张河湾电站监控系统改造过程中OPC的设计与应用

2018-12-21朱传宗王宗收赵雪鹏

水电站机电技术 2018年12期

朱传宗，张甜，王宗收，赵钰，赵雪鹏

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北石家庄 050300）

张河湾监控系统改造遵循“统一规划、分步实施、安全可靠、技术先进”的原则，监控系统的技术升级以不影响电厂正常的安全生产为前提，新的监控系统除具备原老系统的全部功能外，还将在安全控制策略、数据统计分析、成组控制、画面展示、培训仿真等方面具备更出色的功能。

前期的AVC子站项目的成功应用对我厂上位机系统改造可行性进行了验证。此次监控系统改造由于检修工期的限制，只能分步实施，首先进行监控系统上位机系统的升级改造。先逐台完成现地控制单元LCU与新监控系统的接入试验，试验完成后LCU即刻恢复接入原系统；在所有LCU接入试验完成后，一次性将全部LCU接入新监控系统。新监控系统作为主用方式运行，阿尔斯通原上位机系统作为备用方式运行，两个系统并列运行，通过控制权限切换选择实现新老系统主备在线切换。下位机改造结合以后的检修工期逐台进行改造，这样就造成上位机已经改造，而下位机还未进行改造的局面，上位机与下位机数据交换困难，此时就用到了具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序OPC，为硬件制造商与软件开发者之间提供了一座桥梁。

1 OPC结构设计

图1是我厂的OPC网络通信结构，OPC工作站通过网络交换机连入监控系统S8000环网中，从而实现与下位机的数据交互；OPC工作站通过通信服务器与上位机连接，实现与上位机的数据交换；另外通信服务器各自连接了2个OPC工作站，作为一个冗余设置，当1台OPC工作站故障可切换至另1台OPC工作站。

图1 张河湾OPC网络通信结构

我厂设计的OPC通信服务器是基于OPC的客户端接口转IEC-104子站与通信工作站相连。NC2000监控平台运行在Linux平台下，操作系统无法开发基于Windows COM组件的OPC通信接口，为在调度侧通信的统一，南瑞特开发了OPC客户端转IEC60870-104子站通信规约软件，从而建立起OPC与上位机的数据联系。

OPC服务器与OPC客户端之间的通信是双向的，一方面，OPC客户端可以按照常规途径挨个调用OPC服务器对象提供的接口来寻求服务；另一方面，OPC服务器对象通过出接口给客户发送通知、事件或者请求。从OPC服务器来看，入、出接口分别完成这两个不同方向的通信过程；从OPC客户端来看，分别由客户代码和接收器来完成这两个不同方向的通信。整个通信由3个既独立又相关的部分组成，即OPC服务器对象、OPC客户程序和客户端接收器。

2 OPC配置与应用

2.1 OPC服务器配置

在OPC服务器中运行KEPServerEX 6 Configuration软件，配置上下行数据测点。

（1）在KEPServerEX 6 Configuration软件中增加通道，以LCU1为例。

打开软件后，选择连接性，点击新建通道按钮，弹出通道设置界面，选择所使用设备的PLC类型，点击下一步然后将通道设置为LCU1，以下根据弹窗指示填写即可。

（2）在LCU1中添加设备

选择添加设备按钮，即弹出添加设备向导窗口，首先命名设备名称，点击下一步，选择CPU类型，点击下一步填入LCU IP地址，下面根据页面指示点击下一步即可。

（3）在server端增加测点（此处采用Excel导入方法）

1）选择lcu1，DEVE，点击右侧添加标记，填入Name，Address，选择数据属性，根据实际需要选择read或者write，点击确定。

2）导出点表

在lcu1下的DEVE处单击右键，选择导出CSV，在excel中批量加入点表（note：开关量一般选择bool型），点表顺序要和NC 3.0中的顺序一样，这样才能保证上位机NC 3.0系统与OPC数据一一对应，若在配置过程中发现点表中间某一点有问题，可以将这一点设为备用点，将正确的点在点表后面录入，这样到时只需要在上位机数据库最后添加相应的点即可，防止了在更改过程中点表发生错乱的情况。

图2 server端增加测点

3）导入点表

在LCU1下的DEVE处单击右键，选择导入CSV。

4）保存

点击保存按钮即可。

（4）在OPC client端增加测点（此处采用Excel导入方法）

1）在client软件中LCU4（根据实际选）单击右键，选择New Item。

2）左侧选择lcu4-Dev1，右侧选择需要增加的测点（通过shift键选择连续测点）选择测点后，点Add Leave点OK，然后进行保存。

图3 client端加入测点

3）在～OPC-104 opc_dbOPC_104 Slave.csv（OPC_104 Slave同主程序文件名）文件中配置通信测点配置文件，其中开关量、模拟量配置较为简单。

①遥控遥调

大排行号（一般从1开始）与主站侧drvconfig下的遥控遥调相对应，类型选bool型，DO/AO.正文长度，特征码，命令来源，lcu号，控制性质，控制对象需与PLC中RECV段相对应。且*.csv中的控制变量lcu3.Dev1.LCU3_CTRL_053必须与OPCclient中lcu3.Dev1.LCU3_CTRL相对应。

②SOE量

此类数据需特殊配置SOE_INDEX.csv，总序号：从1开始顺次排；LCU号：与PLC一致即可；LCU中的点号：在对应LCU中的SOE序号（从1开始）；104中的点号：对应*.csv中的Point_No；其他不填。

2.2 IEC104与OPC的连接

OPC作为工业过程控制一种开放、高效的通信机制标准软件接口，因其显著改善了工业控制多种异构数据源的数据访问性能，国内外各大组态软件厂家都可以为OPC接口提供全面支持。IEC104作为调度远动通信的国际标准，因其特有的报文重传机制及平衡传输特点，在信息量不断增加、自动化数据采集及通信模式方面问题越来越明显的情况下提供了解决方法。为解决集成接入困难的问题，所以将OPC、IEC104两种优秀的通信协议进行组合设计，解决工程方案设计和实施中的集成难题。

IEC104软件包目录见图4。