随着国民经济的发展，电网容量和用电负荷的日益增长， 电力系统对自动化和可靠性的要求越来越高。电力系统自动化对可靠性的需求， 使人们注意到“PLC”（可编程逻辑控制器）这种高可靠性和强抗工业干扰的技术。90 年代以来， PLC 发展迅猛且应用的局域网技术日趋成熟，产品不断向系列化、标准化发展， 在自动化控制领域中， 新一代的PLC改名为PCC已逐渐跃居主导地位， 成为实现自动化控制的关键技术， 在电力系统也不例外。

PCC（ Programmable Computer Controller） 是一种可编程计算机控制器， 它是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机，采用“面向用户的指令” ， 因此编程方便；它直接应用于工业环境， 具有更强的抗干扰能力、更高的可靠性、广泛的适应能力和应用范围；大容量的存储能力、标准通信接口，基于过程总线的系统互联、高级语言开发和运行环境，自诊断能力， 都使得PCC 在电力系统的应用具备了出色的友好“平台”。

继承了PLC 与微机技术的PCC 技术形成第一代自动化软硬件平台结构， 采用32 位CISC 和RISC 的CPU， 多处理器结构。图1为本系统所用的CPU 模块结构。图中除了主CPU 外，I/ O – Processor 即I/ O 处理器主要负责独立于CPU的数据传输工作。DPR - Controller 即双向口控制器主要负责网络及系统的管理。一个模块上的3 个处理器，既相互独立， 又相互关联（通过DPR） ， 从而使主CPU 的资源得到了合理使用， 同时又最大限度地提高了整个系统的速度。

以某热电厂机组设备改造为例，介绍应用PCC 实现的智能分布式数据采集与监控系统。该热电厂有大小机组7 台，装机容量194 MW， 现准备对主要的4～5 号机及整个电气系统进行监控系统改造。

2.1
设计原则

系统按分布式结构设计，采用开放系统、分层控制等先进的计算机设计思想， 将计算机技术、通信和网络技术、数据库技术、图形和图像技术、多媒体技术、数据采集和自动控制技术有机地结合在一起，技术成熟， 运行经验丰富， 能够满足近期的功能要求和远期的发展需要。整个设计遵照国际90 年代IEC1000 系列标准， 满足ISO9001 国际标准。

（1） 整个系统分为5 个采集控制站， 计有4 号机组监控、5 号机组监控、35kV 出线监控、同期控制、01/ 1～3 号机/ 6 kV 监控。两个操作员工作站。

（2） 通过计算机对励磁调节器（ KFD） 、发电机有功进行遥调。在4、5 号机控制屏上设有手操有功调节和KFD无功调节及与汽机联系指挥信号。

2.2
系统结构

2.3
系统管理层

管理层通过PROFIBUS 网络与5 个PCC 采集控制单元相连，各工作站和服务器分别相当于PROFIBUS 网上的一个独立的结点。

管理层采用多机及双网络方式运行，各工作站及通讯服务器之间还组成一个小的局域以太网，实现数据的传输与共享， 互为备用， 提高了系统的可靠性; 软件平台采用32 位多任务、多进程设计， 可支持Windows95/ 98/ NT操作系统软件，配有多种应用软件接口， 并支持OEM开发， 为用户提供了二次开发平台； 硬件平台可采用小型机、微型机或工作站等设备。

2.4
系统控制层

PROFIBUS
网上的各采集控制单元组成智能分布式系统结构的控制层。控制层按照机组或线路等监控对象的不同分别组屏， 可以使各单元组合置于过程对象附近，减少电缆投资。各监控单元分别完成相应监控对象的模拟量、数字量采集以及数字量的输出控制。模拟量采集采用交流采样。

系统具有可扩充的模块化结构，电源、CPU、网络板、I/ O 板、模拟量输入板、通讯板等都是独立的模板以总线方式连接在底板上，它取代了标准的框架装配的局限性， 可在标准的DIN 轨道上任意拆装、组合。

每个单元都有一电源模块。系统电源是系统可靠性与完整性的第一保证， PCC 的输入电压有AC、DC两种，可实现交/ 直流切换。

系统配有当地调试通信口，便于对不同的数据采集与控制设备进行跟踪与调试， 方便了参数设置及运行监视的维护。带电插拔采集板件使得现场维护变得简单方便。

操作系统为实时多任务系统，在操作系统中一个任务的循环周期可根据任务的优先级确定。操作系统主要分三层：

由于PCC 的CPU 采用68000 +RISC 的32 位微处理器， 具有极强的运算处理能力， 可使大量运算、控制功能、保护功能分散在各智能单元，大大提高了站内通信网的利用率， 使整个系统效率达到最高。另外， 系统软硬件方面良好的自诊断功能，可把故障范围减至最小。

2.5
现场层

智能分布式系统结构的外围层为现场层，包括采集层使用的传感器、二次控制回路等。

2.6
网络通信

采用的PROFIBUS（ Process Field Bus） 网络是一种高速数据链路，是具有标准通讯能力的开放式现场总线， 用于PCC 与PCC 之间，或与其它接到本网络上的智能设备（如显示单元、上位机等） 间传送数据和系统状态。PROFIBUS 网络作为传输速度最快的现场工业总线（500 kbit/ s～10 Mbit/ s） ， 物理连接方式简单， 既可以用双芯屏蔽通讯电缆，也可以用光纤等；多主多从的“Peer To Peer”方式， 采用TokenRing 结构， 网上最多可连入多达128 个结点， 最大传输距离达4800 m； 与第三方系统通讯方便， 兼容性能；可任意的增加和删除网络结点，而对其他结点和整个网络没有影响， 可靠性高。PROFIBUS 网络协议符合德国国家标准DIN19245。

系统的CPU 模块、专用的网络模块和通讯模块（ 本系统未使用） 提供了多种标准通信接口（TTY， RS422 ， RS232 ， RS485 等） ， 使得CPU 的局部I/ O 总线扩展、远程扩展I/ O（通过RS485 电缆）以及CPU 间的现场总线组网非常灵活， 从而方便地实现系统纵向或横向集成。

应用PCC 实现的电厂机组设备改造， 充分发挥了可编程编辑控制器（ PLC） 的标准控制功能和工业计算机的分时多任务操作系统的集成优势，
不仅方便地实现了各机组、厂变、出线及同期控制单元的开关量和模拟量的采集， 而且其双网络结构的管理层、具有大型机分析运算能力的PCC
模块组成的控制层均为实现发电机有功调节、同期控制、强行励磁、备自投等回路的自动控制提供了可靠的保证， 从而使该电厂的自动化管理水平登上一个新的台阶，为建立全厂信息监控和管理系统打下良好的基础， 为电厂节能增效、提高供电质量开辟了更广阔的空间。

总之， 开放式系统平台是当今电力系统自动化发展的方向。现代的PCC 与微机的发展相互渗透， 它已是一种可提供诸多功能、成熟的用户应用控制系统， 而不是一种简单的逻辑控制器， 它已被开发出更多的接口与其它控制设备进行通信，生成报告， 多任务调度， 可诊断自身故障及机器故障。基于现场总线的智能分布式的新型控制思想， 基于标准化的开放性和兼容性， 通用性和高度专业化的融合， 这些优势使PCC 可以实现电厂的各种运行、分析与控制功能， 能够满足当今的电厂实现生产、管理自动化的需要， 而且具有很高的性能价格比。PCC 应用为电厂全面提高管理水平和经济效益提供了广阔的前景， 是一种值得推广的可行性方案。