瀑布沟水电站监控系统与微机五防系统的通信实现

周业荣，宋 柯，彭 放，蒋 敏

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 成都 610000）

瀑布沟水电站监控系统与微机五防系统的通信实现

周业荣，宋 柯，彭 放，蒋 敏

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 成都 610000）

介绍了瀑布沟水电站计算机监控系统与微机五防系统之间的通信实现方案，通过采用Modbus TCP/IP通信协议，以微机五防主机作为主站，监控通信服务器作为从站，很好地实现了监控系统与微机五防之间的实时通信功能，对运行人员通过微机五防系统预防人身、设备伤害，防止误操作具有重要的意义。

监控系统；微机五防；Modbus TCP/IP通信协议；遥信

0 引言

随着监控系统功能的不断完善和强大，水电厂的各个系统都逐渐通过遥信的方式与监控系统通信。其中，微机五防系统作为水电厂预防人身、设备伤害，防止误操作的重要手段之一，需要从监控系统获取各电压等级的一次开关/刀闸的分/合闸状态，为运行人员所开的操作票提供五防判据。本文介绍了一种采用Modbus TCP/IP通信协议，实现监控系统和微机五防系统之间遥信功能的方案。

1 Modbus通信协议简介

Modbus是全球工业领域最流行的一种通信协议，该协议采用主/从通信方式，每个从站设备须有唯一确定的地址。通信时首先由主站发出数据请求报文，从站接收到请求报文后再发送数据报文到主站；主站也可以直接发数据报文修改从站的数据，实现双向读写。

传统的Modbus协议采用串行通信，包括ASCII、RTU两种。随着以太网技术的不断发展，出现了Modbus TCP/IP。它充分利用以太网数据交换的优势，采用类似RTU的数据传输格式，在控制器主机之间实现通信。由于TCP/IP是一个面向连接的可靠协议，所以不需要校验。本文中微机五防与监控系统之间的通信就是采用Modbus TCP/IP协议。

2 监控系统与微机五防系统通信方案

瀑布沟水电站监控系统采用中水科技H9000系统，微机五防系统采用珠海优特ZJXT-IV3型操作票专家系统。电站微机五防主机在网络安全分区中属于控制Ⅰ区，与监控系统的物理连接如图1。

按遥信关系，将微机五防主机定义为主站，将监控系统厂内通信服务器定义为从站。五防系统和监控系统之间的数据传输关系如图2所示。由图可以看出，微机五防主机向监控系统请求数据，监控系统将采集的开关/刀闸状态数据发送给微机五防主机，作为操作票是否符合五防要求的判据。在微机五防和监控系统之间保证数据的单向传递，五防系统不向监控系统发送其他的控制操作命令，符合电站二次安防的设计要求。

图1 微机五防与监控系统物理连接

图2 五防与监控系统数据传输图

3 通信功能实现

3.1 Modbus功能码

Modbus协议支持200多种固定的功能码，每一个功能码用以实现唯一固定的功能。本方案选用03功能码，它用于读取一个或者多个保持寄存器中的当前数值。

3.2 通信参数配置

由于采用的是Modbus TCP/IP协议，因此微机五防主机需要对从站IP、Modbus功能码、寄存器起始地址等通信参数作配置。微机五防主机的通信规约参数配置如图3所示。

图3 微机五防主机通信规约参数设置

3.3 通信数据配置

微机五防主机读取的监控通信服务器数据报文是寄存器中保存的一个16位二进制数，这个二进制数每一位上的0/1值实际对应遥信表中各电压等级的开关刀闸的分/合闸状态。在分别配置五防系统和监控系统的遥信点表时要保证点表中设备排序完全一致，一旦错位，五防收到的错误信息可能造成严重后果。

3.4 通信报文解析

微机五防主机和监控通信服务器之间的报文数据主要是各电压等级的开关/刀闸状态。其中，微机五防主机发送和接收的报文如图4所示。

图4 微机五防主机通信报文

监控通信服务器发送和接收的报文如图5所示。

图5 监控通信服务器通信报文

在通信中，微机五防主机首先向监控通信服务器发送请求数据的报文，如表1所示。

监控通信服务器收到请求数据的报文后，向微机五防主机返回数据报文，如表2所示。

表1 微机五防主机请求数据报文

表2 监控通信服务器返回数据报文

其中遥信的报文内容以2个字节（16位寄存器）为一组，以“5515”为例，各位的二进制值与遥信表中的开关/刀闸对应关系如表3所示。

表3 报文与遥信开关/刀闸对应关系表

4 结束语

Modbus通信协议技术成熟，在具备TCP/IP连接的设备之间用Modbus TCP/IP通信简单易行。本方案在瀑布沟水电站的成功应用，满足了微机五防系统对实时通讯的要求，且经济、灵活，程序可移植性强，对于水电站类似项目具有很高的借鉴意义。

[1]汤晓华,瞿万军,宁圻,等.水电站计算机监控系统与微机五防的整合设计[J].继电器,2007,35.

TN915.04

B

1672-5387（2011）03-0009-02

2011-04-11

周业荣（1972-），男，硕士，高级工程师，从事水电厂生产管理工作。