基于以太网的监控系统试验平台设计

周浩杰?曹艳明

摘要：  基于班组在日常设备管理及员工培训方面存在的问题，利用水电厂监控班组退库物资，设计了基于以太网的监控系统试验平台，解决了监控班组在日常监控系统维护以及员工技能培训过程中的难题，提升了班组设备管理水平，促进了班组新员工培训进度。

关键词：  以太网;监控系统;试验平台

[中图分类号] TM622    [文献标志码] A    [文章编号]

前言

随着电力系统自动化控制技术的不断发展和要求，计算机监控系统在电力生产过程中已成为不可缺少的远程监视和控制操作设备的手段，体现了不可替代的重要地位[1]。水电厂监控班组负责厂里监控系统的检修维护工作，对水电站安全稳定发电起着重要作用。监控班组在进行日常设备维护以及员工培训方面存在一些难点：

（1）班组目前大部分日常培训、应急演练过度强调理论，实操较为欠缺，培训效果不甚明显，员工实操能力提高较慢。

（2）班组重大缺陷处理、技改两措项目、SJ30通信调试实施前实际模拟验证较为麻烦，部分工作无法进行实际验证，直接按照理论方案实施，存在较大安全风险。

（3）班组监控系统中PLC、通信装置等重要设备在备品到货入库后，未对其进行上电检查及内部配置校验，当此类设备出现故障时，无法立即进行更换处理，延长设备缺陷处理时间。

（4）电厂设备经过多年检修、维护后，设备状况基本趋于稳定，后续新员工进厂后缺少机会对设备进行实际动手操作。

基于以上问题，班组设计了一套试验平台，以提高班组设备维护管理水平，加快新员工技能培训进程。

一、试验平台结构设计

（1）平台设备布置结构

结合班组日常消缺、培训等工作的需求，利用班组退库物资，搭建一套基于以太网的计算机监控系统试验平台，试验平台采用标准42U服务器机柜。

试验平台由CPU模块、IO模块（开关量、模拟量、温度量及开出量模块）、开关电源、交换机、SJ30通信装置、触摸屏、网络模块、上位机服务器等组成。

（2）平台网络结构

系统参照现场监控系统现地控制单元采用两套施耐德Unity PLC实现双机热备，触摸屏、PLC、服務器等设备均接入交换机，使用TCP/IP通信。

二、试验平台功能设计

（1）操作员站及历史站

两个服务器均使用UNIX操作系统。在试验平台操作员站服务器上安装NC3.0软件，对其进行配置，将其配置为仿真操作员站。在试验平台历史数据服务器上安装NC3.0、mysql软件，将其配置为仿真历史数据服务器，将监控系统历史数据文件拷贝至试验平台历史数据服务器。

（2）继电器插箱

配有继电器插箱，实现开关量的输出功能，可以外接元件完成一些控制功能，可进行控制操作的练习以及设备元件的检查校验。

（3）SJ30通信装置

配有SJ30通信装置，实现以总线方式采集现场设备数据的功能，可进行现场设备数据通信的练习以及现场设备配置的检查、测试功能。

（4）I/O模块

配有常用的开关量、模拟量等IO模块，实现数据的采集读取和输出功能，通过外接传感器元件，实现对传感器的配置、数据采集、数据处理等操作，可进行自动化元件的检验、配置检查和使用方法培训。

（5）触摸屏

配有触摸屏，可以完成现场人机界面的搭建，可进行现场触摸屏修改的工作的实际操练。

三、试验平台应用

（1）日常工作及缺陷处理

通过试验平台可以解决SJ30通信装置调试问题，在现场重要区域出现SJ30装置故障需更换设备时，可先在平台上进行调试试验，待确认设备运行稳定后，再更换设备，可极大降低工作中的潜在风险。在更换CPU过程中存在较高风险或突发状况，可先使用试验平台进行模拟，再考虑进行现场实际操作。在现场设备需要升级软件版本时，可使用试验平台进行备品固件版本升级，在设备出现故障时可直接进行更换。

（2）重大项目改造

在涉及一些重大项目改造时，需要提前编制方案，如果涉及更改PLC程序，需要提前进行修改验证，但由于目前条件限制往往仅能依靠理论进行验证。通过试验平台，可以模拟相关IO模块验证输入输出，确认更改后程序的逻辑正确性，确保方案中相关程序修改准确无误。

（3）培训及应急演练

可使用试验平台进行应急演练，模拟重大缺陷，进行应急演练实操，能够极大提高班组应急处置能力。将试验平台用于日常培训，能使班组员工将理论与实际紧密结合，起到较好的培训效果。通过试验平台能够模拟监控系统重要设备故障时的应急抢修场景，以此进行抢修工作实操仿真，可提高班组应急抢修能力。

（4）技术比武

使用试验平台可以进行技术比武的程序调试工作，也可作为技术比武平台。由于平台具有一定的开放性，通过外接元器件可以实现不同的功能，从而迅速将试验平台转化为程序调试平台或技术比武平台，大大节省平台搭建时间，提高程序调试效率，节约成本。

（5）元件检查、校验

通过试验平台可进行元器件的检查、校验，如各类自动化元件直接接入平台可实时监测其测量信号，进行自动化元件的定值检查，通过监测数据反馈进行定值调节。

四、试验平台应用效果

通过平台的应用，有效提升了班组成员PLC控制工程设计能力、监控系统配置编程及调试能力、工业通讯网络MB+及以太网等通讯协议的运用能力、人机界面（HMI）及触摸屏的组态能力等。按照实践题目的标准，设计计算机监控系统试验平台可进行的实践培训项目，班组转变了培训思路，探索出了新的员工培训方式，将理论教学与实践操作相结合，迅速提高员工的理论知识和实操水平。

通过将应急预案桌面推演推广至实践仿真演练，提升了班组应急演练效果，提高了班组应急抢修能力。在工作实施前，借助仿真平台进行验证，降低了在运行设备上工作带来的潜在风险。使用试验平台提前完成SJ30通信装置等重要设备的内部配置以及自动化元件定值的检查校验，紧急情况下可直接使用，提高了班组故障处理能力，节约了消缺时间。

五、结论

基于以太网的监控系统试验平台有效解决了班组监控系统日常维护及员工技能培训工作过程中的难点，提升了班组设备管理水平，推进了班组员工技能培养进度。但试验平台的使用场景还有待开发，基于平台的培训项目也需要进行扩展和完善，以期在班组设备管理和员工培训工作中发挥更大的作用。

参考文献

[1]张天耀.大朝山水电站计算机监控系统升级改造[J].云南水力发电，2021，37（07）：252-256.