一种水电厂辅助设备通信方法与流程

文档序号:12494760阅读:427来源:国知局
一种水电厂辅助设备通信方法与流程

本发明涉及一种水电厂辅助设备通信方法。



背景技术:

随着智能电网的发展,要求控制设备智能化,带有通信控制功能的电器产品已经成为国内外电器厂家研究与开发的重点,低压电器向网络化、可通信方向发展,可通讯将成为新一代低压电器的主要特征。目前公司计算机监控系统上位机通信软件开放程度不高,如要增加第三方设备通信,需原厂家编写驱动程序并现场调试,一是费用高、实施周期长,二是定制的通信程序标准化程度不高,运行可靠性有待时间检验,因此很有必要构建一套不依赖特定厂家的通用数据平台实现将现场智能设备稳定、可靠、高效接入计算机监控系统,为构建智能水电厂打下基础。现有技术中,水电厂计算机监控系统设置公用通信前置机,采用工业计算机安装串口卡,扩展串口,生产现场需增加第三方设备通信时,需敷设智能装置到前置机通信电缆,由原计算机监控厂家编写驱动程序并现场调试。通信前置机串口扩展有限(最多16串口),限制接入规模,不适应大量智能设备接入,串口通信点对点,布线成本高、维护困难。由原厂家编写驱动程序并现场调试的方案实施周期长、费用高,定制的通信程序标准化程度不高,运行可靠性有待时间检验。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种水电厂辅助设备通信方法,以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种水电厂辅助设备通信方法,按照如下步骤实现:

步骤S1:将水电厂现场设备串行通信接口连接至串口联网服务器的串行端口,将串口联网服务器网口连接至上位机系统的网络交换机;

步骤S2:设置串口服务器端口的IP地址,并将串口服务器串口调整为TCP/IP SERVER模式,并设置TCP/IP端口号;

步骤S3:在所述上位机上设置一OPC服务器;

步骤S4:对所述OPC服务器的按IP地址和TCP/IP端口配置通信通道,按现场设备类型配置通信规约、数据项,建立通信连接;

步骤S5:配置DX服务,实现多对多数据交换;

步骤S6:对公用LCU进行配置,将通信数据写入上送信文区;

步骤S7:对上位机数据库进行配置,对告警信息、水电厂现场设备监控画面进行可视化配置;

步骤S8:所述上位机接收上传的通信数据,完成辅助设备通信接入。

在本发明一实施例中,所述串口通信接口包括:RS 232、RS 485、MB+以及CAN。

在本发明一实施例中,所述水电厂现场设备包括柴油机控制系统、直流系统监控系统、厂用电ATS系统、智能动力柜系统、温控仪、空压机、全厂风机、路灯、消防水系统以及排污水系统。

在本发明一实施例中,所述串口服务器提供一面向连接的串行链路和面向无连接以太网之间的通信数据的存储控制,处理来自串口通信接口提供的串口数据流,并进行格式转换,转换为在以太网中传播的数据帧;对来自以太网的数据帧进行判断,并转换成串行数据,并经串口通信接口传送至水电厂现场设备。

相较于现有技术,本发明具有以下有益效果:本发明提出的一种水电厂辅助设备通信方法,将软硬件结合,在设备端将串行链路转换到TCP/IP以太网,然后进行IP化的管理,IP化的数据存取,可简化布线复杂度,简化设备管理,且无需淘汰更换原有的设备,从而提高了现有设备的利用率。系统平台模块化设计,规模可根据现场需求弹性变化,分布式安装,本身无容量瓶颈,可适应几点至几万点,1路至几百路的大规模通信数据接入,适应性强,特别适合大量小型智能化设备接入,适应数字水电厂建设要求。

附图说明

图1为本发明一实施例中串口联网服务器的硬件框图

图2为本发明一实施例中串口联网服务器驱动模型。

图3为本发明一实施例中所建立的通信系统结构图。

图4为本发明一实施例中水电厂辅助设备通信方法的流程图。

图5为本发明一实施例中硬件平台的连接图。

图6为本发明一实施例中现场设备监视及控制画面示意图。

图7为本发明一实施例中上位机数据通信监测画面示意图。

具体实施方式

下面结合附图,对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种水电厂辅助设备通信方法,按照如下步骤实现:

步骤S1:将水电厂现场设备串行通信接口连接至串口联网服务器的串行端口,将串口联网服务器网口连接至上位机系统的网络交换机;

步骤S2:设置串口服务器端口的IP地址,并将串口服务器串口调整为TCP/IP SERVER模式,并设置TCP/IP端口号;

步骤S3:在上位机上设置一OPC服务器;

步骤S4:对OPC服务器的按IP地址和TCP/IP端口配置通信通道,按现场设备类型配置通信规约、数据项,建立通信连接;

步骤S5:配置DX服务,实现多对多数据交换;

步骤S6:对公用LCU进行配置,将通信数据写入上送信文区;

步骤S7:对上位机数据库进行配置,对告警信息、水电厂现场设备监控画面进行可视化配置;

步骤S8:上位机接收上传的通信数据,完成辅助设备通信接入。

进一步的,在本实施例中,在设备端就地完成串行链路到TCP/IP以太网转换,简化布线、方便管理,适应长距离大范围接入,其中,串口通信接口包括:RS 232、RS 485、MB+以及CAN。

进一步的,在本实施例中,如图1所示,为串口联网服务器的硬件框图,包括串口模块、MCU以及网口模块。串口模块与控制水电厂现场设备相连,包括串口通信接口以及ST3232E。MCU包括:STM32F107VCT6以及STLM75M2E。网口模块与以太网相连,包括:DP83848CVV以及HR91105A。如图2所示,为串口联网服务器驱动模型。如图3所示,为通过上述方法所建立的通信系统结构图。

进一步的,在本实施例中,水电厂现场设备包括柴油机控制系统、直流系统监控系统、厂用电ATS系统、智能动力柜系统、温控仪、空压机、全厂风机、路灯、消防水系统以及排污水系统等,可兼容200多家国际知名自动化厂商设备。

进一步的,在本实施例中,串口服务器提供一面向连接的串行链路和面向无连接以太网之间的通信数据的存储控制,处理来自串口通信接口提供的串口数据流,并进行格式转换,转换为在以太网中传播的数据帧;对来自以太网的数据帧进行判断,并转换成串行数据,并经串口通信接口传送至水电厂现场设备。

进一步的,通过软硬件结合,硬件接口部分完成串行链路到TCP/IP以太网转换,软件部分实现规约转换,将TCP/IP上传输的串行数据帧转换成计算机监控系统要求的格式,实现高效接入。

硬件接口转换采用在楼宇自动化、安防领域成熟应用的串口服务器实现。串口服务器完成的是一个面向连接的串行链路和面向无连接以太网之间的通信数据的存储控制,系统对各种数据进行处理,处理来自串口设备的串口数据流,并进行格式转换,使之成为可以在以太网中传播的数据帧;对来自以太网的数据帧进行判断,并转换成串行数据送达响应的串口设备。

串口服务器把现有的RS 232、RS 485、CAN网等串行接口的数据转化成TCP/IP端口的数据,然后进行IP化的管理,IP化的数据存取,将传统的串行数据送上快速TCP/IP通道。采用此方案可简化布线复杂度,简化设备管理,且无需淘汰更换原有的设备,从而提高了现有设备的利用率,节约投资。

软件部分采用在石油化工、钢铁领域成熟应用的OPC服务器完成规约转换。OPC(OLE for Process Control, 用于过程控制的OLE)是一个工业标准,管理这个标准国际组织是OPC基金会,OPC基金会现有会员已超过220家。遍布全球,包括世界上所有主要的自动化控制系统、仪器仪表及过程控制系统的公司。

OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集,用于过程控制和制造业自动化系统,为现场过程控制应用建立了桥梁,是具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。OPC现已成为工业界系统互联的缺省方案,为工业监控编程带来了便利,用户不用为通讯协议的难题而苦恼。

最终用户只需通过简单的OPC DA软件组态即可与各种现场设备建立连接,通过OPC DX(Data Exchange)数据交换规范进行数据转发,完成规约转换。

实施具体过程,如图4所示:

1、搭建硬件平台:现场安装串口服务器,现场设备通信端口连接RS485通信线至串口服务器端口,定义ip地址,修改端口模式为TCP/IP SERVER,定义TCP/IP端口号,如图5所示。

2、搭建软件平台:上位机安装OPC服务器。在OPC DA服务器配置串口服务器TCP通信通道,配置各设备通信规约,按规约建立数据项,建立通信连接。

3、调试通讯:在OPC DA服务器配置监控公用LCU TCP通信通道,配置Quantum TCP ModBus通信规约,定义转发数据项,建立通信连接。配置DX服务,将各通信数据转发至公用LCU。修改公用LCU配置,将通信数据写入上送信文区。

4、完善监控数据:修改上位机数据库,告警信息、监视画面等,如图6以及图7。

5、整体调试:信号核对、调试、试验、验收。

通过采用本发明所提供的方法,将128个现场智能设备接入计算机监控系统,I/O数据近2万点,涵盖柴油机控制、直流系统监控、厂用电ATS、智能动力柜、温控仪、全厂风机、路灯、消防水系统、排污水系统等公用辅助设备通信接入计算机监控系统。现场实际运行情况表明稳定、可靠、高效。极大提高了水电厂的自动化水平,为构建智能水电厂打下基础。

系统规模可根据现场需求弹性变化,分布式、模块化安装,本身无容量瓶颈,可适应几点至几万点,1路至几百路的大规模通信数据接入,适应性强,特别适合大量小型智能化设备接入。

目前计算机监控系统厂家通信接口调试根据复杂程度收费,一般不低于50000元/次,采用本套通信接口转换系统每路接口边际成本低于800元,比单点模拟量采集成本还低,且实施简单、快速,无需依赖厂家。随着水电厂设备技改更新换代,智能化水平提高,越来越多的智能设备需通信接入计算机监控系统,因此本套系统有很好的应用推广前景,可预见的直接、间接经济效益也相当可观。

以上是本发明的较佳实施例,凡依本发明技术方案所作的改变,所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时,均属于本发明的保护范围。

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