于以上原因，整个系统的可靠性也得到了显著的提高。
这两个系统比较典型，都采用了分散式结构，前者是应用较早的系统，开放性较差，后者是近期开发的系统，采用了当今普遍流行的分布式结构，可靠性高，为本项目的设计提供了借鉴。
1.5 本文的研究目的及意义
监控组态软件若按照应用的领域可以被划分为通用组态软件和专用组态软件。通用组态软件可用于多个领域，如电力、化工、石油、交通、楼宇等，由于应用领域不同则监测点各异，但是对于系统的结构和基本原理都是一样的。只要在实际运用时根据不同系统的具体特点设计具体的解决方案就可以了。而专用组态软件则是针对某个领域来开发的专用开发平合.那么它所包含的测点就是特定的。而且各种关联关系也是很有针对性的。长期以来，我国的组态软件市场都是由国外产品占主角，国内组态软件所占比重并不高。发展自己的组态软件既要借鉴他人之长，也要有自己的思路，尽量减少效仿，突出特色，以客户需求为中心，积极创新。因此，进行变配电所组态软件设计方面的研究，开发系统组态软件是有实际意义的。
本文研究目的和意义是利用面向对象的建模和设计方法，设计并实现出一套专用在变配电所综合自动化领域，具有工程画面快速生成、图形编辑和撤销功能，具有动画属性的，支持与实时数据和历史数据连接，支持工程画面间切换的快速更新，支持脚本编程，可视化、中文界面、高度开放性、功能强大的组态软件系统。多个功能模块共同构成变配电所自动化组态软件系统，能够在类似的变配电所的监控软件中发挥组态软件应用的功能，更好的复用软件。通过新技术、新规范的引入，为监控组态软件的研制、开发提供了更好的支持。这将影响现有监控组态软件的体系结构，进而改变软件的某些使用模式，满足更为灵活的实际需求。
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第二章 底层硬件设计及PLC选型
2.1四遥的概念
所谓“四遥”是指，“遥测、遥信、遥控、遥调”的简称。
遥信量——是指远方监视电气开关和设备、机械设备的工作状态和运转情况状态等。分为软接点信号与硬接点信号。软接点信号，它由保护装置发出数据包，经过数据线形式传送到测控装置(包括VFC、I/O、CPU等)。硬接点信号，它由间隔层的设备继电器位置接点发出DC 110V电压信号，采用0或1计位。一般来说，“0”表示未动作，“1”表示动作。信号经电缆传送到测控装置的光藕盒上。光祸盒进行光电隔离，能提高抗干扰能力。光电隔离后，转变变为DC 24V电压信号输入测控装置使用。
遥调量——是指远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。它由测控装置发出DC 110V控制信号，经过电缆实现控制变电站的主变档位的。
遥测量——是指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量的系统技术。变电站一般由PT或CT上采集，经过电缆输入到测控装置，经过数模A/D转换，供测控系统使用。
遥控量——遥控是指远方控制或保护电气设备及电气化机械设备的分、合、起、停等工作状态。在变电站里，它由测控装置发出DC 110V控制信号，经过电缆实现控制变电站的所有开关、刀闸。
2.2 硬件模块单元
2.2.1 模拟量输入模块
在电力系统中，常常需要采集各种电压、电流、功率、频率和功率因数等电参量数据，完成统计、分析和现场的实时控制；工作现场往往存在着较强的干扰；各待测点离散地分布在不同的区域，并且与中央控制系统之间有较远距离。因此，实现高电压、大电流信号以及传感器输出弱电信号间的隔离变换，并采用DSP(数字信号处理器)技术计算处理数据，获得高精度的数字化信息，最后以总线化的数字通信方式完
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成数据的远传，是电力系统特定环境下对模拟量采集输入模块的特殊要求。
三相交流数字化智能变送器主要由隔离传感测量、DSP数据处理和通信控制三部分组成。输入的三相交流电压和电流经隔离模块隔离变换，可编程增益放大器放大，形成标准模拟信号输出，并经高速A/D转换器变成数字信号，由DSP按交流参数直接采样算法原理对原始数据进行数字滤波和数字相差补偿，计算出被检测量的交流电压、电流的真有效值和相关导出量值。再由通信管理控制机将处理完的数据标玄化并有效的组织起来，当上一级通信机来读取数据时就可及时发出，用户只需将其中的部分数据乘以互感器变比就能获得实际工程物理量数据。原理上的先进性真实反映了被测的交流电参量与现场的工程物理量之间的直接关系，并且达到了较高的精确度，与传统的各类模拟变送器比较，具有很高的可靠性和稳定性，克服了传统模拟变送器温漂大和预热时间长的缺点。其原理结构如图2-1所示。
三相电压 隔离传感器三相电流 可编程放大器 采样保持电路 多路开关 高速A/D数字滤波器 转换器数字相差补偿器 数据标幺化 通信协议 RS-485 隔离传感器测量 DSP数据处理 通信控制
图2-1 三相交流变送器结构图
2.2.2 开关量输入输出模块
装置引入的输入开关量和输出的开关量均为无源常开节点，在电力系统大电流强电磁干扰的恶劣环境中，需要对所有输入输出通道进行光电隔离和高压隔离。
目前市面上有数字量I/O卡PCL-730(32路隔离)，32路TTL电平DIO通道(16路输入和16路输出)，可以提供高达DC 2500V隔离保护电压的隔离数字量输入和输出通道，且所有输出通道均提供高电压保护。常用于工业开关控制、触点闭合监控、
第 10 页 开关状态检测、BCD接口和数字量输入控制，是变电站环境下高压隔离开入开出板
卡的理想选择。数字量输入端子板PCLD-782(16路光隔离)，PCLD-782通过一个标准的20芯扁平电缆接口与PCL-730的16路TTL电平数字输入通道(CN4)相连，用来完成16路隔离数字量输入。功率继电器输出板PCLD-885 (16路)装置输出的开关量均为无源常开节点，PCLD-885带有16个SPST(单刀单执)A型(常开)继电器，同时拥有最大的额定接触功率(CAC 250V，5A或DC 30V，5A）。每个输出通道都带有一个可变电阻，可一个避免浪涌电压和电磁干扰，对继电器的触点起到保护作用。
2.2.3 工控机模块
可以采用广泛应用于工业领域的工业控制计算机(IPC)做为所有硬件模块的运行平台。工控机IPC-610具有PCI、ISA接口及串行口、并行口、USB接口等外围接口，方便根据实际需要进行各种功能扩展。此外，其专门为工业恶劣环境(如冲击、振动)下设计的可调整压条能够保护插入的ISA和PCI板卡抗冲击和振动。其前端安装的抗冲击硬驱支架，可支持多达5个硬驱，满足工业领域高容量的需求。工控机采用PCA-6003V全长CPU卡(赛扬1G处理器，内置显卡，128MSDRAM内存，支持VGA / SCSI / Ethernet，内置看门狗模块)、PCA-6114底板卡(14槽 / 9 ISA / 4 PCI / 1 CPU)和PS-260-610E电源(AT型260W AC-DC)，为用户提供理想的计算控制平台。
PCA-6003V全长CPU卡中内置看门狗模块，能在系统运行故障停止时复位CPU或产生中断信号，这样就保证了系统在工业和无人职守环境下的稳定性。对看门狗定时器的编程是通过对I/O端口(地址为443H)的读写完成的。对地址443H写时间间隔数值(01H~3FH)启动看门狗模块，其数值代表相应的内部时间(1~63秒)。启动看门狗之后，要在相应的定时器时间间隔内重写数值到I/O端口443H，否则看门狗将自动复位CPU。关闭看门狗模块，只需对I/O端口443H进行读操作即可。
2.2.4电源及接口转换模块
由于4台智能传感器安装于待测点，与中央控制系统之间有一定距离，需用专用的电源为其单独供电。采用西南自动化研究所的WBWY-Sl微型稳压直流电源为WB第 11 页 系列传感器提供+24 V直流电源。其输出功率为3~5 W，隔离耐压为>DC 1500 V (1
分钟)，具有短路和过热自动保护功能。
工控机IPC-610采用RS-232串行接口，WB系列智能传感器采用RS-485串行工业接口，需要采用JS485-9A转换器进行RS-485/ RS-232转换。为提高RS-485总线的抗干扰能力，在要在始端和末端位置的A, B端之间外接120?匹配电阻。
2.3 PLC简介及选型
可编程序控制器（以下简称PLC）最初是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是在顺序控制、一位微机处理器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机，采用循环扫描的原理工作。主要结构有CPU，I/O单元、编程器单元和特殊(智能)I/O单元等组成。结构图如图2-2所示。
CPU 电源 编程单元 存储器（系统、用户） BUS I/O接口 通信接口 现场控制元件 其他设备
图2-2 PLC接线结构图
PLC最初主要用于顺序控制的场合，具有以下显著特点:
1. 功能齐全。PLC的基本功能包括开关量输入/输出、内部中间继电器、延时ON/OFF继电器、锁存继电器、计时器、计数器、比较、强制I/O等。其扩展功能有通信连网、成组数据传送、PID闭环控制等，此外还具有自诊断、报警、监控等功育旨。
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2. 应用灵活。在现场采用标准的积木式硬件结钩、模块化的软件设计，现场安