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15与外部系统的接口
第十五章与外部系统的接口
15.1概述
SUPERPOWER8000系统采用WindowsNT、Windows2000作为操作系统,由于操作系统本身是多用户、多任务的,因此在系统中实现应用程序之间的数据交换是比较方便的。
目前Windows提供有DDE、OLE(包括OPC)、ODBC等几种标准来支持应用程序之间的数据交换。
同时,SUPERPOWER8000系统可根据实时数据库提供的数据访问接口可为各种外部设备和应用软件提供数据交互,如模拟屏、大屏幕投影仪、上级调度、微机五防、MIS、负荷控制、抄表、客户中心、配网自动化等,从而将这些系统和SUPERPOWER8000系统融为一体。
DDE是英文dynamicdataexchange的缩写,即动态数据交换,它是最早的Windows操作系统面向非编程程序用户的程序间通信标准,通信效率低下,当通信数据量大时数据刷新速度慢。
因此SUPERPOWER8000系统主要考虑OLE和ODBC标准。
15.2OLE及控件标准
OLE是英文objectlinkingandembedding(对象的连接与嵌入)的缩写,最早使用于在一个程序中引用另一个程序中某个对象时直接用指针指向对象,而不必将被应用的对象拷贝道程序中。
例如,一个电子表格(比如Excel)对象可以直接被连接到字处理程序(比如Word)中,通过这样的连接后,在Word中可以直接对Excel进行编辑,就好像他在Word当中一样;反过来,在Excel中编辑一个被嵌入到Word中的表格时,修改结果也会即刻被送达Word文档。
后来发布的OLE2将原来的概念做了较大的扩充,制定了规范的接口,在此基础上产生了组建对象模型(componentobjectmodel,COM)、ActiveX控件、DCOM(distributedCOM)技术,使得程序间交换数据有了更高效的手段。
COM实际上是一种协议或接口标准,他负责将OLE对象连接起来,要想能够正确调用OLE对象就必须遵从这种标准。
OPC(OLEforprocesscontrol,及应用于工业控制的OLE标准)是由国际上多家知名软硬件大公司(如Microsoft、Interlution、GE等)联合发起制定的一个接口标准。
它是为了解决应用软件与各设备驱动程序的通信而产生的一项工业技术规范和标准,它采用客户/服务器体系,基于Microsoft的OLE/COM技术,为硬件厂商和应用软件开发者提供了一套标准的接口。
这样硬件厂商只需开发一套符合OPCServer规范的程序组就可以满足不同用户的需要,无需考虑工程人员需求;而应用软件开发者只需编写一个符合OPCClient规范的接口就可以和任何硬件设备进行通信无需重写大量的设备通信驱动程序;从而工程人员也无需再考虑应用程序是否支持所选硬件的问题,有了更多的选择余地。
OPCV1.0只支持实时数据的访问控制,V2.0还支持历史数据的访问控制,从而为OPC的适用范围提供了更大的空间。
OPC技术规范由OPC基金会负责管理和升级维护,任何单位均可加入,只需每年缴纳少量的费用。
按照COM标准设计的OLE对象在注册后就可以被外部调用,Windows的自动控件器对这种OLE对象的访问给与支持,这种基于COM的能够被外部自动调用的OLE对象叫做ActiveX控件或OLE控件,有时也简称为OCX。
ActiveX控件定义了可重用组件的标准接口。
他不是独立的程序,他必须被植入控件容器的服务器中才能够被引用,如VB、IE浏览器都是标准的空间容器。
SUPERPOWER8000系统也是一个容器,本公司以后开发的功能扩充软件(如遥视功能)均可用各种开发工具做成ActiveX控件,从而与SUPERPOWER8000系统融为一体,达到无缝连接的目的。
由于ActiveX控件与容器软件共用同一个存储空间,因此从系统稳定性考虑,ActiveX控件不与其它第三方开发商开发的ActiveX控件连接。
但是,SUPERPOWER8000系统可按COM标准对外提供实时数据的访问方法,使其他第三方应用软件或本公司以后开发的配网自动化系统等充分共享本系统的SCADA系统数据,实现无缝连接。
本系统也可作为OPCServer为其他应用软件提供系统采集的所有数据,也可在数据采集系统中添加OPCClient接口,从其他OPCServer采集数据供SUPERPOWER8000系统使用。
(注:
SUPERPOWER8000系统本次设计不支持OPC,待公司加入OPC基金会后另立项目开发)
15.3ODBC标准
ODBC是英文opendatabaseconnectivity的缩写,即开放数据库互连,是由美国微软公司提出的标准,目的是实现议购数据库的互联。
在此之前。
由于各种数据库产品都拥有自己的编程语言和文件格式,要先实现异构数据库间的数据共享和访问就必须特定的应用单独编写程序,这种临时编写的程序不具备丝毫的通用性,当数据库的结构、字段等属性发生变化后原来的编程就不再适用。
ODBC标准规定料开放数据库互联的所有标准,支持ODBC标准的数据库产品都提供基于自己DBMS(databasemanagementsystem)的ODBC接口程序,如Access、Foxpro、ExcelXLS文件、SQLServer、Sybasde、Oracle等均支持ODBC。
本系统选择SQLServer数据库存放历史数据信息,SQLServer是一个高性能、客户/服务器关系型数据库管理系统(RDBMS:
relationaldatabasemanagementsystem),他经过精心设计,既支持大吞吐量的事务处理,也能支持数据仓库和决定支持的应用程序,SQLServer可以在基于MirosoftWindowsNTServer网络的任何硬件结构环境中完好地运行。
因此,其他第三方的任何产品或本公司以后开发的配网自动化系统、电力客户中心管理系统、GIS系统等只须按照该标准均可达队SUPERPOWER8000系统历史数据库系统进行读、写访问的目的,当然需要必要的安全认证。
在这些系统中,再嵌入SUPERPOWER8000系统提供的基于COM标准的实时数据库访问体系,就可完全与SUPERPOWER8000系统融为一体。
15.4模拟屏的支持
模拟屏驱动软件是建立在SUPERPOWER8000系统实时数据库接口基础上的一个应用软件,它可以单独用一台计算机也可安装在系统任何一台计算机上工作。
15.4.1模拟屏系统结构
其结构如图15-1所示。
由于SUPERPOWER8000系统采用全面模块化技术,模拟屏驱动软件只需从实时数据库提取模拟屏所需数据即可,无需更其他模块发生任何联系,从而结构简单调试、维护方便。
15.4.2模拟屏驱动软件的设计
由于目前市场上模拟屏厂家众多,各厂家通信协议也千差万别,因此SUPERPOWER8000系统模拟屏驱动程序也采用模块化设计,对不同厂家的模拟屏只需添加其通信协议就可完成,软件层次结构如图15-2所示。
15.4.3模拟屏驱动软件的功能
模拟屏驱动软件的主要功能就是为模拟屏提供所需的遥测、遥信数据、日期、安全运行天数等信息,基于通信协议的一些其他控制功能。
他还对使用的通道运行状态及通道的收发数据进行监视,以及基于通信协议的一些调试,如暗盘、亮盘,遥信全红、全绿、全黄,显示遥测表地址信息等。
15.5多屏、大屏幕电视墙(或投影仪)的支持
在大型变电站、水电站,特别是电力(铁路)调度系统,操作人员往往需要通过画面了解更多的信息,而计算机一个屏幕就显得太小。
SUPERPOWER8000系统通过与第三方控制产品的配合可实现多屏(两屏、三屏、四屏等),根据用户的要求,也可实现与大屏幕电视墙或投影仪的连接,从而使操作人员有更加宽阔的视野。
15.5.1多屏显示的结构与实现
多屏显示的结构如图15-3所示,通过在计算机主机中插入一块第三方多屏显示控制卡(可更具用户需要选择),连接上多台显示器即可。
15.5.2大屏幕电视墙(或投影仪)的实现
大屏幕电视墙是由多个电视(背投电视)单元拼接而成的一种超大屏幕电视、影像、图文显示系统。
可看作是一台可以显示来自计算机VGA信号、多种视频信号的巨型显示屏,向大屏幕传送视频或者计算机VGA信号,她便能显示清晰、色彩艳丽、高亮度的复杂全彩多媒体图形影像信息,如图15-4所示。
图15-4大屏幕电视墙效果显示
大屏幕电视墙的宣传表达能力极强、高档、气派、豪华,常在电视台,体育场馆,证卷市场、电力(铁路水电)调度系统等大型场合使用。
在SUPERPOWER8000系统中,通过大屏幕电视墙可将一个屏幕或多个屏幕的信息(如电力分布图、全网主接线图等)显示在电视墙上,通过电视墙驱动软件可对电视墙中的小屏幕进行任意组合,从而实现灵活多样的显示方式。
15.6与上级调度系统的通信
与模拟屏驱动软件类似,SUPERPOWER8000系统与上级调度系统的通信也是建立在实时数据库的基础之上,该模块通过实时数据库提供的接口标准与SUPERPOWER8000系统进行交互,将上级调度系统所需的数据按指定的通信协议和通道送到上级调度系统,同时接收上级调度按通信协议指定的各种操作命令执行。
15.6.1与上级调度系统的通信结构
SUPERPOWER8000系统有两种与上级调度系统的通信方式,一种是传统的串行通信方式,在SUPERPOWER8000系统中安装一个上调通信模块,通过计算机串口与上级调度联系,如图15-3所示。
第二种方式是通过路由器,以太网直接与上级调度系统相连,距离较远时可采用光纤通道,上级调度系统通过必要的安全验证后直接利用SUPERPOWER8000系统实时数据库提供的接口标准或者OPC接口标准对SUPERPOWER8000系统所有数据进行访问、控制,该方式应该是电力系统自动化的发展方向,但目前电力系统厂采用的是方式一,方式二的结构如图15-4所示。
15.6.2上调软件模块的结构设计
上调软件模块与模拟屏驱动软件模块类似,其结构如图15-5所示。
在该模块中,先设计支持部颁CDT和部颁101两种协议,再以后的应用中可更具需要再添加其他协议支持。
15.6.3上调软件模块的功能
上调软件模块主要完成SUPERPOWER8000系统与上级调度之间的数据交互,同时完成协议定制,即协议组态。
他还要对使用的通道工作状态和通信原码进行监视。
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