4、 自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展

水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)由I/O設(shè)備 (傳感器和執(zhí)行器 )、控制硬件、控制軟件、人機(jī)接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。而水電廠的自動(dòng)化是從80年代初單個(gè)功能裝置研制開始的，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程以及典型系統(tǒng)的應(yīng)用如表1所示：

表1　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程表

4.1、 功能分布式的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)

以單功能微機(jī)裝置集成系統(tǒng)，每個(gè)微機(jī)裝置具有特定的功能，但每個(gè)微機(jī)裝置都具有不同功能，如有的微機(jī)裝置專門采集開關(guān)量，有的微機(jī)裝置專采集模擬量，有的微機(jī)裝置專門進(jìn)行控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進(jìn)行了一些有益的嘗試，但從模式上看不算是很成熟的系統(tǒng)。

4.2、 以設(shè)備單元分布的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)

為了檢修維護(hù)的方便，以發(fā)電機(jī)組為單元，將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺(tái)微機(jī)或PLC裝置中，構(gòu)成了現(xiàn)地控制單元LCU。LCU無(wú)法直接接入以太網(wǎng)，而計(jì)算機(jī)非常昂貴，不能使每臺(tái)LCU都配備CPU(中央處理器)接入以太網(wǎng)，只能將微機(jī)作為前置機(jī)。這時(shí)的系統(tǒng)采用專門的計(jì)算機(jī)，在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上已跨出了一大步，但相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還不完善，尚不能形成理想的開放系統(tǒng)環(huán)境。

4.3、 基于開放系統(tǒng)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件越來(lái)越復(fù)雜和龐大，軟件開發(fā)的投入也越來(lái)越大，如何使這些巨大的資源不僅在這一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而且也能在另一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，這就形成了一系列的開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等。基于開放系統(tǒng)的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性和可移植性，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件可以安裝在任何具有開放系統(tǒng)特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)上。開放系統(tǒng)為水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的歷史舞臺(tái)。

4.4 、基于對(duì)象技術(shù)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展迅速，給軟件開發(fā)提供了廣闊的平臺(tái)。軟件技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在除了遵循開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)遵循面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，如：SUN公司的Java RMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由于面向?qū)ο蟮膹?fù)雜性和多樣性，基于面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用將水電廠運(yùn)行設(shè)備如發(fā)電機(jī)組、主變、開關(guān)等抽象為對(duì)象。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程語(yǔ)言選擇到用戶界面等一系列過(guò)程都依據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟睢⒃瓌t和技術(shù)，這樣工作的結(jié)果將給用戶帶來(lái)使用和維護(hù)上的極大方便。

5、 水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)措施

水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)必須具備完備的硬件結(jié)構(gòu)，開放的軟件平臺(tái)和強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)。

5.1、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本上以面向網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)級(jí)設(shè)備大多采用Ethernet或FDDI等通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接高性能的微機(jī)、工作站和服務(wù)器，在被控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)則較多地采用PLC或智能現(xiàn)地控制單元，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與基礎(chǔ)層的智能I/O設(shè)備、智能儀表、遠(yuǎn)程I/O等相聯(lián)接，構(gòu)成現(xiàn)地控制子系統(tǒng)，與廠級(jí)系統(tǒng)結(jié)合形成整個(gè)控制系統(tǒng)。

隨著安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)管理及電力市場(chǎng)等功能的擴(kuò)展，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力也提出了更高的要求，在系統(tǒng)級(jí)設(shè)備中64位的工作站、服務(wù)器的選用已是絕大多數(shù)系統(tǒng)的必然選擇，Intel公司的64位Titanium CPU和微軟公司64位Windows操作系統(tǒng)也即將推出，它將帶給基于PC和Windows平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)用戶以巨大的尋址空間和遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于32位PC的強(qiáng)大運(yùn)算處理能力。高速交換式以太網(wǎng)(100M bit/s or lG bit/s)技術(shù)的發(fā)展克服了以往低速以太網(wǎng)在實(shí)時(shí)應(yīng)用上的不足，其更具開放性的標(biāo)準(zhǔn)，眾多生產(chǎn)廠商的支持，使其無(wú)論是在設(shè)備的選購(gòu)，產(chǎn)品的更換、產(chǎn)品的價(jià)格、硬軟件的可移植性等諸多方面都比FDDI等其它網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有著明顯的甚至是無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于現(xiàn)地控制單元，智能控制器加上現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)是一個(gè)好的發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的定義：現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分枝結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。它具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

#系統(tǒng)開放性;

#互可操作性與可用性;

#現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性;

#系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性;

#對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。

機(jī)組容量變大、控制信息量增多，控制任務(wù)功能增加，控制負(fù)荷加重、網(wǎng)絡(luò)通信故障都會(huì)造成現(xiàn)地控制單元控制能力的降低。針對(duì)水電廠被控制對(duì)象分散的特點(diǎn)，采用現(xiàn)場(chǎng)總線將分散在現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表、智能I/O、智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能變送器、智能控制器連接成一體。正好體現(xiàn)了分散控制的特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性，節(jié)省了大量信號(hào)電纜和控制電纜。所以說(shuō)，使用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)較適應(yīng)分布式、開放式的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)然，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)主要是要有分散在被控對(duì)象現(xiàn)場(chǎng)的智能傳感器、智能儀表、智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支持，而目前在水電廠中這些還是大量的舊式裝備。只能逐步過(guò)渡，最后取代舊式的數(shù)字/模擬混合裝備和技術(shù)，形成全新的全數(shù)字式系統(tǒng)。