一个电力系统项目的概要设计

第三章总体设计3.1硬件平台基于Intel、alpha等CPU支持WinNt的硬件平台。Ethernet（以太网）网络结构。单网、双网。现场网络支持CAN网、485网以及其他需要设备接入的现场总线。单前置和双前置。单服务器和双服务器。磁盘阵列。3.2软件平台WindowsNT和Windows2000操作系统。SQLServer?或SQLServer2000数据库系统。Office97或Office2000办公组件。IIS5.0总之，目前的平台是基于WindowsNT和Windows2000的软硬件平台。3.3开发工具MicroSoftVisualC++6.0MFC、ATL、SDKAPIPowerBuilder8.0VisualBasic6.0DriverStudio1.52SQLServerFrontpage20003.4系统主要特点项目开发组成员具有丰富的电力行业软件开发经验，因此在本项目的设计和实施采用了目前先进的技术，具有以下主要特点：A.采用C/S（client/server,客户/服务）和B/S（Browser/Server,浏览器/服务）混合结构。此结构保证了系统的可扩充性、可裁剪性、易升级性、易维护性、故障隔离性。采用TCP/IP和DCOM混合通信协议。在保障系统安全性的同时又保证了系统的开放性和数据信息共享性。采用脚本技术。脚本为项目组自行开发的类C安全脚本，为系统的二次开发提供了强大而灵活的工具，是该软件成为可定制的软件。实现了实时数据库。实时数据库不仅提供了快速的实时数据访问，还提供了可定制的控制策略。是实时系统和数据库系统有机的结合，也是目前国内外在工控行业的一种全新的、先进的解决方法。采用冗余容错技术，使用双网、双服务器、双前置等技术保证系统可靠运行。采用了IFIX的动画技术。使生硬的工业监控对象变得生动形象。用户定制的图文Excel高级报表。使数据统计和报表工作从此变得轻松简单高效。WEB发布技术可以轻松的将现场数据和历史数据实时发布到Intranet和Internet。在世界的任何地方你都能随时了解现场情况。远程诊断技术使用户的系统在第一时间内能得到厂家的在线诊断，将用户的损失减少到最低程度。分层式的设计保证挂接任何厂家的设备和规约。分布式的设计使你能将远在数公里至数千公里的设备接入系统。开放式的设计保证能挂接其他公司的系统，如：企业MIS、负荷控制系统、抄表系统、客服中心、配网自动化、微机五防系统，实现数据共享。安全系统保证系统不接受非授权操作和访问。操作票提高操作的可靠性和方便性。内置的设备信息管理系统赠送你MIS系统的功能。通用的平台保证了开发商的投资后期回报和高度的二进制级的代码可重用性。通过替换修改或增加部分软件包即可达到适用于其他非电行业监控的需求。3.5软件结构在上世纪末，C/S结构大为流行，本世纪开始，随着Intranet和Internet在企业应用上的大规模采用，传统的C/S结构在这一领域逐渐步不能满足应用要求，因此业界开始采用了B/S结构。根据工控行业软件的特点，在该项目中采用C/S三层结构和B/S结构的混合体，以满足不同需求的应用。3.5.1C/S结构PC时代到来后，计算机网络和计算机应用得到了很大的发展。PC价格的不断下降和性能的持续上升，逐步将在面向终端的网络时代中处于核心地位的大型主机赶向网络应用的角落。NetWare和WindowsNT的兴起，以及大型数据库系统的粉墨登场，开辟了网络应用的新模式--客户/服务器(C/S)模式。这种模式是计算机网络发展第二阶段出现的一种分布式计算处理的网络系统。虽然从定义上，C/S模式是指任何将事务处理分开进行的网络系统，但绝大多数的C/S应用系统是C/S数据库系统。充当服务器的是大型数据库系统，如Sybase、Oracle、Informix等。C/S模式是一种两层结构的系统：第一层是在客户机系统上结合了表示与业务逻辑；第二层是通过网络结合了数据库服务器。C/S组织结构不支持InternetoC/S技术帮助了世界各地的公司和企业提高了工作效率。然而两层结构的C/S模式在系统的集成与维护、操作界面一致性、系统的扩展性等方面同样存在其局限性。而这些局限性在今天的网络技术环境里，将使C/S模式的网络系统最终面临像主机终端式网络同样的命运。C/S结构的图示如图3-1o图3-1C/S结构图3.5.2C/S三层结构传统的二层C/S结构存在以下几个局限:1它是单一服务器且以局域网为中心的，所以难以扩展至大型企业广域网或Internet;2受限于供应商;3软、硬件的组合及集成能力有限;4难以管理大量的客户机。因此,三层C/S结构应运而生。三层C/S结构是将应用功能分成表示层、功能层和数据层三部分。其解决方案是:对这三层进行明确分割，并在逻辑上使其独立。原来的数据层作为DBMS已经独立出来，所以关键是要将表示层和功能层分离成各自独立的程序，并且还要使这两层间的接口简洁明了。三层C/S结构分为:表示层表示层是应用的用户接口部分，它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据，显示应用输出的数据。为使用户能直观地进行操作，一般要使用图形用户接口(GUI),操作简单、易学易用。在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。功能层功能层相当于应用的本体,它是将具体的业务处理逻辑地编入程序中。C・数据层数据层就是DBMS,负责管理对数据库数据的读写。DBMS必须能迅速执行大量数据的更新和检索。现在的主流是关系数据库管理系统(RDBMS)。因此，一般从功能层传送到数据层的要求大都使用SQL语C/S三层结构如图3-2。图3-2三层C/S结构图3.5.3B/S结构B/S结构实际为将WEB技术应用到C/S三层结构的产物。Web技术是Intranet的核心。在三层结构的Web技术中，Web服务器既充当客户的〃代理〃，又是数据库的客户机。它将不同来源、不同格式的信息汇集成统一界面，提供给客户端浏览器。基于Web技术的Intranet近两来正受到广泛的关注，这种以TCP/IP协议为基础、以Web为核心的企业内部网正吸引着越来越多的企业。低成本、简单易用的客户浏览器能随时随地到企业的Web站点上，查阅自己所需的数据。客户端操作界面的一致性克服了两层结构C/S模式客户端多种程序所带来的企业资料的不一致性，而服务器端的开放和基于标准的连接方案，大大加强了企业与外部的联系，同时，动态的、交互式的信息发布改进了企业对客户的服务质量，增加企业的商业机会。在三层结构的Web技术中，数据库不是直接服务每个客户机，而是与Web服务器相沟通，实现了对客户信息服务的动态性、实时性和交互性。这种功能是通过诸如CGI、ISAPI、NSAPI以及Java创建的服务器应用程序实现的。Web技术吸引人的地方是采用超链接和多媒体信息。Web服务器使用超文本标记语言（HTML）描述网络的资源，创建网页，并以HTML数据文件的形式保存其中，以供Web浏览器阅读。HTML文档的特点是交户性。超链接使文挡中的链接，不管是一般文本还是图形，都能连接到服务器上的其他文档，从而使客户快速地搜寻他们想要的资料。HTML网页还可包括表单供用户填写并通过服务器应用程序提交

给数据库。这种数据库一般是支持多媒体数据类型的。Web浏览器是一个用于文档检索和显示的客户应用程序，并通过超文本传输协议HTTP协议与Web服务器相连。通用的、甚至免费的浏览器消除两层结构的C/S模式客户端多样软件的开发和维护费用。目前，流行的InternetExplorer和NetscapeNavigator除提供基本的文档检索、显示和导航特性，还支持HTML的高级显示（如表和帧）以及ActiveX、Java、JavaScript等特性。B/S结构如图3-3。MicrosoftIISWEB服务程序Intranet客户IEBrowserInternet客户IEBrowser图3-3B/S结构图3.5.4SuperPower8000的结构MicrosoftIISWEB服务程序Intranet客户IEBrowserInternet客户IEBrowserSuperPower8000采用C/S三层结构和B/S结构相结合的设计原则，如图3-4。因此具有以下优点：结构的先进性系统的可扩充和可裁剪性

好的故障隔离性高的系统可靠性领导终端NIntranetIE操作员站N模拟屏工程师站报表站NInternetIEBrowser客户N表示层领导终端NIntranetIE操作员站N模拟屏工程师站报表站NInternetIEBrowser客户N表示层RTDB-1主和热备1Za匕.WEBServer主111iiIiiHDB-主111RTDB-2主和热备:能:件;1JHDServer主备l(数据层:n11I1RTDB-n主和热备WEBServer备1111iiIHDB备RTDB-n主和热备I/OServer2主和热备I/OServer-n主和热备图3-4软件系统结构图便于和其他系统交换数据易于升级维护易于团队开发易于项目管理各层间的数据交换采用TCP/IP和COM、DCOM机制。数据层：包括设备数据层和历史数据层。设备数据层数据由I/Oserver提供原始裸数据。I/Oserver在应用中是规约执行解释容器。历史数据层由商用数据库SQLServer提供数据存储和检索。功能层：主要任务提供业务数据逻辑处理。包括实时数据库、WEB服务器、HDServer。表示层：提供人机界面，担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据，显示应用输出的数据。为使用户能直观地进行操作，一般要使用图形用户接口(GUI)。3.6网络结构按《功能设计说明书》要求。能支持单网、伪双网、真双网三种网络结构。3.6.1单网一个网段，一个交换机，每个主机一个网卡。如图3-53.6.2伪双网一个网段，一个或两个交换机，每台机器两块网卡。如图3-6。伪双网也叫双以太网通道的单网。它不能起到降低网络负荷的作用。它的目的仅仅是增加物理网线和网卡设备的可靠性。带来的缺点是增加了网络的负荷。伪双网示意图网段为192.168.2.XXX图3-6图伪双网示意图网段为192.168.2.XXX图3-6图3-5单网示意图网段为192.168.1.XXX3.6.2真双网同一两个网段，两个交换机，一个路由器。每台机器两块网卡，机器内的两块网卡的地址分别在两个网段内。同一两个网段间的通信通过路由器解决。真双网的方案在保证冗余容错的同时，还可将网络服务负荷合理地分配到两个网段，在大的网络系统中常采用此方式。如图3-7。图3-7真双网示意图网段1：192.168.1.XXX网段2:192.168.2.XXX3.7系统物理结构SuperPower8000的物理结构设计为可定制的结构，以适合调度、综合自动化后台监控系统等不同规模的应用。用户可更具工程实际情

况、投资预算等合理地定制网络结构。网络上的主机以及软件功能包都可扩充和裁剪，也可单独裁减软件包或单独裁减主机，主要看用户的承受能力。下面给出典型的几种应用，包括典型县级电力调度系统、中小型水电站后台监控系统，一般较高要求的变电站后台监控系统。3.7.1典型调度系统设备图3-8典型调度系统网络图3.7.2中型水电站3.7.2典型变电站它的特点是没有WEB和一些冗余部分，报表放在操作站上。当然这只决定于工程的投资预算，足够的投资完全可以配置为调度的水平。前置CAN网，485网，232设备图3-10典型变电站系统网络图3.8软件组成本节论述整个系统的软件组成、功能分配、软件之间的数据交换方式和接口。3.8.1软件划分和功能分配以下从设备层、数据层到表示层的顺序逐个介绍包括：功能块、名命、功能描述。DecLibs，设备规约库，它的表现形式为KDLL，以进程内组件或动态连接库的方式在它的容器进程空间内工作。以协议规约为单位（一个规约是一个DLL，比如CDTIO.DLL），协议规约中的设备、通道等由规约DLL管理。GPS作为一种设备。lOServer，它是规约库的容器，提供规约库的运行进程空间，它负责将规约或设备的数据转换成网络标准原始数据交换协议格式，具有通信原始帧显示分析功能。容器中的规约的扩充裁剪由lOServer自行管理。对于新增的规约没经过实践检验其可靠性之前必须单独放在一个lOServer容器中运行，避免它的崩溃影响其他规约设备的工作。RdbMan，实时数据库管理维护软件。完成实时数据库的组态，如点定义，维护实时数据库。RbdServer，实时数据库服务器软件，功能是处理实时数据，事务处理、提供客户的实时数据服务。ViewMaker，监控画面绘图软件包，产生监控画面，生成的画面名为*.viw。为什么不用*.PIC,因为它是一种标准图像格式文件，避免发生混淆。ScriptSDK，脚SuperPower8000软件包，用于ViewMaker和RdbMan编辑各种脚本，它提供语法颜色敏感编辑，快速插入系统参数、实时数据库点参数引用等功能。编译画面脚本，实时数据库等脚本。执行画面脚本，实时数据库等脚本OptWork，操作监控运行软件，提供操作员直观的现场数据表示、操作（包括操作票操作）工作平台、调用其他软件包的方法。EaseTab，监控软件用简易实时数据组态报表。Alarmer，报警软件，包括语音报警、文字显示、闪烁、通信报警（电话、BB机）、驱动本机OptWork软件推出指定画面。ErReview，事故追忆分析软件，包括画面重放，时间顺序的相关点参数表。ErWave，录波分析软件，包括波形还原，时间顺序的参数表。BinDataDoLib，二进制数据处理分析库，以进程内COM或OCX方式提供，每个组件处理一种类型的数据，这种数据的来源主要从事件中来，ErWave也是一个二进制数据处理分析组件。SQLSC，SQL数据库存储过程和触发事件脚本程序，它在SQLServer数据库服务器内工作。主要协助处理实时数据的历史转储、数据库中的中间数据统计转储为结果数据表。ReportTab，历史数据报表程序，统计分析用户要求的历史报表，采用Excel技术，支持图文混排，自由组态。RdbWebServer,实时数据Web发布软件，提供实时数据的Web发布。HdbWebServer，历史数据的WEB发布软件，提供IE客户的历史数据访问服务。WebView，IE客户用实时画面浏览控件程序。它在客户的InternetExplorer容器里运行。WebTab，Web历史数据报表控件，它在客户的InternetExplorer容器里运行。提供IE用户的历史数据访问、事件查询等。UpPower，上调程序，提供向上级调度转发SuperPower8000数据和控制命令执行。AnaScreen，模拟屏程序。驱动显示模拟屏。Rcheck，远程诊断软件包。DecInfo，设备信息管理系统软件包。3.8.2数据存储设计数据存放的原则：需要共享的便于用关系数据库存储和表达的存放在SQLServer数据库中。需要共享的但不便于用关系数据库存储和表达的存放在FTP服务器上。不需要共享的，存放在当地。可由系统工程师备份到其他地方。根据以上原则具体数据存放如下：画面组态文件，放在服务器FTPROOT\VIW目录下。资源文件，如图片文件等放在FTPROOT\RES目录中，使用时检查更新，下载到当地使用。实时数据库定义数据，放在SQLServer数据库中。lOServer定义数据，放在当地。事故追忆数据，放在服务器FTPROOT\Review目录下。事件二进制数据块，包括录波数据，双电源故障数据放在FTPROOT\BinData目录中。历史数据，放在SQLServer数据库中。实时数据，放在实时数据库内存中，备份和恢复数据放在当地硬盘中。脚本编译后的文件或数据，根据情况放在*.Viw中或实时数据库中。3.8.3软件之间的数据交换方式和接口软件是以数据和业务逻辑作为纽带的，数据交换方式和接口直接关系到SuperPower8000的性能甚至成败。下面分几大块论述。RTDB以下到具体设备包括RTDB与lOServer的接口、lOServer与规约设备的接口，

如图3-11所示。RTDBRTDB与lOServer间的协议,TCP/IP,数据报格式同一的。底层设备的增减只影响相应数据的规模，不影响数据报格式。IO如图3-11所示。RTDBRTDB与lOServer间的协议,TCP/IP,数据报格式同一的。底层设备的增减只影响相应数据的规模，不影响数据