摘要：随着我国科技在不断的发展，社会在不断的进步，水利水电监控系统中自动化部分主要涉及现地控制单元（LCU）、辅机控制、自动化元件，通过对其的详细介绍，提出了自动化应用平台标准化的技术实现方法及硬件设计改进思路，改善了当前水利水电自动化实施的质量、效率及系统运行的可靠性。
关键词：水电厂自动化；标准化；可编程控制器；LCU
引言
自动化信息是一门新兴的科学技术，作为水利信息化的基础建设与基本系统之一，它主要包括对各项水利信息资源的自动化采集、传输、存贮以及处理等内容，能够有效地提高水利系统获得信息的速度与精度，以便于利系统及时对各项水利信息做出准确的预报和决策．《全国水利信息化规划》明确给出了水利信息化的定义，并提出了由信息化保障环境、水利信息基础设施和业务应用构成的水利信息化综合体系．由于水利工程自动化信息管理系统能够将水利工程所遇到的各专业系统综合集成在一个系统信息平台上进行管理，以实现信息共享，并给运行管理单位提供功能丰富、高效先进的管理平台，提高系统的实用效益，使得其越来越受到人们的关注．
1概述
目前水利水电自动化监控系统中自动化部分主要包括按用途分的各种现地控制单元（LCU）、辅机控制部分及自动化元件等（见图1）。从图1中可以看出，LCU在整个监控系统中处于三层网络结构的第二层，具有以下特点：（1）通信网络起到“承上启下”的作用。（2）承担的功能较多，包括控制、通讯、数据处理等。（3）以可编程控制器（PLC）为核心，自动化的设计、实现都是围绕进行。目前水利水电自动化的技术实现还存在一些普遍性的问题，主要表现在实施难度大、现场调试时间长、与新技术结合不够等。
图1水电厂（站）自动化的结构示意
2存在的问题
2.1人力资源的匮乏
由于自动化信息技术在我国的发展时间较晚，同时由于该技术在使用的过程中需要利用很多先进的科学技术，使得目前自动化信息技术在工程中的一个问题就是缺乏一定的专业型人才，导致这项技术的实际应用功能难以发挥．
2.2缺少水利水电行业专用的软件模块
PLC作为一种通用的工业用控制器，并没有针对水利水电行业开发专用功能，造成很多功能开发完成后，还需要调试人员到现场进行更改及调试，这样势必导致调试周期及调试质量无法保证。
2.3实现SOE难度大、成本高
在《水电厂计算机监控系统基本技术条件》（DL/T578—2008）中对SOE点的分辨率有明确的要求：1级≤10ms，2级≤5ms，3级≤2ms，使用开关量事件无法达到这个要求。虽然部分品牌的PLC提供该功能，如施耐德Quantum系列、M340系列等，但是这些模块的数据格式存在差异，且硬件价格很高。
3应用平台标准化技术实现
3.1健全人才引进及培训机制
在工程项目建设、运行过程中，健全人才引进和培训机制起着重要的作用，直接影响到工程项目后期的正常运行．因此，针对我国目前水利水电工程人才培养存在的相关问题，提出加强人才培养和引进机制是十分必要的．在进行自动化信息建设过程中，要建立完善的人才培养体系及制度来，对于在引进GIS和GPS等信息技术应用于水利水电工程的过程中，要对相关操作人员进行提前的培训，使其具有一定的操作和基础知识和实践经验．此外，企业还应建立、健全人才培养和激励政策．例如，不同的工作对应不同的激励．同时，员工工作中，应进行严格的责任区分，并建立相关的惩罚制度．此外，鉴于自动化信息技术从业人员存在的不足，相关部门应制定相应的培训措施和培训计划，用以提高工作人员的技术水平和综合素质．
3.2开发水利水电专用功能模块
水利水电行业根据不同的机组类型，其控制功能相对固定，可使用PLC提供功能块、功能的软件方案进行行业应用的功能模块封装。除了软件开发人员外，其他技术人员不用了解功能模块内如何实现，直接调用就可；带来的好处是项目快速实施，减少了调试、维护的难度和工作量，更为重要的是可消除由于调试、维护人员的技术水平差异对项目质量的不可控性。
3.3利用信息自动化技术，设计水文检测系统
在进行水利水电工程建设时，应秉着“安全”，“高效”的施工原则，并以施工的实际情况为出发点，设计出与发展相符合的要求，只有这样水利水电工程的建设才能够满足长远发展的要求，使其能够达到生产指标的各种要求。在信息自动化技术系统中，可以通过自报式形式，移动网络为主的方式进行通信，而实现有效分配。信息自动化检测的形式能够及时对水位进行检测，也能够进行现场的检测。所以，应有效搜集并处理原始资料，结合中心站系统采集的实时情况，使其能够具有向外传输事故报警、水情信息的功能，并要与各个站状态的实际情况进行结合，而后依据此判断出各个站的运行是否处于正常的状态。由于信息自动化系统能够满足不间断工作的要求，所以在遇到恶劣天气时，也能够从容应对，以避免不必要麻烦的出现。另外，在对其系统进行设计时，应重视对防雷的设计，避免出现雷击事件而引发出安全事故。
3.4标准的网络、通信功能
目前水利水电监控系统中的LCU需与大量的下层辅机设备及上层的SCADA系统进行通信。但PLC不提供类似高级语言那样方便调试的IDE环境，往往软件开发及调试难度都非常大。通过各个PLC硬件厂商提供的不同通信部分解决方案，如GE智能平台的PACSystemCTool-kit、欧姆龙的MacroProtocol，再进行标准封装后，实施项目时，只需对少量的参数进行定义即可完成需要的通信功能。
3.5硬、软件SOE功能
为了满足DL/T578—2008中对SOE的技术要求，目前基本的解决方案都是通过PLC的SOE模块来解决的，但是这种方案存在下列问题：（1）较少的PLC厂商提供了SOE模块，硬件可选择性较小，其价格昂贵。（2）PLCSOE模块原理基本都是通过SOE模块进行数据缓存，再通知CPU读取缓存数据再上传SCADA系统；但是不同系列的PLC的SOE数据格式不同，造成解析困难。（3）部分SOE模块在卫星时钟信号丢失后，不再产生SOE，造成SOE数据丢失，如施耐德Quantum系列。为了解决硬件SOE上述问题，标准化平台加入了软件SOE及SOE的标准化封装（见图7）。软件SOE通过高速计速模块实现IＲIG（B码）GPS时钟对时，再通过普通或高速DI模块采集开关量信号，软件通过定时、IO中断实现。
结语
通过软、硬件的标准化后，实际应用中，调试、维护人员只需对功能的参数进行设置即可完成系统的调试维护工作，而且大大降低了不同硬件平台的差异带来的技术难度。目前标准化平台使用的多个项目中，现场调试周期缩短40%，对调试人员的技术水平要求也大大降低。
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论文作者:马洁,王博,张英卜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
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