摘要：结合某火电厂生产实时系统的改造工程项目，以该厂实时系统中的某机组部分和全厂远动SCADA部分为例，介绍了实时系统的核心部分——数据通道的设计与实现。
　　
　　0引言
　　
　　现代化发电企业大多配备功能*的自动化控制系统和管理信息系统（MIS），两者之间的也日益密切。例如在发电企业MIS中，既包括对经营信息的管理，也包括对生产信息的管理。其中后者是生产管理人员要求时刻掌握的，必须是实时的。为此，MIS往往与自动化控制系统相连接，把生产自动化系统中反映生产实时状态的数据及时处理成管理者需要的实时信息，送入MIS中，提供给专业管理人员[1]。这样的系统就称为实时数据管理信息系统（RT—MIS），简称实时信息系统，它是电力企业生产运行和管理单位所*的，并在企业管理中发挥着越来越重要的作用。
　　
　　实时信息系统的核心是数据通道，系统的设计与开发也主要围绕数据通道展开。在某火电厂的生产实时系统改造项目中，我们首先对系统数据通道中以下2个核心问题进行了初步规划：①在MIS与DCS，SCADA等自动化控制系统的网络数据通信方面，现在有的使用Socket网络通信方式，有的使用FTP通信方式。显然，前一种方式的中间介质是内存空间，传输速度快，效率高，但需要编制Socket发送和接收程序；后一种方式的中间介质是文件，传输速度慢，效率低，但是可以直接利用FTP服务来完成网络传输。根据该厂实际，采用前一种方式实现，以提高网络数据通信性能。②在MIS网上的信息发布与接收架构方面，经常采用的有传统的客户／服务器2层结构（即C／S结构）和Web浏览器／Web服务器，数据库（DB）服务器3层结构（即B／S结构）。这2种结构中后者是从前者发展而来的，它们的本质都是C／S，数据库服务的核心也是一致的，只是由于结构的不同，两者适宜的用户对象不同[2]。但是2层结构C/S模式存在诸多问题，例如开发和维护成本高，客户端负载重，灵活性差，缺乏开放性，难以与Internet／Intranet接轨等，造成系统使用和维护中的许多难题。有鉴于此，并且考虑到新的生产实时系统与该厂基于Web技术的MIS的*集成，因而在实时系统的设计中采用B／S结构，这也顺应了当前Internet／Intranet技术应用的发展趋势。
　　
　　1需求分析
　　
　　实时信息系统的功能目标主要是管好生产运行的实时数据．帮助有关专业管理部门提高对生产运行的管理水平，以达到安全、稳定、经济运行的目的[1]。其主要功能有：实时画面显示、运行数据的保存和处理等。
　　
　　系统数据通道就是为上述所有相关数据的采集、传送、处理、存储以及与用户的交互提供支持。
　　
　　电厂实时系统的监控对象主要有各单元机组（包括机组各分系统）、全厂的电气远动系统等。例如某电厂某机组的数据采集量大约有：模拟量500点一600点，开关量400点一500点；采集数据主要有：机侧的温度、压力、转速、振动、位移、流量、电压、电流、发电机定／转子负荷，炉侧的温度、压力、流速、氧量等，数据主要来源于DCS。该厂电气远动系统主要采集各主变、开关、母线等设备上的电压、电流、有功与无功出力、输送电量、各开关刀闸开／合位置等，模拟量约200个，开关量100多个，数据主要来源于远动SCADA。
　　
　　2总体设计
　　
　　某电厂实时系统某机组和全厂电气远动部分及其相关系统物理架构如图l所示。图中实际的物理通路与实际系统对应。　　
　　图l某电厂实时系统中某机组部分和全厂远动部分相关系统物理架构
　　
　　实时系统首先从电厂DCS，DEH，SCADA等生产运行自动化系统取得实时数据，处理成管理者需要的实时信息，送入MIS。对于某机组部分，由于电厂DCS网段与MIS网段是相互隔离的，于是在2个网络之间要设置路由器，并设置网关机或在MIS网上设置接口机来完成数据传送任务（网关机可直接或通过路由器与DCS网相连）。网关机配置2块网卡，分别与DCS网和MIS网进行通信。对于远动SCADA部分，由于SCADA系统与MIS网也是相互隔离的，于是在两者之间也设置网关机来进行实时数据的采集、处理与发送。网关机一方面通过串口（COM口）与SCADA工作站通信，另一方面通过网卡与MIS进行通信。
　　
　　此后，在MIS网上的数据库服务器接收来自网关机或接口机的实时数据，并进行处理和存储；Web服务器通常与数据库服务器共存于同一个物理服务器，即实时系统服务器，它与数据库服务器及客户端浏览系统相配合，为MIS用户提供实时数据与页面。
　　
　　根据上述物理架构，该电厂实时系统在网关机（或接口机）与DCS，SCADA等生产运行自动化系统的数据通信方面，采用基于TCP／IP协议的Socket网络通信或串口通信（现在的电厂DCS工作站在网络服务上都支持基于TCP／IP协议的Socket网络编程接口，因此该方法具有较普遍的适用性）；在MIS与网关机（或接口机）的网络数据通信方面，采用基于TCP／IP协议的Socket网络编程接口和UDP方式通信；在MIS网上的信息发布与接收架构方面，采用3层结构的B／S模式。
　　
　　以数据的采集、处理、传送、存储以及与用户交互过程中的数据流为核心的全厂实时系统数据通道总体框图如图2所示。　　
　　图中箭头表示DCS，SCADA等生产运行自动化系统到网关机（或接口机）上的前端数据采集系统、前端数据采集系统到MIS网实时系统服务器上的数据库服务系统以及在MIS网上的数据库服务器／Web服务器／Web浏览器3层结构中的数据流。图旁括号内表示出各系统上的操作平台和系统间的通信方式。
　　
　　3实现方案
　　
　　由图2可见，前端数据采集系统的功能就是从DCS，SCADA等生产运行自动化系统取得实时数据，发送给数据库服务器。对于该电厂某机组DCS，其工作站是建立在WinNT操作系统之上的，在网络服务上支持基于TCP／IP协议的Socket网络编程接口和UDP通信方式。在该方案下，由DCS的工作站发送实时数据包，前端数据采集系统接收数据包，加以处理后将数据包发送到MIS网上的数据库服务器上，经由数据库服务器上的数据转储系统接收并处理后存入实时数据库和历史数据库中。DCS与前端数据采集系统的数据通信以及前端数据采集系统与MIS网实时系统服务器的数据通信采用数据报形式，数据存储（即数据库）采用“统一索引表+分组数据表”的形式。对于该厂远动SCADA，与上述不同的是其工作站与前端数据采集系统通过串口进行数据通信，采用通信支持中断机制和数据队列形式，其他部分采用与上述相同的数据传送与存储格式。
　　
　　对图2中的3层B／S结构，在具体实施时常将Web服务和数据库服务合在一台硬件服务器上（即图中的实时系统服务器）。这时，对网络来说，它们在逻辑上也可看做是一个服务器，并称之为交互式网络数据库服务器，而客户端（MIS用户侧）则是统—的Web浏览器。这就是所谓“瘦客户／胖服务器结构”。仍以数据流分析为核心，对实时、历史数据库通过网络信道与客户端交互功能的实现进行了详细设计，在这里采用了较新颖的ActiveX组件（COM组件）应用与ASP（活动服务页面）应用相结合的Web应用架构，如图3所示。图中箭头表示数据库通过ActiveX组件和ASP应用以实时页面形式与客户端交互过程中的数据流。　　
　　上述结构中，一方面，将对数据库访问的模块以ActlveX控件形式嵌在Web页中供Web浏览器（如IE）防问，Web服务器中仅保存静态HTML页面，用户使用Web浏览器访问页面时，从Web服务器读取静态画面和相关信息，实时数据由下载到本地的ActiveX控件负责读取和显示；另一方面，使用ASP技术处理部分数据库的访问和动态页面显示任务。
　　
　　ASP是服务器端的脚本环境，当浏览器对Web服务器请求一个ASP文件时，其中的脚本代码就开始执行，由于这些脚本代码运行在服务器而不是在客户机上，所以这些脚本代码不会直接被发送到浏览器，只有脚本运行的结果才被发送到Web浏览器，这种用ASP实现的Web应用又称为ASP应用。然而，使用ASP应用难以*实现MIS用户与数据库的交互，因此，将ActiveX组件与静态HTML页面相结合的实现方法与动态页面ASP实现方法并用，各取所长。
　　
　　ActiveX控件在Web页中嵌入是通过标记语句.