電站計算機監控系統網(wǎng)絡(luò )拓撲研究
電站的計算機監控系統普遍采用分層分布式結構,它將分布在機組控制室的每個(gè)現地監控單元利用網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái),組成一個(gè)計算機網(wǎng)絡(luò ).本文根據監控系統速度的要求和系統穩定性的要求,對監控系統的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構及軟硬冗余進(jìn)行分析,給出軟件冗余的設計思想,討論了如何選擇更合理的拓撲結構以便實(shí)現對系統的合理高效控制.
關(guān)鍵詞: 計算機監控系統(CSCS) 網(wǎng)絡(luò )拓撲 分層分布式
Study of the Network Configuration
of Computer Surveil and Control System in Power Plant
Tao Ke1,XU Yi-shan1,HE Peng2
(1.Information and Electricity College, Three Gorges University, Yichang443002,China;
2.Information and Technology Center, Three Gorges University, Yichang443002,China)
Abstract: Computer Surveil and Control System (CSCS)is often a distributed system, and it connects all Local Control Units which are in the Unit Control Room into a computer network. According to the speed and stability demands of the CSCS , this paper analyzes the network structure and design idea of both hardware and software ,and discuss the principle of how to choose a more reasonable network topology to achieve the goal of more efficient and safer control.
Keywords: Computer Surveil and Control System(CSCS) Network topology distributed system
隨著(zhù)計算機及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅速發(fā)展,計算機應用已深入到很多行業(yè)中.對于電力系統中普遍應用的電站監控系統來(lái)說(shuō),網(wǎng)絡(luò )信息技術(shù)更是極大地推進(jìn)它向自動(dòng)化,網(wǎng)絡(luò )化的發(fā)展.
電站是電力系統中的電能供給方,根據它的實(shí)際生產(chǎn)要求,對處于自動(dòng)控制的最高層的計算機監控系統有著(zhù)與普通的計算機控制不同的要求,從而所構成的計算機監控系統網(wǎng)絡(luò )也與普通的計算機網(wǎng)絡(luò )不同,它的網(wǎng)絡(luò )應用針對性強,對網(wǎng)絡(luò )的穩定性、可靠性要求高,要求計算機網(wǎng)絡(luò )內的局部故障不影響其他設備的正常運行.所以電站計算機監控系統的網(wǎng)絡(luò )在普通計算機網(wǎng)絡(luò )的基礎上采取了硬件冗余方式,同時(shí)在軟件上也進(jìn)行了相關(guān)的設計,以滿(mǎn)足相關(guān)的要求.本文就計算機監控系統的各種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、硬件組成及軟件設計進(jìn)行分析和討論.
一、 網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的通用設置
電站監控系統網(wǎng)絡(luò )對網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)上的計算機的要求是:
1、對于處于現地監控位置的現地控制單元,其網(wǎng)絡(luò )需要有穩定的網(wǎng)絡(luò )連接,在網(wǎng)絡(luò )某處出現不能連接故障時(shí)不影響其它網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的正常的數據傳輸.
為達到這樣的要求,通常各網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)計算機都設置為硬件的網(wǎng)絡(luò )冗余,即設置雙網(wǎng)卡,故障時(shí)自動(dòng)切換.由于現地控制單元多為CPU模件板與其他功能插件板的組合,所以對于現地控制單元上的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)計算機也實(shí)行雙機冗余,即有兩塊負責實(shí)時(shí)數據處理的CPU模件板.從而網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)上的設置通常為一塊模件板設置一塊網(wǎng)卡,對應于各自的網(wǎng)絡(luò ).如下圖所示:
2、其它控制和監視節點(diǎn),如處于數據的收集和命令的發(fā)送、接受位置的監控主站,操作人員使用的操作員工作站等,也采取硬件冗余.主要是主站的雙機加雙網(wǎng)卡冗余,操作員站等的雙網(wǎng)卡冗余。
二、 分布式監控系統中的有主和無(wú)主結構
電站的計算機監控系統屬于分布式系統,對于分布式系統的主機的處理有兩種常見(jiàn)的兩種方式,即分布式有主結構和分布式無(wú)主結構.
分布式有主結構是指在整個(gè)系統中有特定功能的計算機充當系統主機功能,主機負責對現地控制單元傳送的數據收集以供其他計算機使用,同時(shí),將其他計算機傳到的數據,其中包括命令,下達給系統中的現地控制單元,因而,分布式有主結構對主機的要求較高.
分布式無(wú)主結構指的是整個(gè)系統中無(wú)充當主機功能的計算機,通過(guò)設置數據服務(wù)器來(lái)收集系統中各種實(shí)時(shí)信息,以供需要時(shí)使用,任意的計算機現地控制節點(diǎn)與應用計算機如操作員站之間直接進(jìn)行命令和數據傳輸.
分布式有主結構與分布式無(wú)主結構在結構上的區別主要集中在主機功能上,在實(shí)際應用及軟件操作上,分布式無(wú)主結構需要整個(gè)計算機監控系統的應用軟件的支持,開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )應用中間鏈路層的協(xié)議,而分布式有主結構可以避開(kāi)設置專(zhuān)用的軟件和協(xié)議,兩者分別針對于不同的要求.
三、網(wǎng)絡(luò )拓撲結構分析
由于總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò )自身特點(diǎn)的限制,不適合于在電站監控系統這樣對于網(wǎng)絡(luò )應用要求嚴格的網(wǎng)絡(luò )內使用,所以本文對其不作分析.對于應用較為廣泛的星型和環(huán)型網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行詳細分析并進(jìn)行擴展,同時(shí)結合有、無(wú)主結構分析其應用性質(zhì).
?、?星型網(wǎng)絡(luò )
星型網(wǎng)絡(luò )監控系統示意圖如下:
由星形網(wǎng)絡(luò )組成的監控系統,各網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)通過(guò)中心交換機連接,同時(shí)考慮到冗余需要,利用另外一臺交換機組成雙網(wǎng)絡(luò ),網(wǎng)絡(luò )工作原理如下:
有主結構:現地控制單元有兩塊CPU模件,實(shí)現該單元節點(diǎn)處的故障冗余,為主的CPU板實(shí)時(shí)采集各種信號,并針對故障信號采取相應處理,同時(shí)將采集的信號量數字化,再傳送給主站;主站負責數據的接收,同時(shí)向操作員站送實(shí)時(shí)數據,并將操作員站的命令下達.
無(wú)主結構:現地控制單元實(shí)時(shí)采集各種信號并針對故障信號采取相應處理,主站作為數據服務(wù)器,定時(shí)向各現地控制單元節點(diǎn)要數據并記錄,操作員站通過(guò)交換機直接與現地控制單元通訊,傳送數據與命令.
星形網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)是結構相對簡(jiǎn)單,由于普遍通訊協(xié)議為T(mén)CP/IP,開(kāi)發(fā)額外的系統應用程序比較簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是系統安全性能不高,若交換機壞,則網(wǎng)絡(luò )就面臨崩潰,對主站依賴(lài)性強.此種網(wǎng)絡(luò )結構在一些系統升級改造的電站應用較多.
② 擴展環(huán)型網(wǎng)絡(luò )
擴展環(huán)型網(wǎng)絡(luò )是在環(huán)型網(wǎng)絡(luò )的基礎上,加上各其他功能節點(diǎn),或通過(guò)轉換與其他應用網(wǎng)絡(luò )連接,而現地計算機控制依舊處于環(huán)型網(wǎng)絡(luò )上.示意圖如下:
評論