4、 自動化系統的發展

水電廠自動化系統由I/O設備 (傳感器和執行器 )、控制硬件、控制軟件、人機接口及與信息系統的連接等組成。而水電廠的自動化是從80年代初單個功能裝置研制開始的，計算機監控系統的發展過程以及典型系統的應用如表1所示：

表1　計算機監控系統發展過程表

4.1、 功能分布式的星型分層監控系統

以單功能微機裝置集成系統，每個微機裝置具有特定的功能，但每個微機裝置都具有不同功能，如有的微機裝置專門采集開關量，有的微機裝置專采集模擬量，有的微機裝置專門進行控制操作。該系統在分布的方式上進行了一些有益的嘗試，但從模式上看不算是很成熟的系統。

4.2、 以設備單元分布的星型分層監控系統

為了檢修維護的方便，以發電機組為單元，將數據采集與控制集成到一臺微機或PLC裝置中，構成了現地控制單元LCU。LCU無法直接接入以太網，而計算機非常昂貴，不能使每臺LCU都配備CPU(中央處理器)接入以太網，只能將微機作為前置機。這時的系統采用專門的計算機，在應用網絡上已跨出了一大步，但相應的國際標準還不完善，尚不能形成理想的開放系統環境。

4.3、 基于開放系統的分布式監控系統

隨著計算機技術和網絡技術的發展，計算機應用軟件越來越復雜和龐大，軟件開發的投入也越來越大，如何使這些巨大的資源不僅在這一家公司制造的計算機上運行，而且也能在另一家公司制造的計算機上運行，這就形成了一系列的開放系統標準：TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等。基于開放系統的分布式計算機監控系統具有通用性和可移植性，監控系統的軟件可以安裝在任何具有開放系統特點的計算機上。開放系統為水電廠計算機監控系統的發展提供了強大的歷史舞臺。

4.4 、基于對象技術的分布式監控系統

計算機硬件技術發展迅速，給軟件開發提供了廣闊的平臺。軟件技術發展到現在除了遵循開放系統標準以外，還應遵循面向對象技術的標準，如：SUN公司的Java RMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水電廠計算機監控系統由于面向對象的復雜性和多樣性，基于面向對象的技術應用將水電廠運行設備如發電機組、主變、開關等抽象為對象。從系統設計、編程語言選擇到用戶界面等一系列過程都依據面向對象的理念、原則和技術，這樣工作的結果將給用戶帶來使用和維護上的極大方便。

5、 水電廠自動化系統的技術措施

水電廠自動化系統必須具備完備的硬件結構，開放的軟件平臺和強大的應用系統。

5.1、 系統結構

目前監控系統的結構基本上以面向網絡為基礎，系統級設備大多采用Ethernet或FDDI等通用網絡設備連接高性能的微機、工作站和服務器，在被控設備現場則較多地采用PLC或智能現地控制單元，再通過現場總線與基礎層的智能I/O設備、智能儀表、遠程I/O等相聯接，構成現地控制子系統，與廠級系統結合形成整個控制系統。

隨著安全生產、經濟管理及電力市場等功能的擴展，對計算機系統的能力也提出了更高的要求，在系統級設備中64位的工作站、服務器的選用已是絕大多數系統的必然選擇，Intel公司的64位Titanium CPU和微軟公司64位Windows操作系統也即將推出，它將帶給基于PC和Windows平臺的監控系統用戶以巨大的尋址空間和遠遠勝于32位PC的強大運算處理能力。高速交換式以太網(100M bit/s or lG bit/s)技術的發展克服了以往低速以太網在實時應用上的不足，其更具開放性的標準，眾多生產廠商的支持，使其無論是在設備的選購，產品的更換、產品的價格、硬軟件的可移植性等諸多方面都比FDDI等其它網絡產品有著明顯的甚至是無法替代的優勢。

對于現地控制單元，智能控制器加上現場總線技術應是一個好的發展趨勢，根據IEC標準及現場總線基金會的定義：現場總線是連接智能設備和自動化系統的數字式雙向傳輸、多分枝結構的通信網絡。它具有如下技術特點：

#系統開放性;

#互可操作性與可用性;

#現場設備的智能化與功能自治性;

#系統結構的高度分散性;

#對現場環境的適應性。

機組容量變大、控制信息量增多，控制任務功能增加，控制負荷加重、網絡通信故障都會造成現地控制單元控制能力的降低。針對水電廠被控制對象分散的特點，采用現場總線將分散在現場的智能儀表、智能I/O、智能執行機構、智能變送器、智能控制器連接成一體。正好體現了分散控制的特點，提高了系統的自治性和可靠性，節省了大量信號電纜和控制電纜。所以說，使用現場總線網絡較適應分布式、開放式的發展趨勢。當然，現場總線控制系統主要是要有分散在被控對象現場的智能傳感器、智能儀表、智能執行機構的支持，而目前在水電廠中這些還是大量的舊式裝備。只能逐步過渡，最后取代舊式的數字/模擬混合裝備和技術，形成全新的全數字式系統。