4、 自動化系統(tǒng)的發(fā)展

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

表1　計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展過程表

4.1、 功能分布式的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)

以單功能微機裝置集成系統(tǒng)，每個微機裝置具有特定的功能，但每個微機裝置都具有不同功能，如有的微機裝置專門采集開關(guān)量，有的微機裝置專采集模擬量，有的微機裝置專門進行控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進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)

為了檢修維護的方便，以發(fā)電機組為單元，將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺微機或PLC裝置中，構(gòu)成了現(xiàn)地控制單元LCU。LCU無法直接接入以太網(wǎng)，而計算機非常昂貴，不能使每臺LCU都配備CPU(中央處理器)接入以太網(wǎng)，只能將微機作為前置機。這時的系統(tǒng)采用專門的計算機，在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上已跨出了一大步，但相應(yīng)的國際標(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)

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機應(yīng)用軟件越來越復(fù)雜和龐大，軟件開發(fā)的投入也越來越大，如何使這些巨大的資源不僅在這一家公司制造的計算機上運行，而且也能在另一家公司制造的計算機上運行，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?；陂_放系統(tǒng)的分布式計算機監(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)特點的計算機上。開放系統(tǒng)為水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了強大的歷史舞臺。

4.4 、基于對象技術(shù)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)

計算機硬件技術(shù)發(fā)展迅速，給軟件開發(fā)提供了廣闊的平臺。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。水電廠計算機監(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)用將水電廠運行設(shè)備如發(fā)電機組、主變、開關(guān)等抽象為對象。從系統(tǒng)設(shè)計、編程語言選擇到用戶界面等一系列過程都依據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟睢⒃瓌t和技術(shù)，這樣工作的結(jié)果將給用戶帶來使用和維護上的極大方便。

5、 水電廠自動化系統(tǒng)的技術(shù)措施

水電廠自動化系統(tǒng)必須具備完備的硬件結(jié)構(gòu)，開放的軟件平臺和強大的應(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、工作站和服務(wù)器，在被控設(shè)備現(xiàn)場則較多地采用PLC或智能現(xiàn)地控制單元，再通過現(xiàn)場總線與基礎(chǔ)層的智能I/O設(shè)備、智能儀表、遠程I/O等相聯(lián)接，構(gòu)成現(xiàn)地控制子系統(tǒng)，與廠級系統(tǒng)結(jié)合形成整個控制系統(tǒng)。

隨著安全生產(chǎn)、經(jīng)濟管理及電力市場等功能的擴展，對計算機系統(tǒng)的能力也提出了更高的要求，在系統(tǒng)級設(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平臺的監(jiān)控系統(tǒng)用戶以巨大的尋址空間和遠遠勝于32位PC的強大運算處理能力。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)在實時應(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，使其無論是在設(shè)備的選購，產(chǎn)品的更換、產(chǎn)品的價格、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法替代的優(yōu)勢。

對于現(xiàn)地控制單元，智能控制器加上現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)是一個好的發(fā)展趨勢，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場總線基金會的定義：現(xiàn)場總線是連接智能設(shè)備和自動化系統(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：

#系統(tǒng)開放性;

#互可操作性與可用性;

#現(xiàn)場設(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;

#對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性。

機組容量變大、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)通信故障都會造成現(xiàn)地控制單元控制能力的降低。針對水電廠被控制對象分散的特點，采用現(xiàn)場總線將分散在現(xiàn)場的智能儀表、智能I/O、智能執(zhí)行機構(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，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性，節(jié)省了大量信號電纜和控制電纜。所以說，使用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)較適應(yīng)分布式、開放式的發(fā)展趨勢。當(dāng)然，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)主要是要有分散在被控對象現(xiàn)場的智能傳感器、智能儀表、智能執(zhí)行機構(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)。