ABB PPA系统在嘉陵江水电厂集控中心的应用

1、ABB PPA 系统在水电站集控中心的应用张鹏程 四川华能嘉陵江水电有限公司(637000) email: HYPERLINK mailto:mr_ mr_ 摘 要：本文 ABB PPA 系统在华能嘉陵江水电站集控中心应用为例,对集控中心 PPA 系统的建 立、OPC技术对异构系统的多系统集成及系统技术特点进行了分析,实际运行表明ABB PPA系 统在以OPC技术标准的工业以太网控制系统中具有的实用性、可靠性。关键词：PPA系统OPC Server控制系统 域1引言四川华能嘉陵江公司位于四川省南充市，公司目前管辖位于嘉陵江上的东西关水电厂和 青居水电厂。东西关水电厂位于四川省武胜县境内，距南充

2、市50KM，距青居电站20KM，装机 4X45MW，轴流转浆式机组，电厂监控系统为瑞典ABB公司ADVANT OCS系统；青居电厂位于四 川省南充市高坪区境内，距南充市20KM，装机4X34MW，灯泡贯流式机组，电厂监控系统为 北京ABB BAILY公司的Freelance LANCE2000系统。公司为实现对两个电厂集中管理，实现 “无人值班，少人值守”目的，提高公司的生产管理自动化水平，决意建立集控中心，经多 方案经济技术比较，考虑到多系统集成的技术要求，选用了 ABB公司司PPA系统作为最终方 案。该系统是ABB公司开发的新一代基于WINDOWS平台下的工业控制软件包，系统采用分布式 客

3、户/服务器(C/S)架构，采用OPC技术标准实现对各过程控制系统的数据访问，其开放的 OPC技术标准使用户可以在企业的不同层次都很方便获取工业现场实时信息，为企业生产管 理提供了帮助。2. PPA系统建立根据控制系统规模和可靠性要求，PPA系统提供多种系统搭建模式，最小的系统可将系 统Client ,Aspect Server,Connect Server (OPC Server)组态在同一台服务器上。考虑到 目前嘉陵江集控中心需要将其下辖的两个水电厂进行集中控制，并从系统的可靠性、稳定性 考虑，采用了PPA系统推荐采用的3+2冗余系统架构，三台DELL的poweredge2650型服务器作

4、系统Aspect Server，连接两个电站的OPC Server也分别采用两台DELL的poweredge2650型服 务器，所有服务器配置两块SCSI硬盘，作RAID 1磁盘阵列管理，有效的保证系统核心部件的TCP/IPASPECT SERVERPPA Client (OS)通讯服务器OPCSERVEROSOSOPCSERVER东西关电厂DCS青居电厂DCSMB300100H Fiber EthernetLCU1LCU8LCU1 .LCU7安全和可靠性。集控中心通过OPC Server与两个电站的过程级控制系统通讯，配置的通讯服 务器用于实现省/地调调度系统通讯。系统在硬件、网络、系统服务

5、上的多种冗余，有效提 高系统的安全可靠性。电厂过程控制系统通过连接于控制网络OPC Server发送上行遥测、遥 信量，并接受集控中心PPA Client(OS)发出的遥控、遥调量。现场实际运行表明，OPC Server系统的动态点刷新周期，画面调用时间、遥控、遥调量的响应时间均能满足系统的应 用要求。TCP/IPASPECT SERVERPPA Client (OS)通讯服务器OPCSERVEROSOSOPCSERVER东西关电厂DCS青居电厂DCSMB300100H Fiber EthernetLCU1LCU8LCU1 .LCU7嘉陵江水电厂集控中心网络拓朴图PPA系统中的Server安装

6、有Windows 2000 Server操作系统平台，系统对Server和Client采用了 Windows域的管理模式，为提高域管理的安全性，系统在配置DNS时将 Aspect Server中的两台作为互为备用的域控制服务器，不至于因一台域服务器的故障而导 致系统的不可用状态。系统Aspect Server的工作方式为当对过程控制器数据执行写操作 时，另外的两台进行数据验证机制，这样即使系统中的两台Aspect Server故障仍然能实现 对控制系统数据的读取。分别连接两个电站的OPC SERVER也采用冗余方式配置，一台工作 一台后备，当其中一台机器或网络故障，能自动切换至后备机工作，其间

7、不会存在数据和服 务的中断问题，保证控制网络数据的可靠性。PPA系统与电站级控制系统彼此独立，互不影响，保证了原有电站控制系统的独立性, 一旦PPA系统故障，运行人员可将控制权限切换至电站控制级，保证生产的正常进行。2. PPA系统0PC服务器数据存取原理OPC 技术建立了一组符合工业控制要求的接口规范，将硬件和应用软件有效地分离开， 要将现场信号与PPA HMI软件无缝连接起来，其数据必须采用统一的OPC接口规范标准，系 统中的OPC Server是由电站级控制系统开发商提供的带有OPC接口的数据存储服务器。东 西关电厂侧OPC Server为ABB公司为其Advant系统开发的AC400

8、Connect server,青居电 站侧则为德国Hartmann & Braun公司为其Freelance2000系统开发的F2K OPC Server。OPC 技术是以微软的COM或DCOM技术为基础，其OPC Server通常具有相似的数据存取结构，区 别仅在于不同的控制系统访问的底层硬件接口不同。 OPC 数据存取服务器主要由服务器对 象、组对象、项对象、数据存储区和通信接口组成。如图示：PPA客户程序VOPC 接口VValueQualityTime stamp Device No. Board No.Channel通讯卡OPC Server 数据存取结构示意图3PPA 客户端与 OP

9、C Server 的连接PPA系统提供了界面友好的系统组态工具Plant explore,要建立PPA系统客户端和各OPC Server之间的连接，首先在Plant explore工具的Control structure中建立相应的 OPC Object对象，如图示的QJ(Generic OPC Server Network)，在系统网络连接正常情况 下，PPA系统会自动寻找到系统中的OPC Server，通过简单的设置即可建立PPA系统和OPC Server之间的连接。在建立的每一个OPC Server目标对象后，PPA系统会自动生成相应的 基本 Aspect 对象，每一个 Aspect 对

10、象就是该 Object 对象的相关属性。如 Upload Aspect 就是实现从控制网络上载各控制器的过程信号，如示图中控制器demo中的I/O信号，示意 图如下：个过程信号的当前的OPC属性状态。4. PPA系统技术特点便捷的组态工具PPA系统集成有便捷的组态工具Plant explorer,通过该工具用户可以按自己要求建立 系统应用，如报警和事件处理、操作员画面、I/O操做面板、历史趋势等，对于系统的各种 应用组态在Plan t explore workplace下的哪个st rue ture下，PPA系统没有严格的规定， 但作为建立一个结构清晰的系统，将同类的应用归纳在一个struct

11、ure下是比较理想的，如 上述的与 OPC Server 的连接，就组态在 Plant explore workplace 的 Control structure 下，用户 的操作员画面组态在Plant explore workplace的workplace structure下，画面 使用的标准I/O操作面板，标准动态点画面元素建立在Object type structure下等。基于 VB 的画面设计PPA系统基于VB的画面组态能为用户设计出各种精美的过程控制画面，丰富的ActiveX 控件为熟悉VB的用户提供了制作HMI的便利工具，画面元素能充分满足用户在诸多控制场 合的需要，用户可以按

12、照自己的应用要求用简单的表达式自定义或更改动态点画面元素，给 用户丰富画面内容，定制各种风格的操作界面提供了非常便捷 的工具。历史和趋势功能OPC Server 为 PPA 系统提供了历史数据服务，用 Plant explorer 中的趋势和历史组态 工具：Log template和Log Configuration，可组态需求的历史阶段数据，OPC Server会 从控制器自动收集相关数据，用户只需为相关动态量建立趋势显示画面即可。收集的历史数 据存储在OPC Server的硬盘上，与DCS系统的趋势和历史功能相比，节省了控制器的存储 空间。报警和事件处理功能PPA系统的报警和事件处理功能完

13、全依耐于相关OPC Server提供的OPC A&E服务而实 现，这部分功能通常由OPC Server服务器软件的开发商按厂级控制系统报警和事件处理原 理而实现，因此PPA系统的Alarm&Event处理与厂级DCS系统的处理方式基本一样。在PPA 系统中按照 OPC Server 开发商提供的报警和事件优先级代码作相应设置即可组态出用户要 求的报警和事件处理列表。方便的操作权限管理系统的用户管理工具为登录Windows域的PPA系统用户赋予三种不同的权限，系统工程 师(sys tem engineers)，应用工程师(applica tion engineers)，操作员(opera to

14、rs),对 每个登录 PPA 系统的用户，管理员都对它们分配相应的权限，同时系统还可以单独为某一个 目标或过程站定制不同的权限管理，有效的保证了系统的安全管理。开放过程数据信息采用 OPC 标准的控制系统解决了工业现场控制网络的“信息孤岛”瓶颈问题，有效的实 现系统间的数据交互与共享。使控制系统与第三方系统的通讯实现方式更为简单。如网络中 的通讯服务器正是通过 OPC 的方式获取系统数据，按省/地调通讯规约要求进行相应的规约 转换，从而实现了省/地调和两个电厂之间数据的遥测、遥控、遥调功能。本地语言支持PPA 系统对中文的支持为操作界面提供了很大的帮助，用户可按照自己的要求定制各种 设备操作面板，画面调用菜单等。时钟同步系统支持时钟同步功能，用户可在 PPA 系统中指定网络上某台服务器作为系统的时钟服 务提供者，从而保证PPA系统与过程级控制网络的时钟同步。5结束语通过多次试验和运行实践证明 PPA 系统能够满足水电厂控制系统的要求，其可操作 性、开放性、可靠性也较高，实现了目前两个水电站的控制系统集成，达到了预期的设计目 标。PPA系统完全能胜任目前由工业自动化网络承担的控制任务