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調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換功能的開發(fā)
摘 要 在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)間存在數(shù)據(jù)交換的技術(shù)開發(fā)問題。以廣州電力工業(yè)局調(diào)度自動(dòng)化OASYS的系統(tǒng)的工程實(shí)際為基礎(chǔ)，介紹一種實(shí)時(shí)SCADA系統(tǒng)與管理信息MIS系統(tǒng)間交換數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式。在電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行中，電網(wǎng)數(shù)據(jù)不僅要采集并反映在調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)，也需要傳送到管理信息系統(tǒng)，為企業(yè)管理部門提供決策依據(jù)。因此，在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)改造的過程中，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)改造的過程中，調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)間互聯(lián)是工程人員面臨的一項(xiàng)重要技術(shù)開發(fā)工作。
目前國內(nèi)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)一般選用UNIX操作系統(tǒng)下的工作站方式，采用TCP／IP工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，基于X-Windows的圖形標(biāo)準(zhǔn)；而企業(yè)MIS系統(tǒng)一般沿用了NOVELL網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用ipx協(xié)議，基于Microsoft Windows圖形應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在這兩種不同的系統(tǒng)之間，如果要實(shí)現(xiàn)圖形交換，難度較大，所涉及的工作量也非常龐大。相對而言，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)信息交換就比較簡單。出于工程考慮，調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)間的互聯(lián)一般可以歸結(jié)為兩系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換問題。
1 選擇系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)方式
廣州電力工業(yè)局引進(jìn)的調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)OASyS系統(tǒng)是一個(gè)基于TCP／IP技術(shù)的局域網(wǎng)系統(tǒng)，而MIS系統(tǒng)沿用了以往的NOVELL3.12網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)系統(tǒng)間存在數(shù)據(jù)交換的必要任務(wù)：OASyS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要提供給MIS系統(tǒng)顯示，MIS系統(tǒng)需要向OASyS系統(tǒng)提供電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)等。
在系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)方式上，廣州電力工業(yè)局作了較詳細(xì)的調(diào)研工作，考慮了以下幾種方式：
a)升級NOVELL服務(wù)器軟件版本，開發(fā)Netware下的TCP／IP協(xié)議功能；
b)改造MIS網(wǎng)，選用支持TCP／IP協(xié)議通信的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形式；
c)設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)，在TCP／IP與ipx之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
考慮到技術(shù)力量分布和工程進(jìn)度實(shí)際情況，前兩種方式都存在開發(fā)工期太長的問題，而且MIS網(wǎng)改造本身就是一項(xiàng)規(guī)模比較龐大的獨(dú)立工程，不適宜在調(diào)度自動(dòng)化改造項(xiàng)目中同時(shí)考慮。采用第三種方式有利于在現(xiàn)有系統(tǒng)條件下滿足生產(chǎn)實(shí)際的迫切需要，開發(fā)投入很少，利于有步驟地實(shí)現(xiàn)全局效益。
應(yīng)該指出，采用轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)方式，只能完成數(shù)據(jù)部分的網(wǎng)絡(luò)交換，MIS系統(tǒng)還必須維護(hù)一套單獨(dú)的圖形界面，這對于已存在舊MIS系統(tǒng)的情況比較實(shí)用，但最終發(fā)展應(yīng)該走向一體化結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)的設(shè)置方式有幾種，可以選擇轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)在Microsoft Windows 95／98平臺(tái)上進(jìn)行軟件開發(fā)，也可以尋找DOS平臺(tái)上的一些應(yīng)用軟件進(jìn)行支撐，以達(dá)到協(xié)議轉(zhuǎn)換的目的。由于歷史應(yīng)用原因，廣州電力工業(yè)局選擇了基于DOS平臺(tái)的轉(zhuǎn)發(fā)軟件開發(fā)。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹
圖1表明，在硬件連接上，網(wǎng)絡(luò)多口開關(guān)NETWORK SWITCH是調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)的物理連接點(diǎn)，具有多個(gè)UTP端口，同時(shí)提供實(shí)時(shí)網(wǎng)和MIS網(wǎng)的物理連接位置。在物理層上，TCP／IP協(xié)議和ipx協(xié)議可以同時(shí)在雙絞線介質(zhì)上工作，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包可以在網(wǎng)絡(luò)多口開關(guān)的各端口之間進(jìn)行傳輸。另外網(wǎng)絡(luò)多口開關(guān)提供物理屏蔽作用，使得ipx協(xié)議的數(shù)據(jù)包不流向?qū)崟r(shí)網(wǎng)，實(shí)時(shí)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全和負(fù)荷得到保證。
轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)采用一臺(tái)普通微機(jī)實(shí)現(xiàn)，配置一塊10 Mbit／s速率以太網(wǎng)卡。
3 轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能層次
由系統(tǒng)硬件連接方式可以看出，轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)多口開關(guān)，一方面要完成與OASyS系統(tǒng)間的TCP／IP協(xié)議數(shù)據(jù)包的交換，采集實(shí)時(shí)網(wǎng)提供的電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；另一方面要完成與MIS服務(wù)器之間的ipx協(xié)議數(shù)據(jù)包交換，將電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)布到MIS系統(tǒng)中。這就要求轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)同時(shí)具有處理TCP／IP協(xié)議和ipx協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)軟件功能。圖2為轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)功能層次示意圖。
在DOS平臺(tái)上，轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)要同時(shí)實(shí)現(xiàn)TCP／IP和ipx協(xié)議應(yīng)用，必須借助于一定的支撐軟件。在DOS操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)ipx協(xié)議應(yīng)用是完全遵從NOVELL網(wǎng)絡(luò)工作站定義的，但是DOS本身并不具備TCP／IP協(xié)議的處理能力，如果要在DOS操作系統(tǒng)下同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)用，并兼用同一的網(wǎng)卡物理驅(qū)動(dòng)，需要尋求一種合適的支撐平臺(tái)。
通過對系統(tǒng)的應(yīng)用條件大量調(diào)研，廣州電力工業(yè)局選擇了SUN公司出品的PC-NFS軟件來實(shí)現(xiàn)DOS平臺(tái)下的兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換應(yīng)用處理。
4 PC-NFS軟件的原理和設(shè)置
NFS(network file system)是UNIX操作系統(tǒng)中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，完成數(shù)據(jù)文件的網(wǎng)絡(luò)映射和共享。P-NFS，即在基于DOS操作系統(tǒng)的微機(jī)上實(shí)現(xiàn)NFS功能。
在轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)上安裝PC-NFS軟件，可以將OASyS實(shí)時(shí)系統(tǒng)中充當(dāng)通信功能工作站的某文件路徑映射為轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)的一個(gè)當(dāng)?shù)乇P符；同時(shí)在轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)上安裝NOVELL工作站標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)軟件，MIS網(wǎng)的NOVELL服務(wù)器的某文件路徑映射為轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)的另一盤符。轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)的應(yīng)用程序只需在兩個(gè)盤符之間完成數(shù)據(jù)文件內(nèi)容交換或數(shù)據(jù)廣播，就可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。同時(shí)，在轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)上還可以運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)打包模塊，實(shí)現(xiàn)諸如實(shí)時(shí)、總加、整點(diǎn)等數(shù)據(jù)分析功能。
要注意NFS的完整應(yīng)用。不管是提供共享文件的工作站主機(jī)，還是享受共享文件內(nèi)容的機(jī)器，都要開放并定義相應(yīng)的NFS功能。在OASyS系統(tǒng)中，要使用#setup來激活通信節(jié)點(diǎn)機(jī)的NFS功能，定義開放的子目錄，以及定義作為開放對象的機(jī)器名稱。
在轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)安裝PC-NFS軟件的步驟為：
a)首先在工作站安裝NetWare工作站軟件，登錄到NetWare服務(wù)器，注意采用lsl.com+carddriver.com+ipxodi.com的方式，避免使用ipx.com方式。因?yàn)镺DI方式下，PC-NFS的TCP／IP協(xié)議應(yīng)用可以與ipx協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)物理驅(qū)動(dòng)兼用。
b)安裝PC-NFS軟件。根據(jù)提示，輸入提供NFS服務(wù)的主機(jī)名稱、IP地址、路徑，本地(轉(zhuǎn)發(fā)機(jī))的名稱、IP地址及登錄的用戶名等內(nèi)容。
c)運(yùn)行PC-NFS的mt程序，選擇提供NFS服務(wù)的主機(jī)名稱、路徑、IP地址、鎖文件方式、開機(jī)自動(dòng)映射等薦，使得轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)在開機(jī)過程中可以自動(dòng)形成工作站節(jié)點(diǎn)路徑的映射盤符。
5 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)過程
在轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)通信節(jié)點(diǎn)機(jī)盤符與MIS網(wǎng)服務(wù)器盤符生成后，要開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)兩側(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換。應(yīng)用程序的編制可以采取定時(shí)器方式，在規(guī)定的時(shí)間周期到達(dá)時(shí)，激活從實(shí)時(shí)網(wǎng)數(shù)據(jù)文件讀數(shù)，并廣播到MIS系統(tǒng)中，或?qū)懭隡IS服務(wù)器特定文件的進(jìn)程。
在廣州電力工業(yè)局實(shí)時(shí)OASyS系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)之間，主要完成三類數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)工作，分別是實(shí)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，系統(tǒng)主要遙測總加點(diǎn)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，和系統(tǒng)所有遙測
量的歷史整點(diǎn)數(shù)據(jù)。有鑒于此，轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)應(yīng)用軟件的編寫方面，分別考慮這三類數(shù)據(jù)的讀寫處理。一個(gè)很重要的問題在于，作為數(shù)據(jù)來源，OASyS系統(tǒng)的通信節(jié)點(diǎn)機(jī)上必須根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi)容的定義，運(yùn)行必要的進(jìn)程生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件。
在廣州電力工業(yè)局OASyS系統(tǒng)中，我們開發(fā)了在調(diào)度界面顯示電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)的應(yīng)用程序，由于調(diào)用過程簡單、內(nèi)容詳實(shí)，深受調(diào)度人員喜愛，其中實(shí)時(shí)網(wǎng)上的設(shè)備參數(shù)信息來源于MIS網(wǎng)中的有關(guān)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。考慮到轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)處于兩個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)系地位，在轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)的應(yīng)用程序中，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)專門的模塊，將MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息定時(shí)傳送到實(shí)時(shí)SCADA系統(tǒng)中。
由于轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)應(yīng)用軟件是獨(dú)立編程，可以避免MIS網(wǎng)中機(jī)器隨意破壞實(shí)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的可能性。同時(shí)由于轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)的應(yīng)用處理對象基本上是數(shù)據(jù)文件，在程序的模塊化處理、增刪功能方面很有優(yōu)勢。
6 工程實(shí)施情況
廣州電力工業(yè)局OASyS系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的工作在調(diào)度自動(dòng)化新系統(tǒng)投運(yùn)的同時(shí)就完成各項(xiàng)軟件編程和測試工作，經(jīng)過試運(yùn)行和修改階段，現(xiàn)在已完全投入生產(chǎn)運(yùn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)基本思路，OASyS系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、歷史、電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)等數(shù)據(jù)的交換工作。運(yùn)行情況表明，網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái)和轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理出錯(cuò)的情況。
7 結(jié)束語
運(yùn)用PC-NFS軟件開發(fā)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，具有開發(fā)周期短、編程清晰明了、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，是完善電力企業(yè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)改造項(xiàng)目的有效配套技術(shù)開發(fā)內(nèi)容。
作者：李鵬 陳皓 陳潔然 韋建萍
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