統(tǒng)既相互獨(dú)立，有關(guān)信息有相互共享。系統(tǒng)主要有四部分組成：第一部分為調(diào)度層；第二部分為站控層；第三部分為間隔層的分布式保護(hù)、測(cè)量、只能裝置；第四部分為設(shè)備層。間隔層智能裝置控制和保護(hù)線路、變壓器、電容器等設(shè)備；站控層控制著以牽引變電所為核心，以供電臂為單元的牽引供電系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。調(diào)度層是電氣化鐵道的電力調(diào)度中心，它是以計(jì)算機(jī)為主體的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，即SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition )系統(tǒng)。通過四遙使大量的實(shí)時(shí)信息傳送到調(diào)度中心，調(diào)度人員根據(jù)所傳遞的信

16、息記錄牽引變電所的運(yùn)行狀態(tài)并能及時(shí)處理事故。站控層主要設(shè)在各變電所、分區(qū)所、開閉所等主控室內(nèi)，主要由后臺(tái)監(jiān)控機(jī)、通信管理機(jī)、GPS接收器構(gòu)成。通信管理機(jī)是站控層的核心，他通過多種類型的標(biāo)準(zhǔn)通信接口和通信規(guī)約來溝通各智能單元、后臺(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)中心間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。一方面通信管理機(jī)與數(shù)據(jù)采集裝置、保護(hù)裝置進(jìn)行通信，收集牽引變電所運(yùn)行中各實(shí)時(shí)信息并傳送到后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)中心，以便對(duì)各變電所進(jìn)行監(jiān)視。另一方面接收和轉(zhuǎn)發(fā)來自監(jiān)控系統(tǒng)的各類操作命令對(duì)變電所進(jìn)行遙控和遙調(diào)。通信管理機(jī)還通過RS232標(biāo)準(zhǔn)接口與GPS系統(tǒng)通信，使裝置和所有與之相聯(lián)系的保護(hù)、數(shù)據(jù)采集，后臺(tái)監(jiān)控都嚴(yán)格與GPS保持時(shí)鐘同步，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步采

17、樣、故障分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。后臺(tái)機(jī)也稱上位機(jī)，是牽引變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的管理中心，主要負(fù)責(zé)人機(jī)聯(lián)系、信息匯總與處理、運(yùn)行管理和優(yōu)化控制等功能。后臺(tái)機(jī)通過安裝與牽引變電所主控室內(nèi)，與通信管理機(jī)之間采用RS232/485串口通訊。圖1-1 電氣化鐵道牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)間隔層由牽引變電所各保護(hù)測(cè)控單元模塊和其他智能儀表構(gòu)成，每個(gè)保護(hù)測(cè)控單元集保護(hù)、控制、智能通信功能于一體，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、保護(hù)和信息傳輸功能。也是系統(tǒng)與一次設(shè)備的接口，主要包括線路保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)裝置、電容器保護(hù)裝置、綜合監(jiān)控單元及單元測(cè)量裝置、備用電自投及電壓無功自動(dòng)控制裝置以及通信管理單元。各智能單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)工

18、程的實(shí)際需要，靈活配置各間隔層的保護(hù)設(shè)備。各保護(hù)裝置功能相對(duì)獨(dú)立，凡是可以就地完成的功能絕不依賴通信網(wǎng)。其后加速、諧波閉鎖的三段距離保護(hù)、一次重合閘功能、PI斷線檢測(cè)和故障測(cè)距功能。牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要以完成保護(hù)、電能計(jì)算、監(jiān)控為目的，考慮系統(tǒng)可靠性、靈敏度、實(shí)時(shí)性等要求來合理配置系統(tǒng)功能。正常運(yùn)行時(shí)，在線監(jiān)測(cè)牽引網(wǎng)運(yùn)行及設(shè)備的運(yùn)行狀況；故障時(shí)，保護(hù)迅速動(dòng)作快速采集、處理故障數(shù)據(jù)，使故障限制在最小范圍內(nèi)，同時(shí)完成牽引網(wǎng)的在線計(jì)算、故障測(cè)距、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析報(bào)表、信息遠(yuǎn)傳和智能控制等功能。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控硬件配置有當(dāng)?shù)乇O(jiān)控機(jī)、打印機(jī)、模擬屏、光端機(jī)、OPH、電源柜及保護(hù)測(cè)控裝置構(gòu)成。根據(jù)牽引變電

19、所主接線的特點(diǎn)和供電方式，保護(hù)測(cè)控裝置可按下列配置：(1) 主變壓器和主保護(hù)測(cè)控裝置兩套，裝置應(yīng)具備的主要功能：差動(dòng)電流速斷和二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)；(2) 主變壓器110kV測(cè)后備測(cè)控裝置兩套，裝置具備主要功能：非電量保護(hù)、110kV進(jìn)線失壓保護(hù)、零序過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)；(3) 主變壓器27.5kV測(cè)后備保護(hù)測(cè)控裝置兩套，裝置應(yīng)具備的主要功能：27.5kV測(cè)低壓啟動(dòng)的三相過流保護(hù)；(4) 自投裝置一套，裝置應(yīng)具備的主要功能：110kV進(jìn)線備自投和主變壓器故障自投；(5) 電容保護(hù)裝置一套，裝置應(yīng)具備的主要功能：電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、諧波過流保護(hù)、低電壓、過電壓保護(hù)和差壓保護(hù)；(6

20、) 饋線保護(hù)裝置的數(shù)量由斷路器備用方式、牽引網(wǎng)單復(fù)線決定。每一臺(tái)斷路器對(duì)應(yīng)一個(gè)保護(hù)測(cè)控模塊。裝置應(yīng)具備的主要功能：電流速斷保護(hù)、諧波閉鎖的過電流保護(hù)其后加速、諧波閉鎖的三段距離保護(hù)、一次重合閘功能、PT斷線檢測(cè)和故障測(cè)距功能。監(jiān)控單元定期或隨機(jī)采集電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、保護(hù)動(dòng)作、主變溫度、系統(tǒng)頻率等。數(shù)據(jù)處理包括累計(jì)每條線路的有功功率，越限檢測(cè)(主變過負(fù)荷、主變過熱、母線電壓過高或是過低、PT斷線、直流失壓)；接地檢測(cè)。控制單元可由遠(yuǎn)方或當(dāng)?shù)乇O(jiān)控機(jī)或應(yīng)急選線控制裝置進(jìn)行控制，通過在上位綜合控制機(jī)操作實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所的斷路器、隔離開關(guān)的操作。當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方相互閉鎖，防止誤操

21、作。為防止誤操作，控制開關(guān)的合、斷分選擇、執(zhí)行兩步完成。變壓器保護(hù)采用微機(jī)保護(hù)，完成保護(hù)、控制、備投等功能；故障錄波。每臺(tái)變壓器可單獨(dú)保護(hù)單元分別構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，二三次諧波量占基波量的10%以上是制動(dòng)。過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)作為后備保護(hù)，接地保護(hù)作為輔助保護(hù)，變壓器本身裝備重瓦斯動(dòng)作繼電器和輕瓦斯信號(hào)繼電器。監(jiān)控管理機(jī)完成上述功能，包括電能計(jì)量等功能。饋線保護(hù)采用微機(jī)保護(hù)，完成保護(hù)測(cè)量、控制出口功能。饋線設(shè)有方向距離保護(hù)作為輔助保護(hù)以克服方向保護(hù)的死區(qū)。設(shè)二三諧波量占基波量的10%以上是制動(dòng)。監(jiān)控機(jī)完成上述監(jiān)控和饋線開關(guān)的操作管理。母線保護(hù)采用微機(jī)保護(hù)，完成保護(hù)、測(cè)量、控制出口功

22、能。母線設(shè)在母線差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，過流保護(hù)作為輔助保護(hù)，因?yàn)槟妇€差動(dòng)保護(hù)采集母線上所有電流、電壓及開關(guān)狀態(tài)，母線保護(hù)具有算法簡單、計(jì)算量小的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理及故障錄波2。1.2 牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以微機(jī)保護(hù)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及變電所的其他智能設(shè)備的綜合自動(dòng)化。牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由站端層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、間隔層三部分組成。典型牽引所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)圖如圖1-2所示。(1) 站端層具有圖形畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控、變電所日常管理和圖形分析等功能；(2) 網(wǎng)絡(luò)通訊層調(diào)度端與間隔層通訊，上傳變電所實(shí)時(shí)信息，下達(dá)操作、控制命令；(3) 間隔層負(fù)責(zé)準(zhǔn)確采集變電所設(shè)備運(yùn)行

23、參數(shù)，進(jìn)行保護(hù)運(yùn)算，保護(hù)分閘，并準(zhǔn)確及時(shí)的執(zhí)行由站端層發(fā)出的操作、控制命令；(4) 變電所二次回路大大簡化，生活設(shè)施基本取消，設(shè)計(jì)工作量明顯降低；(5) 智能保護(hù)測(cè)控單元可嵌入一次設(shè)備，子工廠完成大部分安裝調(diào)試工作，現(xiàn)場(chǎng)施工周期可顯著縮短，建安費(fèi)用也隨之減少；(6) 高速可靠的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和完備的安全監(jiān)控系統(tǒng)為無人值守創(chuàng)造了條件，值班人員的大幅減少可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益；(7) 借助于保護(hù)測(cè)控單元的透明化設(shè)計(jì)和一次設(shè)備的駐所檢測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷，從而推行檢修體制改革，取消傳統(tǒng)春檢；(8) 保護(hù)與控制單元集保護(hù)、測(cè)量、控制、通信于一體，高度集成的模塊化設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大，設(shè)備靈活，穩(wěn)定可靠，

24、維護(hù)方便；(9) 間隔層通信網(wǎng)絡(luò)采用具有良好的開放性、互操作性和完整網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的以太網(wǎng)、Longwords等；也可采用CAN網(wǎng)、PROFIBUS等實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能；(10) 通信方式及接口靈活，保護(hù)、測(cè)量與控制單元采用國際標(biāo)準(zhǔn)的IEC60870-5-103等通信規(guī)約，當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控單元與調(diào)度端的通信采用IEC60870-5-101等通信規(guī)約；(11) 采用GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘保證全系統(tǒng)具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。并具備接收調(diào)度端的時(shí)鐘，保證全站時(shí)鐘同步的能力；(12) 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元能共實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備用和自動(dòng)切換功能，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性；(13) 人機(jī)界面友好，屏幕化操作取代人工操作。圖1-2 牽引所綜合自

25、動(dòng)化系統(tǒng)圖牽引變電所內(nèi)有保護(hù)測(cè)控和單元、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元、現(xiàn)場(chǎng)總線、視頻監(jiān)控單元等組成。各保護(hù)監(jiān)控單元完成變電所的繼電保護(hù)、測(cè)量、控制功能。調(diào)度中心與保護(hù)測(cè)控單元通信，實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元也可以就地完成調(diào)度中心的操作。視頻監(jiān)控單元與自動(dòng)滅火系統(tǒng)一起，組成變電所安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“遙視”功能。為保證圖像傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，要求為視頻提供單獨(dú)的寬帶光纖口3。(1) 保護(hù)測(cè)控單元現(xiàn)在主流的保護(hù)測(cè)控單元采用32位CPU硬件平臺(tái)，能支撐完善的測(cè)量與控制功能，基于DSP技術(shù)的高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的采集變電所設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行保護(hù)運(yùn)算，并準(zhǔn)確及時(shí)的執(zhí)行由站端層發(fā)出的命令。各單元模塊上高精度的硬件器

26、件、合理的布線以及高標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容性能，大大地提高了硬件系統(tǒng)工作的可靠性，適合環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。彌補(bǔ)了老式繼電保護(hù)固有的保護(hù)單一、準(zhǔn)確性差、接線復(fù)雜、通訊困難等缺陷。保護(hù)測(cè)控單元包括饋線測(cè)控保護(hù)單元、并步測(cè)保護(hù)單元、主變主保護(hù)單元、主變后備保護(hù)單元、主變測(cè)控保護(hù)單元、備用自投控制單元等。(2) 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元當(dāng)?shù)乇O(jiān)控及通信處理單元由當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主機(jī)、流水報(bào)表打印機(jī)、通信管理機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)及GPS組成。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控及通信處理單元作為牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分，負(fù)責(zé)采集與顯示牽引變電所內(nèi)的測(cè)控、保護(hù)單元的各種測(cè)量、保護(hù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引變電所內(nèi)的各測(cè)量、保護(hù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引變電所各種開

27、關(guān)的分/合控制、信號(hào)復(fù)歸與定值整定與存儲(chǔ)，完成相應(yīng)的報(bào)表處理、曲線顯示、流水打印等信息處理功能，對(duì)故障錄波、負(fù)荷錄波及諧波分析的顯示與存儲(chǔ)。具有生動(dòng)詳細(xì)的報(bào)警信息窗口，并根據(jù)不同的報(bào)警級(jí)別有相應(yīng)的畫面和語言、音響報(bào)警。可進(jìn)行靈活配置，對(duì)不同的用戶可設(shè)置不同的管理權(quán)限，以確保系統(tǒng)的安全性，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控及通信處理單元互相獨(dú)立，在正常情況下，調(diào)度端控制命令不需要通過當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元即可執(zhí)行，這時(shí)，可通過當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的顯示器監(jiān)視變電所運(yùn)行情況，查看各種報(bào)表及曲線。當(dāng)遠(yuǎn)方控制失效時(shí)，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元作為遠(yuǎn)方控制失效后備手段進(jìn)行操作。1.3 牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能目前，我國電力系統(tǒng)中，低壓變電所普遍采用了綜合自動(dòng)

28、化技術(shù)，部分變電所還實(shí)現(xiàn)了無人值班。實(shí)踐證明：綜合自動(dòng)化技術(shù)的采用提高了變電所全面的技術(shù)水平和管理水平，提高了安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低了運(yùn)行維護(hù)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了配電系統(tǒng)自動(dòng)化。鐵道牽引變電所目前存在著以下問題：建設(shè)時(shí)往往存在選址困難的問題、運(yùn)營時(shí)存在運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高的問題、事故時(shí)故障不易判別的問題。因此，為了適應(yīng)電氣化鐵路建設(shè)的發(fā)展需要，提高牽引變電所自動(dòng)化運(yùn)行管理水平，牽引變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)將成為一種發(fā)展趨勢(shì)，這樣還能使?fàn)恳冸娝鶞p少占地、縮減人員編制，事先向技術(shù)要效益的目的4。目前國內(nèi)已經(jīng)有好人那多家公司的牽引變電所綜合自動(dòng)化產(chǎn)品通過了鑒定，部分鐵路局一開始使用這些產(chǎn)品，

29、但至今還沒有頒布一個(gè)牽引變電所綜合自動(dòng)化產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。牽引變電所綜合自動(dòng)化一般包括如下幾部分的功能：監(jiān)控子系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)、備用電源自投控制、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信任務(wù)，下面分別細(xì)述這些功能。1.3.1 監(jiān)控子系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)用來取代常規(guī)的測(cè)量系統(tǒng)，取代指針式儀表；改變常規(guī)的操作機(jī)構(gòu)和模擬盤，取代常規(guī)的告警、報(bào)警、中央信號(hào)、光字牌等；取代常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置。其功能包括：(1) 數(shù)據(jù)采集包括模擬量的采集、開關(guān)量的采集和電度量的采集；模擬量的采集：包括27.5kV母線；主變壓器電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)；電容器電流、無功功率、功率因數(shù)；饋線電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)；系統(tǒng)頻率；主

30、變壓器油溫；直流電源電壓；所用變壓器電壓等；開關(guān)量的采集：包括斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行告警信號(hào)等5；電度量采集；(2) 時(shí)間順序SOE：包括斷路器跳合閘記錄，保護(hù)動(dòng)作順序記錄；(3) 故障記錄、故障錄波和測(cè)距；(4) 操作控制功能：操作人員可通過CRT屏幕度斷路器和隔離開關(guān)(電動(dòng))進(jìn)行分、合閘操作；能接受遙控操作命令，進(jìn)行遠(yuǎn)方操作；還應(yīng)保留人工直接分、合閘操作手段。斷路器操作喲應(yīng)有閉鎖功能，包括如下內(nèi)容：斷路器操作時(shí)，應(yīng)閉鎖自動(dòng)重合閘；當(dāng)?shù)夭僮骱瓦h(yuǎn)方控制操作要互相閉鎖，保證只有一處操作；根據(jù)實(shí)時(shí)信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器和隔離開關(guān)之間的閉鎖操作；無論當(dāng)?shù)夭僮鬟€是遠(yuǎn)方控制操作，

31、都應(yīng)有防誤動(dòng)作的閉鎖措施，既要收到反校信號(hào)后，才能執(zhí)行下一項(xiàng)，必須有對(duì)象校核、操作性質(zhì)校核和命令執(zhí)行三步，以保證操作的正確性；(5) 安全監(jiān)視功能：監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行工程中，對(duì)采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量，要不斷地進(jìn)行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立即發(fā)出告警，同時(shí)記錄和顯示越限時(shí)間和越限值，另外還要監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電、自動(dòng)裝置工作是否正常等。(6) 人際聯(lián)系功能:人機(jī)聯(lián)系橋梁主要有：CRT顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤。CRT顯示畫面內(nèi)容：顯示采集和計(jì)算的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，包括U、I、P、COS、有功電度、無功電度、主變溫度、系統(tǒng)頻率等；顯示主接線圖，主接線圖上的斷路器和隔離開關(guān)的位置要與實(shí)際狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，

32、進(jìn)行對(duì)斷路器和隔離開關(guān)操作時(shí)，對(duì)所操作的對(duì)象應(yīng)有明顯的標(biāo)記，各項(xiàng)操作都有漢字提示；時(shí)間順序(SOE)顯示，包括所發(fā)生的事件內(nèi)容即發(fā)生的事件的時(shí)間；值班記錄顯示；歷史趨勢(shì)顯示，如變壓器負(fù)荷曲線、母線電壓曲線等；保護(hù)定值和自動(dòng)裝置的設(shè)定值顯示等6。輸入數(shù)據(jù)包括：TA和TV變比；保護(hù)定值和越限報(bào)警定值；自動(dòng)裝置的設(shè)定值；運(yùn)行人員密碼。數(shù)據(jù)處理和記錄功能指的是歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)，及為滿足變電站管理需要的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。主變和饋線的有功功率和無功功率每天都有最大值最小值及相應(yīng)的時(shí)間；母線電壓每天定時(shí)記錄的最高值、最低值及相應(yīng)的時(shí)間；統(tǒng)計(jì)斷路器動(dòng)作的次數(shù)；斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計(jì)數(shù)；控制操作和修改

33、定值記錄7。 1.3.2 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)應(yīng)包括變電所的全套保護(hù)，具體有：主變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)；并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的保護(hù)；饋線的保護(hù)等。微機(jī)保護(hù)是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的功能和可靠性如何在很大程度上影響了整個(gè)系統(tǒng)的性能。微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)中的保護(hù)單元，除了具有獨(dú)立、完整的保護(hù)功能外，還必須滿足以下要求，也就是具備以下附加功能：(1) 滿足保護(hù)裝置快速性、選擇性、靈敏性和可靠性要求，它的工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的影響；(2) 具有故障記錄功能；(3) 具有統(tǒng)一時(shí)鐘對(duì)時(shí)功能；(4) 能存儲(chǔ)多種保護(hù)整定值；(5) 能實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)仫@示與多處觀察保護(hù)整定值、能授權(quán)修改保護(hù)整定值；(6) 設(shè)置

34、保護(hù)管理機(jī)或通信控制機(jī)，負(fù)責(zé)對(duì)保護(hù)單元的管理；(7) 通信功能；(8) 故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能。1.3.3 備用電源自投控制備用電源自動(dòng)投入是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一，是保證牽引變電所系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。牽引變電所的備用電源和備用電源的自動(dòng)投入裝置按規(guī)定裝設(shè)：牽引變電所的兩回電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置；當(dāng)牽引變電所的牽引變壓器采用固定備用方式時(shí)，兩臺(tái)牽引變壓器應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)投入裝置8。1.3.4 牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信任務(wù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信功能包括內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信和自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信兩部分：一方面，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線等多種通信方式主要解決自動(dòng)化

35、系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與監(jiān)控主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信和信息交換等，通信范圍在變電所內(nèi)部。通信介質(zhì)可采用雙絞線、同軸光纜或是光纖等，通信規(guī)約可采用IEC60870-5-103；另一方面，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須兼有RTU的全部功能，應(yīng)該能夠?qū)⑺胁杉哪M量和開關(guān)狀態(tài)信息，以及時(shí)間順序記錄等遠(yuǎn)傳至調(diào)度端，同時(shí)應(yīng)該能夠接收調(diào)度端下達(dá)的各種操作、控制、修改定值等命令，即完成新型RTU等全部四遙功能。通道類型有載波機(jī)、音頻實(shí)回線、光纖等，通信規(guī)約有POLLNG和CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-104等規(guī)約。2. 組態(tài)軟件2.1 組態(tài)軟件概述組態(tài)王是運(yùn)行于Microsoft widows XP

36、/NT/2000中文平臺(tái)的全中文界面的人機(jī)界面軟件(HMI)，窗口框架直觀易學(xué)易用。采用了多線程、COM組件等新技術(shù)，軟件穩(wěn)定可靠。組態(tài)王軟件包由工程管理器ProjManager、工程瀏覽器TouchExplorer、畫面開發(fā)系統(tǒng)TouchMak(內(nèi)嵌與工程瀏覽器)和運(yùn)行系統(tǒng)TouchExplorer 和運(yùn)行系統(tǒng)TouchVew四部分組成。工程瀏覽器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，在工程瀏覽器中可以查看、配置工程的各個(gè)組成部分，畫面的開發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)TouchMak和運(yùn)行系統(tǒng)TouchVew來完成的。工程管理器：ProjManager是計(jì)算機(jī)內(nèi)所有應(yīng)用工程的統(tǒng)一管理環(huán)境

37、。ProjManager具有很強(qiáng)的管理功能，可用于新工程的創(chuàng)建及刪除，并能對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、備份及有效恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。工程瀏覽器：TouchExplorer是應(yīng)用工程的設(shè)計(jì)管理配置環(huán)境，進(jìn)行應(yīng)用工程的程序語言的設(shè)計(jì)、變量的定義管理、連接設(shè)備的配置、開放式接口的配置、系統(tǒng)參數(shù)的配置、WEB發(fā)布管理、第三方數(shù)據(jù)庫的管理等。畫面開發(fā)系統(tǒng)：TouchMak是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境。您需要在這個(gè)環(huán)境中完成畫面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫連接、程序編寫等工作。TouchMak具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)詞典庫題庫提供多種數(shù)據(jù)類型，能合理地提取控制對(duì)象的特性；對(duì)變量報(bào)警、趨勢(shì)曲線、過程記錄、安全防范

38、等重要功能進(jìn)行簡捷的操作。運(yùn)行系統(tǒng)：TouchVew是組態(tài)王軟件的的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在TouchVew中運(yùn)行才能實(shí)時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。TouchVew負(fù)責(zé)從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。它還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)的變化以動(dòng)畫的方式形象地表示出來，同時(shí)已完成變量報(bào)警、操作記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視、存儲(chǔ)功能，并按實(shí)際需要記錄到歷史數(shù)據(jù)庫中。組態(tài)王作為一個(gè)開放型的通用工程監(jiān)控系統(tǒng)，支持工控行業(yè)的大部分國內(nèi)常見的測(cè)量控制設(shè)備。遵循工控行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，采用開放接口提供第三方軟件的連接(DDE/OPC/ACTIVE X等)。用戶無需關(guān)心復(fù)雜的通信協(xié)議源代碼、無需編寫大量的圖形

39、生成、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理程序代碼就可以方便快捷地進(jìn)行設(shè)備的連接、畫面的開發(fā)、簡單程序編寫從而完成一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。組態(tài)王把每一臺(tái)與之通信的設(shè)備(硬件或是軟件)看作外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備的通信，組態(tài)王內(nèi)置了大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)作為組態(tài)王和外部設(shè)備的通訊接口，在開發(fā)工程中只需要根據(jù)工程瀏覽器提供的“設(shè)備配置向?qū)А贝翱谕瓿蛇B接過程，即可實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和相應(yīng)外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)的連接。運(yùn)行期間，組態(tài)王就可通過接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)/指令。每一個(gè)驅(qū)動(dòng)都是一個(gè)COM對(duì)象，這種方式使驅(qū)動(dòng)和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，又使系統(tǒng)有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。通信流程如圖2-1所示。圖2-1

40、 組態(tài)王通信流程圖2.2 組態(tài)軟件的功能組態(tài)王的主要功能如下:(1) 基本人機(jī)界面功能。組態(tài)王作為一種應(yīng)用軟件，有很好的人機(jī)界而，為用戶提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計(jì)的工具，便利的集成開發(fā)環(huán)境。(2) 強(qiáng)大通訊功能。組態(tài)王把每一臺(tái)與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，目前能連接PLC、智能儀表、板卡、模塊、變頻器等幾百種外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通訊接口。在運(yùn)行期間，組態(tài)王就可通過驅(qū)動(dòng)接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。(3) 組態(tài)王的大部分驅(qū)動(dòng)程序采用組件(COM)技術(shù)。這種方式使驅(qū)動(dòng)和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，即保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效

41、率，也使系統(tǒng)有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。(4) 組態(tài)王與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用以下五種方式。串行通訊方式、DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、人機(jī)接口卡方式。(5) 組態(tài)王提供五種冗余方式。I/O通訊冗余、I/O設(shè)備冗余、計(jì)算機(jī)冗余、系統(tǒng)冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余。I/O通訊冗余是指控制系統(tǒng)中主機(jī)與外部設(shè)備之間建立兩條連接通道。在單通道系統(tǒng)中，外部設(shè)備與主機(jī)之間的通訊線路一旦出現(xiàn)故障，將中斷數(shù)據(jù)采集，采用I/O通訊冗余后，系統(tǒng)中主機(jī)與外部設(shè)備之間有兩條物理通道，通訊時(shí)，若主通道出現(xiàn)故障，從通道將連通，保證了數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和完整性。正常工作時(shí)僅使用主通道與外部設(shè)備通訊，這樣可以減少外部設(shè)備的通訊負(fù)擔(dān)。當(dāng)主通道通

42、訊出現(xiàn)中斷時(shí)，組態(tài)王會(huì)自動(dòng)切換到從通道工作，當(dāng)主通道恢復(fù)通訊時(shí)，組態(tài)王又自動(dòng)切換到主通道，從通道將自動(dòng)停止通訊，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)；I/O設(shè)備冗余是指控制系統(tǒng)中有兩臺(tái)冗余的外部設(shè)備，在單設(shè)備系統(tǒng)中，外部設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，將中斷數(shù)據(jù)采集。采用I/O設(shè)備冗余，主機(jī)可以同時(shí)對(duì)兩臺(tái)外部設(shè)備進(jìn)行控制。通訊時(shí)，若主設(shè)備出現(xiàn)故障，從設(shè)備將繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和完整性。正常工作時(shí)主設(shè)備采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳給組態(tài)王，進(jìn)行正常通訊:當(dāng)主設(shè)備通訊出現(xiàn)中斷時(shí)，作為冗余的從設(shè)備將自動(dòng)啟動(dòng)，與組態(tài)王進(jìn)行通訊；當(dāng)主設(shè)備恢復(fù)通訊時(shí)，從設(shè)備將自動(dòng)停止通訊，將通訊的主動(dòng)權(quán)交給主設(shè)備，系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài)；計(jì)算機(jī)冗余是指

43、控制系統(tǒng)中監(jiān)控主機(jī)的冗余，是為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定進(jìn)行而增加的功能。在單一主機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)主機(jī)需要檢修或出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都將停止運(yùn)行。為避免這一情形，用戶可以采用計(jì)算機(jī)冗余，即在系統(tǒng)中增加備用從機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，主從機(jī)都啟動(dòng)，但從機(jī)并不采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而是通過網(wǎng)絡(luò)從土機(jī)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)主機(jī)的監(jiān)聽。在主機(jī)停機(jī)后，從機(jī)采集數(shù)據(jù)并完全取代主機(jī)的功能。主機(jī)恢復(fù)運(yùn)行后，從機(jī)停止數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)恢復(fù)正常狀況；系統(tǒng)冗余是在雙機(jī)冗余的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，不需要更改任何硬件設(shè)置，是指控制系統(tǒng)中客戶端與監(jiān)控主機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)的冗余。在單系統(tǒng)中，當(dāng)主機(jī)需要檢修或出現(xiàn)故障時(shí)，客戶端將不能獲取主機(jī)的數(shù)據(jù)，在這種情形下，系統(tǒng)

44、將會(huì)利用雙系統(tǒng)冗余功能。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，客戶端從主機(jī)上獲取數(shù)據(jù)，在主機(jī)停機(jī)后，客戶端將從主機(jī)獲取數(shù)據(jù)。主機(jī)恢復(fù)運(yùn)行后，客戶端自動(dòng)切換為從主機(jī)獲取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀況；在單一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都將停止運(yùn)行。為了避免這一情形，用戶可以采用雙網(wǎng)絡(luò)冗余的方法事配置網(wǎng)絡(luò)。雙網(wǎng)絡(luò)冗余是指控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)兩條物理網(wǎng)絡(luò)連接(即每臺(tái)計(jì)算機(jī)有兩塊網(wǎng)卡)，系統(tǒng)可以通過兩條網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。過去在開發(fā)控制系統(tǒng)軟件時(shí)，開發(fā)者要選擇一種程序設(shè)計(jì)語言來實(shí)現(xiàn)上述功能，往往軟件的編程量很大，軟件開發(fā)成本很高，開發(fā)周期長，軟件維護(hù)量大，組態(tài)軟件就是在這種需求下產(chǎn)生。組態(tài)軟件將上述

45、常用的功能組合在一起形成一個(gè)新的軟件平臺(tái)，用戶只需在這個(gè)平臺(tái)下進(jìn)行二次系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)所需的軟件即可。組態(tài)軟件正在代替各種計(jì)算機(jī)語言的軟件開發(fā)，其優(yōu)點(diǎn)有：提高系統(tǒng)的功率和可靠性；縮短項(xiàng)目開發(fā)周期；減少開發(fā)費(fèi)用。組態(tài)王軟件是在流行的微機(jī)上建立的工業(yè)控制對(duì)象的人機(jī)接口的一種智能軟件包，它以Windows 98/windows NT4.0中文操作系統(tǒng)為操作平臺(tái)，充分利用了Windows的圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，它使采用微機(jī)開發(fā)的系統(tǒng)工程比以往的使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大地減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)性工作，并可運(yùn)用微機(jī)豐富的軟件資源進(jìn)行開發(fā)。組態(tài)軟件采用全新中文Exp

46、lorer界面并擁有豐富的繪圖工具、龐大的圖形庫(包括大量工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)元件)、支持多媒體、支持ODBC數(shù)據(jù)庫、提供功能強(qiáng)大的控件和控制語言、操作導(dǎo)向，使用靈活、方便，尤其提供給用戶以方便的集成開發(fā)環(huán)境，它可使開發(fā)者快速構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)，通過共享可瀏覽器查看工程的各個(gè)部分，完全能滿足用戶所需要的測(cè)控要求。組態(tài)王可以與一些常用的I/O設(shè)備直接進(jìn)行通訊，I/O設(shè)備包括：可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表等。組態(tài)王的驅(qū)動(dòng)程序采用ActiveX技術(shù)，是通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，保證運(yùn)行系統(tǒng)的高效率。為了方便用戶使用，組態(tài)王中增加了設(shè)備配置向?qū)В脩糁恍枰凑瞻惭b向?qū)У奶崾揪涂梢酝瓿蒊/O

47、設(shè)備的配置工作。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，組態(tài)王通過內(nèi)嵌的設(shè)備管理程序負(fù)責(zé)與I/O設(shè)備在工程瀏覽器的設(shè)備節(jié)點(diǎn)中分類列出，用戶可以隨時(shí)查詢和修改。組態(tài)王提供給用戶豐富方便的作圖工具，提供了大量常用的工業(yè)設(shè)備圖符，十幾個(gè)圖庫多大幾百種組件，大大方便了用戶開發(fā)工程界面，利用圖庫的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫元素，它還提供了實(shí)時(shí)和歷史曲線以及報(bào)警窗口等。組態(tài)王軟件是真正的32位程序，支持多任務(wù)、多流程，運(yùn)用Windows 98/Windows NT 4.0，充分利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和控件動(dòng)態(tài)連接9。2.3 組態(tài)王6.5版介紹組態(tài)王6.5是北京亞控科技根據(jù)當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，面向高端自動(dòng)化市場(chǎng)及應(yīng)

48、用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)為目標(biāo)，集成了對(duì)北京亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(KingHistorian)的支持，可以為企業(yè)提供一個(gè)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺(tái)，使企業(yè)能夠及時(shí)有效的獲取信息，及時(shí)的做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。組態(tài)王6.5保持了組態(tài)王早期版本運(yùn)行穩(wěn)定、使用方便的特點(diǎn)。并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對(duì)一些功能進(jìn)行了完善和擴(kuò)充。該款產(chǎn)品的歷史曲線、溫控曲線以及配方功能進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，軟件的功能性和可用性有了很大的提高。組態(tài)王6.5的主要功能特性：可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫、動(dòng)

49、畫連接；無與倫比的動(dòng)力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動(dòng)畫功能；可以對(duì)畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打??；變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到Excel表格中，方便的對(duì)變量名稱等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實(shí)現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間；強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存；強(qiáng)大的腳本語言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理；全新的Web Server架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的發(fā)布；方便的配方處理功能；豐富的設(shè)備支持庫，支持常見的PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊；有硬加密及軟授權(quán)兩種授權(quán)方式。組態(tài)王6.5可

50、以獲得更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，它繼承了對(duì)KingHistorian的支持，極大的提高了組態(tài)王的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，能夠更好的滿足大點(diǎn)數(shù)用戶對(duì)存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)速度的要求。KingHistorian是亞控新近推出的獨(dú)立開發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。具有單個(gè)服務(wù)器支持高達(dá)10萬點(diǎn)、支持256個(gè)并發(fā)客戶同時(shí)存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個(gè)變量超過30000 條記錄的強(qiáng)大功能。能夠更好的滿足高端客戶對(duì)存儲(chǔ)速度和存儲(chǔ)容量的要求，完全滿足了客戶實(shí)時(shí)查看和檢索歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的要求。組態(tài)王6.5已能連接PLC、智能儀表、板卡、模塊、變頻器等上千種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。支持設(shè)備之多之廣可與國外優(yōu)秀同類軟件相媲美。通訊方式靈活多樣，為用戶提供了充

51、足的選擇空間，可以適應(yīng)各種設(shè)計(jì)方案的需要。目前，組態(tài)王6.5支持的通訊方式已包括：串口通訊方式、以太網(wǎng)方式、GPRS通訊方式、Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線方式以及BacNet現(xiàn)場(chǎng)總線方式。組態(tài)王6.5具有強(qiáng)大無比的通訊能力，它為第三方軟件提供了多種訪問組態(tài)王工程數(shù)據(jù)的接口，可以方便的對(duì)采集上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次計(jì)算，應(yīng)用各種先進(jìn)的算法，以滿足工程上的特殊需要。其支持的通訊接口主要包括：OPC2.0、DDE、通過OCX控件的方式開放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、通過Excel表格訪問歷史數(shù)據(jù)等等。它還新增了數(shù)據(jù)詞典變量的導(dǎo)入導(dǎo)出功能和變量名替換功能，可以針對(duì)某一個(gè)或某些的變量進(jìn)行導(dǎo)入導(dǎo)出及變量名替換，對(duì)于同類工程，或者在同

52、一個(gè)工程中有多個(gè)相似功能塊的工程，變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能可以方便的建點(diǎn)，變量在導(dǎo)入時(shí)，可以自定義前綴或后綴。數(shù)據(jù)詞典導(dǎo)入導(dǎo)出顯示如圖2-2所示。圖2-2 數(shù)據(jù)詞典導(dǎo)入導(dǎo)出顯示組態(tài)王還新增配方管理功能可以同時(shí)管理多個(gè)配方文件，在運(yùn)行時(shí)方便的調(diào)用、替換；可以對(duì)當(dāng)前配方、待裝配方和實(shí)時(shí)值分別進(jìn)行保存，以便以后分析，查看；可以將制定的組態(tài)王工程進(jìn)行打包，在目標(biāo)計(jì)算機(jī)之間安裝該打包文件，不需要再安裝組態(tài)王?？梢愿奖銥橛脩暨\(yùn)行組態(tài)王工程；通用歷史趨勢(shì)曲線的每條曲線都可以定義自己Y軸單位和范圍， 并且Y軸坐標(biāo)能夠根據(jù)曲線區(qū)域數(shù)據(jù)的最大值，最小值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整；增加了對(duì)關(guān)機(jī)時(shí)刻和通訊失敗時(shí)歷史數(shù)據(jù)的處理；增加對(duì)I/

53、O變量可按照每次采集進(jìn)行存儲(chǔ)的功能；當(dāng)磁盤的空間小于設(shè)定值時(shí)會(huì)有相應(yīng)的提示；改進(jìn)了歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)算法，存儲(chǔ)速度更快；組態(tài)王6.5提供一套全新的、集成的報(bào)表系統(tǒng)，內(nèi)部提供豐富的報(bào)表函數(shù)，例如：日期和時(shí)間函數(shù)、邏輯函數(shù)、統(tǒng)計(jì)函數(shù)等，用戶可創(chuàng)建多樣的報(bào)表。用戶可以根據(jù)工程的需要任意改變報(bào)表的外觀。報(bào)表能夠進(jìn)行組態(tài)，例如有日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)表的組態(tài)，操作簡單，功能齊全。例如：日?qǐng)?bào)表的組態(tài)只需用戶選擇需要的變量和每個(gè)變量的收集間隔時(shí)間。另外，提供報(bào)表模板，方便用戶調(diào)入其它的表格。 3. 牽引變電所監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)詞典設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁，在數(shù)據(jù)庫中存放的是變量的當(dāng)前值，變量包括

54、系統(tǒng)變量和用戶定義的變量。變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。3.1 變量及設(shè)備的定義3.1.1 基本變量類型變量的基本類型共有兩類：內(nèi)存變量、I/O變量。I/O變量是指可與外部數(shù)據(jù)采集程序直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的變量，如下位機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備(如PLC、儀表等)或其它應(yīng)用程序(如DDE、OPC服務(wù)器等)。這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動(dòng)態(tài)的，就是說：在組態(tài)王系統(tǒng)運(yùn)行過程中，每當(dāng)I/O變量的值改變時(shí)，該值就會(huì)自動(dòng)寫入下位機(jī)或其它應(yīng)用程序；每當(dāng)下位機(jī)或應(yīng)用程序中的值改變時(shí)，組態(tài)王系統(tǒng)中的變量值也會(huì)自動(dòng)更新。所以，那些從下位機(jī)采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的指令，比如“糧

55、倉溫度”、“電源開關(guān)”等變量，都需要設(shè)置成“I/O變量”；內(nèi)存變量是指那些不需要和其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)、也不需要從下位機(jī)得到數(shù)據(jù)、只在組態(tài)王內(nèi)需要的變量，比如計(jì)算過程的中間變量，就可以設(shè)置成內(nèi)存變量。組態(tài)王中變量的數(shù)據(jù)類型與一般程序設(shè)計(jì)語言中的變量比較類似，主要有以下幾種：實(shí)型變量、離散變量、字符串型變量、整數(shù)變量、結(jié)構(gòu)變量。特殊變量類型有報(bào)警窗口變量、歷史趨勢(shì)曲線變量、系統(tǒng)預(yù)設(shè)變量三種。這幾種特殊類型的變量正是體現(xiàn)了組態(tài)王系統(tǒng)面向工控軟件、自動(dòng)生成人機(jī)接口的特色。3.1.2 系統(tǒng)預(yù)設(shè)變量預(yù)設(shè)變量中有8個(gè)時(shí)間變量是系統(tǒng)已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫中定義的，用戶可以直接使用：$年：返回系統(tǒng)當(dāng)前日期的年份。$月：

56、返回1到12之間的整數(shù)，表示一年之中的某一月。$日：返回1到31之間的整數(shù)，表示一月之中的某一天。$時(shí)：返回0到23之間的整數(shù)，表示一天之中的某一鐘點(diǎn)。$分：返回0到59之間的整數(shù)，表示一小時(shí)之中的某分鐘。$秒：返回0到59之間的整數(shù)，表示一分鐘之中的某個(gè)秒。$日期：返回系統(tǒng)當(dāng)前日期。$時(shí)間：返回系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間。以上變量由系統(tǒng)自動(dòng)更新，工程人員只能讀取時(shí)間變量，而不能改變它們的值。預(yù)設(shè)變量還有：$用戶名：在程序運(yùn)行時(shí)記錄當(dāng)前登錄的用戶的名字。$訪問權(quán)限：在程序運(yùn)行時(shí)記錄當(dāng)前登錄的用戶的訪問權(quán)限。$啟動(dòng)歷史記錄：表明歷史記錄是否啟動(dòng)。(1=啟動(dòng)；0=未啟動(dòng))工程人員在開發(fā)程序時(shí)，可通過按鈕彈起命令

57、預(yù)先設(shè)置該變量為1，在程序運(yùn)行時(shí)可由用戶控制，按下按鈕啟動(dòng)歷史記錄。$啟動(dòng)報(bào)警記錄：表明報(bào)警記錄是否啟動(dòng)。(1=啟動(dòng)；0=未啟動(dòng))工程人員在開發(fā)程序時(shí)，可通過按鈕彈起命令預(yù)先設(shè)置該變量為1，在程序運(yùn)行時(shí)可由工程人員控制，按下按鈕啟動(dòng)報(bào)警記錄。$新報(bào)警：每當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，“$新報(bào)警”被系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置為1。由工程人員負(fù)責(zé)把該值恢復(fù)到0。工程人員在開發(fā)程序時(shí)，可通過數(shù)據(jù)變化命令語言設(shè)置，當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生聲音報(bào)警(用PlaySound()函數(shù))，在程序運(yùn)行時(shí)可由工程人員控制，聽到報(bào)警后，將該變量置0，確認(rèn)報(bào)警。$啟動(dòng)后臺(tái)命令：表明后臺(tái)命令是否啟動(dòng)。(1=啟動(dòng)；0=未啟動(dòng))工程人員在開發(fā)程序時(shí)，可通過按鈕

58、彈起命令預(yù)先設(shè)置該變量為1，在程序運(yùn)行時(shí)可由工程人員控制，按下按鈕啟動(dòng)后臺(tái)命令。$雙機(jī)熱備狀態(tài)：表明雙機(jī)熱備中計(jì)算機(jī)的所處狀態(tài)。整型(1=主機(jī)工作正常；2=主機(jī)工作不正常；-1=從機(jī)工作正常；-2=從機(jī)工作不正常；0=無雙機(jī)熱備)主從機(jī)初始工作狀態(tài)是由組態(tài)王中的網(wǎng)絡(luò)配置決定的。只能由主機(jī)進(jìn)行修改，從機(jī)只能進(jìn)行監(jiān)視，不能修改該變量的值。$毫秒：返回當(dāng)前系統(tǒng)的毫秒數(shù)。$網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)：用戶通過引用網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變量得到網(wǎng)絡(luò)通訊的狀態(tài)。顯示的數(shù)據(jù)是從0到5的數(shù)據(jù)，0代表人為的將網(wǎng)絡(luò)中斷，1到4代表網(wǎng)絡(luò)在通過可能存在的4塊網(wǎng)卡中的某一塊進(jìn)行通訊。5代表通訊故障。當(dāng)此數(shù)字為1到5時(shí)用戶只能將此數(shù)字改為0，中斷網(wǎng)絡(luò)通訊，其它的數(shù)字，變量不接受。但此數(shù)字為0時(shí)，用戶任意輸入數(shù)據(jù)，寄存器的數(shù)值將變成5，網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)入嘗試恢復(fù)的狀態(tài)