关于水电厂计算机监控系统通讯方式分析

胡育松

(松花江水力发电有限公司吉林丰满发电厂132108)

摘要：本文从水电厂计算机监控系统通信方式出发，对串口通信以及几种现场总线进行了阐述，最后分析了几种通信方式的性能、可靠性，望为相关从业者提供可靠借鉴。

关键词：水电厂；监测系统；通信方式

通常来说，水电厂计算机监控系统常采用分布采集、集中处理实现信息搜集以及信息传输，在监控系统中，监控计算机可直接向现场的各种设备下达指令，所以水电厂计算机监控系统呈现出一定的高效化、实时化特征。而在实际运作中，许多水电厂都会因通信方面的问题，导致水电厂计算机监控系统瘫痪、死机，其主要原因就是因为通信方式存在问题，所以亟需加强对水电厂计算机监控系统通信方式的探讨。

一、水电厂计算机监控系统通信方式分析

水电厂计算机监控系统，其中PLC、传感器、现场设备、监测单元、变送器等，通过多种通讯方式和计算机连接，目前多数水电厂都采用SerialCommunication，利用地线、控制线、信号线来实现信息的传输，而根据链路层以及物理层的差异，其通信方式具体可分为以下几种。

（一）典型串口通信

典型串口通信主要采用RS422、RS485为通信串口，该通信方式的物理层利用差分接收器和平衡驱动器进行工作，在运作过程中，呈现出较强的抗噪声性能。在实践中，典型的串口通信，有效通信距离可达1000m，传输速率为0.5-1Mbps，其中RS485可实现32个节点的信息传输，但RS422只能够实现端对端、点对点的信号传输，所以现在已经逐步被淘汰[1]。典型串口通信主要采用屏蔽双绞线来抵抗地磁干扰等问题，该通信方式成本低、维护简单，主要利用MODBUS信息传输协议运作。随着技术的不断发展，典型串口通信因受通信方式的限制，数据传输效率低的弊端逐渐凸显出来，但是在许多中型、小型水电厂中仍旧在使用[2]。

（二）现场总线技术

现场总线技术是目前应用的较为广泛的一项技术，该技术能够实现自动化控制、自动化通信、智能化分析。目前在水电厂中，现场总线系统主要用作于解决控制器、执行设备、仪表仪器之间的信息传输问题。在现行的现场总线技术国际标准中，有ControllerAreaNet-work、Profibus-DP得在水电厂计算机监控系统中得到了广泛应用[3]。

（一）ControllerAreaNet-work现场总线

ControllerAreaNet-work现场总线于上世纪九十年代初由“博世”推出，主要用作于机械制造业。该总线采用了多主体协调竞争总线结构，可实现多个主站的同时运行以及广泛通信，适用于传输效率要求较高的小型监测网络构建中。该总线采用拓扑网络结构以及双绞线或者光纤，任意一个端、节点，都能够不分主次的向其他端、节点发送信息，因此可实现各个端、节点之间的实时通信[4]。

（二）Profibus-DP现场总线

Profibus-DP于上世纪八十年代由“西门子”研发，Profibus-DP总线，主站和各端呈主从关系，支持多个主系统以及单个主系统的运作，网络采用线型结构、拓扑结构或者两种结构混合运作，网络组态相对比较灵活，可用作于大型水电厂监测系统信息传输。Profibus-DP现场总线的优势在于，它不仅能够实现数据传输，并且还能够实现设备供电。

（三）以太网总线

以太网是目前局域网中应用的最为广泛的技术，它能够让设备之间最高以100Mbps的速度传输数据。以太网总线和ControllerAreaNet-work现场总线的特点基本相同，但是在高负载的情况下，存在严重的数据损失问题。所以，在水电监测系统构建方面，以太网的应用仍旧有待商榷。

二、几种水电厂计算机监控系统通讯方式性能分析

（一）可靠性

水电厂计算机监控系统通讯方式的可靠性，直接决定了水电厂运作的稳定性，所以“可靠性”是评判水电厂计算机监控系统通讯方式性能的首要因素。

1、ControllerAreaNet-work现场总线

ControllerAreaNet-work现场总线目前仍旧在汽车制造业中广泛应用，并且，该通信方式的链路层、物理层抗干扰以及信息传输数据损失方面的问题考虑比较完善，所以呈现出较高的可靠性。

2、典型串口通信

典型串口通信的通信协议简单、物理结构简单，在不受外界影响的情况下，故障率最低。但是典型串口通信缺少可靠的干扰防范机制、故障应对机制，所以综合来说，典型串口通信可靠性较低，并且其传输效率方面的问题较为严重。

3、Profibus-DP现场总线

Profibus-DP现场总线基于上世纪八十年代的网络水平以及网络标准开发，目前，随着网络技术、通信技术的不断发展，Profibus-DP现场总线在原有的技术基础上作出了一定的补充，虽然其功能得到拓展，但是可靠性却因此降低[5]。

另外，以太网虽然在构建局域网方面得到广泛应用，但是其故障酿成的后果较为严重，所以其可靠性在这里就不做赘述。

（二）传输性能

目前，水电厂的监测系统构建越发复杂，对通信方式的传输效率、范围方面的要求越来越高。首先，典型串口通信的传输效率最低，因其传输协议的问题，处理数据的能力极为低下，传输有效距离仅为1km；其次，ControllerAreaNet-work现场总线传输距离可达10km，效率为1Mbps；最后，Profibus-DP现场总线的传输效率最高可达11Mbps，但其传输效率会受传输距离所影响。

结束语：

综上所述，本文主要阐述了集中常见的水电厂监测系统通信方式，并从可靠性、传输性能方面对其进行了分析。串口通信已经被逐步淘汰，而以太网的可靠性问题仍旧得不到解决，所以水电厂的监测系统通行建议采用其余两种方法。

参考文献：

[1]丁伦军,张露成,李黎明,etal.溪洛渡水电厂计算机监控系统设计与开发[J].水电厂自动化,2017(01):6-10.

[2]赵良成.李家峡水电厂水轮发电机组及监控系统改造研究[D].

[3]陈磊.浅谈水电厂计算机监控系统的结构[J].通讯世界,2017(20):104-104.

[4]旷熊,彭兴东,张皓月,etal.智能化水电厂计算机监控系统的功能设想与探讨[J].水电厂机电技术,2018(07):21-22+68.

[5]张毅,王德宽,文正国.巨型机组水电厂计算机监控系统及关键技术[J].水电与抽水蓄能,2018(04):22-27.