电调Scada 前置通讯技术及应用

曹 阳

（重庆钢铁股份公司能控中心，重庆 401254）

1 引言

通讯技术在现代自动化系统中不仅是下位机采集现场数据的重要技术，也是上位机采集下位机或者现场数据的重要手段。没有通讯就谈不上自动化，就谈不上数据处理和分类、乃至是自动化系统的运用。目前，重钢的通讯技术也日趋成熟，在生产的后备技术中扮演着一个重要的角色，本文就以前置通讯技术及在重钢scada 系统中的运用进行阐释。

2 RTE

2.1 RTE 的概念

RTE（Real Time Environment）是一个实时运行环境。它为其它运行管理(如实时数据库管理，人机界面管理等)及具体应用(重钢电调实时监控,电能量管理系统，调度员培训模拟系统等)提供一个运行环境；也为不同等级的用户(应用开发员,系统管理员，系统操作调度员) 提供一个良好的开发运行环境。

所谓环境，指的就是一整套的管理进程和一整套的服务以及一整套的管理操作画面。

从广义上说，RTE 是一个包在计算机操作系统外面的一个管理系统；它管理监视整个运行系统中的系统级进程(RTE 各个进程,控制台进程等)、用户系统、BOB、网络、设备等“资源”，为用户提供一个良好的运行开发环境。

2.2 RTE 的主要功能

RTE 提供无差错的成组广播通讯服务，每个工作站使用成组广播方式发送报文时每个报文都带有顺序号，且保存一定数量的已发过的报文。每个接收报文的工作站都要校验报文的顺序号是否连续，若连续则处理收到的报文；若顺序号不连续，则向发出报文的工作站发出询问报文，请求重传丢失的报文。任何一个工作站收到询问报文之后，从被保存的报文中选出被请求的报文发给发出请求的工作站。

RTE 提供简单明了的API(应用编程接口)；其API 所需的参数为：传送数据的缓冲区首地址的指针，传送数据的长度以及联结名(如“RTE”)；使用该API 的程序只要在编程时说明有关的头文件，编译联结时说明有关的库文件即可。

2.3 RTE 事件管理

2.3.1 事件的注册管理

当BOB 实例启动时，必须向RTE 注册，其注册的内容是：该BOB 实例可以处理哪些事件，哪些事件是应该被主BOB 及备用BOB 实例处理，哪些事件是应该被镜象BOB 实例处理。

事件注册管理记录每个被注册的事件都有哪些BOB 实例注册此事件，作为今后事件管理分发事件的唯一依据。

事件注册管理向RTE 发出“报告BOB 实例状态”事件，以报告该BOB 实例已经激活。

事件注册管理进程每个工作站只有一个，且只处理本工作站的BOB 实例发出的注册事件；该注册事件不发往其它工作站。

2.3.2 事件的接收管理

a.每个工作站应有一个事件的接收进程。

b.该进程接收其它工作站通过成组广播方式以及点对点方式发来的事件。

c.该进程对收到的事件采取以下方式处理。

d.若是点对点方式发来的事件可以马上挂到目的BOB 实例所在的系统事件处理队列上。

e.若是重要级的事件可以马上挂到系统事件处理队列上。

f.若是BOB 级事件应分发到除系统事件之外的其它用户系统的接收处理队列上。

2.3.3 事件的接收与分发

每个工作站的每个系统都应有一个事件管理进程。事件管理进程处理事件的接收与分发。该进程接收该系统所属的BOB 实例往外发送的事件并接收本工作站其它系统以及其它工作站发来的事件，根据事件注册记录将事件发往本系统所有注册该事件的BOB 实例进程。事件总线和BOB 之间的逻辑结构图，如图1。

图1 事件总线和BOB 之间逻辑结构图

事件总线通过事件驱动机制进行BOB 数据交换和通信，应用中多数BOB 都是通过这种方式进行数据交换。事件总线由RTE 的事件管理功能完成。还有一些应用直接通过使用其他BOB 处理后的数据来进行通信，我们称之为数据总线通信。一般情况下，每个BOB 的数据是不能被其他应用使用的，所以这种方式的数据交换一定要有同步机制保证数据的完整性和一致性。

2.3.4 系统监视管理

系统管理程序（system manager〕监视其它所有的工作站，若发现某个工作站故障，则改变在有关数据结构中该结点所属的所有元素（系统，子系统，BOB〕的状态；将其它结点上与该故障结点的元素配对的元素（子系统，BOB）设置为相应的状态（即由备分态设为在线态）。

位于各个工作站上的管理程序监视在该工作站上的所有的激活态BOB。若某个BOB 故障，则认为该BOB 所在的子系统故障，则改变在有关数据结构中该子系统及所属的BOB 的状态（即设置故障态）并对故障子系统所属的BOB 进行善后处理；并将其它结点上与该故障子系统同一工作组的配对的子系统及所属的BOB 设置为相应的状态（由备分态设置为在线态）。

3 前置数据采集软件

3.1 前置数据采集软件主体结构

在重钢新区电力调度前置数据采集中采用了两个BOB 的结构：（1）SERBOB。它负责与对端子站建立链路，I/O 读写、规约处理，不涉及对数据库的操作，因此可实现数据库修改时，进程不停、链路不断。（2）TELBOB。它负责对数据库的维护操作，便于安装和同步，保证数据库的一致性。同时接收人机指令，修改数据库，发送命令到SERBOB。下面是RTE和两个BOB 的结构逻辑图,如图2。

图2 RTE 和BOB 的结构逻辑图

3.2 前置数据采集软件功能结构

重钢新区的scada 实时监控系统的数据采集服务器有2 台，他们都并列运行，实现负载均衡。正常运行情况下，每台数据采集服务器承担部分数据采集任务。每台数据采集服务器都配置数据采集进程和数据采集数据库。按照利于管理、维护简单、避免频繁切机的原则对RTU 制定了负载分配表。负载分配表可以由用户自定义（初始设定由维护系统自动完成），正常情况下，根据负载分配表，链路首先会运行在优先等级最高的节点。

当数据采集服务器故障或数据采集进程故障时进行任务切换。在并列运行的数据采集服务器中，有一台服务器被系统任命为管理者，另一个服务器为被管理者，管理者服务器的telbob 进程行使指挥调度权，负责数据采集任务的分配和管理。当某个节点故障时，该节点的数据采集任务由其它节点承担，链路也会根据负载分配表逐级实现自动切换。

前置通讯采集软件的一个功能结构如图3。

图3 前置通讯采集示意图

3.3 前置数据采集软件功能说明

（1）具有并列运行及切换功能，多机互为备用，大大增强了数据采集功能的可靠性。

（2）具备对实时数据的实时响应功能，使得通信数据具备实时性。

（3）具有完备齐全的规约库，可以对各种远动规约及其他规约进行处理

（4）具有实用、简单、方便和高效的双边表维护工具。

（5）各条链路之间相互独立，各条通信链路的性能和类型可以随通信的要求而各不相同，并且可以动态修改。

（6）具有丰富的监视工具。可以对通信的每一条链路进行详尽的监视，也可以对一条链路上的每一个厂站进行详尽的监视，还可以对通信中的每一个数据点进行动态跟踪，而且可以对每一条链路上的源码数据进行监视。

（7）具有丰富的控制工具。可以对通信的每一条链路进行启动、停止、重起和切换操作，还可以对数条链路进行一次性启动、停止和重起操作。

（8）具有功能丰富、使用方便的维护工具。可以对每一条通信链路进行方便的调试和测试。

4 结束语

在智能化变电站应用系统中，scada 前置通讯起着非常重要的作用，可以说没有前置通讯，后面的PAS 系统、DTS 系统、AGC 系统等都是无法完成其功能效果的。通过前置通讯把数据采集到主站scada 中来，完成了一系列的不必要的手动工作，方便了调度员对现场的实时监控，为调度提供了可靠、稳定的保障。

[1]谢希仁.计算机网络技术[M].北京：电子工业出版社，2003.

[2]王成良.数据技术及应用[M].北京:清华大学出版社.2011.

[3]Klaus-Peter Brand。变电站自动化[M].北京：中国电力出版社.2009.