远程监控海军机场油库泵站设计构想

远程监控海军机场油库泵站的设计构想

摘要:本文探讨基于工业以太网的通信软件系统在海军机场油库泵站远程监控中的应用,构想有关体系结构、数据结构和设计过程等,并分析在现实过程中可能出现的若干问题。

关键词:远程监控机场油库泵站

中图分类号:v351.9 文献标识码:a 文章编

号:1674-098x(2012)07(a)-0041-01

1 引言

海军机场油库泵站是海军航空兵场站平战时油料保障顺利实施的重要保障平台,如何实现海军航空兵机场油库泵站远距离精确控制,是打赢信息化战争迫切期待解决的问题。以太网作为目前应用最为广泛的局域网技术,在自动化和过程控制领域得到了越来越多的应用。基于tcp/ip协议的以太网使整个网络只有一种底层通信协议,满足控制系统各个层次的要求,便捷地访问远程系统或与internet联接实现远程控制。

2 监控系统的基本结构

监控系统可分为前台监控界面部分和后台数据采集与传输部分。后台数据采集及控制程序通过对下位机板卡的读写达到数据输入和控制参数的输出功能。前台监控界面则通过与后台数据采集及传输程序以共享数据单元方式或传递数据方式,得到实时采集的数据并在屏幕上加以显示。

3 监控网络系统体系结构

监控系统中通信网络主要要求实时性和可靠性,为此,在设计该监测系统时,上层网络选用标准以太网(ethernet),而其底层网络则采用了具有更高可靠性的工业现场总线—rs-485协议的总线技术。

机场油库泵站现场设置四台下位机作为微机保护装置,本通信软件实现了四台微机保护装置与监控中心的数据通信。微机保护装置通讯协议采用的是许继103号电力通讯规约。其物理链路是rs-485总线,由于监控系统下,线路要求的通信流量大,直接将rs-485总线与监控操作站连接,进行交换数据,数据采集周期长,数据刷新实时太慢,所以可以将几个微机保护装置下挂到一个以太网网关下,进行协议转换。通过网关后,网络通讯协议被网关转化为104协议。利用以太网和tcp/ip协议把微机保护装置的运行参数自动上送到远程监控系统(上位机),上位机把控制指令下发给微机保护装置,实现数据的网络通信。

4 软件的结构设计

设计基于监控系统的要求考虑,采用vc++作为开发工具。因为vc++具有精练的代码,较高的执行效率,突出的灵活性,可以完成从底层平台到上层直接面向用户的软件,是大型工程项目开发的强有力的工具。

4.1 通信软件的功能分析

监控系统与现场智能设备联系的纽带是通信软件。通过通信程序现场智能设备可顺利地将现场设备运行的参数,设备状态、设备诊

断信息上传到监控系统,监控系统下达正确控制指令也可通过数据发送的形式。

微机保护装置通信软件主要实现组态监控软件与微机保护装置

服务器连接,下发同步时钟、进行数据采集、数据分类、数据自动上传。该通讯软件共有4层,应用层、数据链路层、传输层、物理层,其中传输层采用tcp/ip协议、数据链路层采用滑动窗停等协议、数据链路共享采用载波侦听、碰撞协议,crc校验,错误重发。通讯软件在调试好之后,通过编译软件生成dll,组态软件通过事件触发与定时调用。

4.2 软件的设计思路

根据现场的实际情况和要求,软件共分为两个主要的部分:一部

分是数据的传输,采用windows socket通信;另一个部分是数据解析,实现对电力信息数据的解析。本系统数据信息采用第104号电力设备网络通讯协议。

4.3 软件的详细设计

(1)软件模块(类)的设计。根据我们的软件功能,我们将设计如下几个模块:线程通信类(csocketcomm),实现采集微机保护装置的运行参数,向微机保护装置写入参数的两项功能;协议类(cxj104),增加许继104通讯功能实现通讯协议功能,即可以按照104协议自动定时完成数据采集、数据分数据召唤上送以及同步时钟的下

发,cxj104实现设备层和通讯层的功能;地址结构体(sockaddrin),对现场数据采集设备地址进行设置、判断、获取ip地址和端口号;

报警结构体(datawarn),包括报警类型、时间、地址和报警值。(2)线程通信类的实现。线程通信是整个通信软件的基础,也是最关键的部分之一。我们采用基于tcp/ip的多线程开发模式,用winsock实现网络连接。而多线程机制可以最大限度的节约系统资源。

线程通信主要实现线程的建立、关闭,建立、关闭连接,读写线程数据等功能。104协议传输层采用tcp/ip协议,winsock是tcp/ip 的一个接口。在windows环境下,网络通讯协议的软件开发接口就是winsock函数。应用程序调用windows socket的api实现相互之间的通讯。应用程序要是向系统申请socket,其便获得了一个与其它应用程序通讯的输入输出接口。基于tcp/ip网络通信的主要模式是客户机/服务器方式,具体为:客户程序发送请求服务程序,服务器对客户的请求做出响应,并将结果返回给客户。

(3)通信协议类实现。电力行业数据按类别主要分为遥信信息、遥测信息、电能信息。遥信信息一般表示开关量(电机起停、继电器开合等);遥测信息用于表示电压、电流、频率等瞬时值;电能信息用于表示电量等累加值。

为了实现存储数据单元,我们建立两个数据结构体,一个是信息体数据结构体(datastru),它包含了数据的公共地址、点号和值,实现对数据的存储;另一个是单元数据结构体(unitdata),主要是为了对各种数据分别存储,为了不相互影响,使用临界区加锁技术。

(4)导出函数设计。导出函数为dll提供了对外的接口,它可以被

mfc或非mfc应用程序调用,具有模块定义文件。当有外部其他应用程序调用dll时,就是通过调用导出函数来实现。

由于本通信软件主要是向上位机组态监控软件提供微机保护装

置的运行参数和向微机保护装置写入参数,其参数信息主要是遥测、遥控、报警等。所以导出函数主要有如下几个:是否有报警,获得遥测、单点遥信、双点遥信、其它遥信、报警等。另外还有开始、结束协议,添加、删除单元,建立、断开连接等。

参考文献

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