Câc ứng dụng được tâch biệt khỏi câc kết nối TCP/IP trực tiếp bằng câch dùng hệ thống truyền thơng NETIO. Ở mức cao nhất, thích hợp cho tất cả câc ứng dụng lă mức socket-based vă được dùng cho tất cả câc truyền thơng ở cùng một node hay giữa câc node với nhau. Việc kết nối giữa câc ứng dụng được thực hiện bằng câc tín logic (logical name) chứ khơng phải bằng câc tín vật lý (physical names). Một tiện ích riíng quyết định câc tín logic.
7.1 Hệ thống ngăy giờ: A l a r m C l i e n t A p p l i c a t i o n s ( S t a r t a n d S t o p ) M L F D a e m o n P r o c d b c l e r k H d b A P I R U S E R A P I P r o c m a n A P I P r o c m a n A l a r m A P I C f g m a n A P I O S A L / P P M A P I A P P M G R A P I M L F A P I M L F A P I P r o c m a n M o d e l F i l e s A p p l i c a t i o n D e f i n i t o n F i l e s C l i e n t A p p l i c a t i o n s P r o c m a n A P I O p e r a t i n g S y s t e m C o n f i g u r a t i o n M a n a g e r P r o c l o g D a t a b a s e P r o c m a n D a t a b a s e F u l l G r a p h i c s S t a t i o n C l i e n t A p p l i c a t i o n s P r o c m a n A P I
câc tiện ích Ngăy Giờ cung cấp đồng hồ thời gian thực, câc đồng hồ mơ phỏng, vă câc nhiều tương tâc định thời khâc.
7.2 Mây tính điều khiển lập trình logic (PLC).
Ứng dụng PLCMGR quản lý thiết bị văo ra từ câc bộ PLC trong hệ thống.
7.3 Trending and strip chart recorders driver.
Tiện ích ProGraf-DT/Trend theo dõi câc dữ liệu thời gian thực trong hệ thống điều khiển. Nĩ lấy mẫu dữ liệu từ câc cơ sở dữ liệu hệ thống điện lực vă sau đĩ đưa giâ trị đê lấy mẫu năy văo câc hiển thị trín Consle hay văo câc bộ ghi biểu đồ.
7.4 Nhật ký (Logman)
Logman hỗ trợ việc ghi thanh nhật ký (log) câc thơng tin vă được chuyển thănh file vă đưa đến mây in bằng định dạng in đồ hoạ. Nĩ gửi thơng điệp vă giâm sât tình trạng câc mây in.
8. Lập trình trong HABITAT
Một chức năng quan trọng của EMP vă HABITAT lă cung cấp một mơi trường lập trình nơi mă câc giao diện, câc ứng dụng vă câc tuỳ biến theo yíu cầu cĩ thể được phât triển cho phù hợp với câc yíu cầu của người dùng.
8.1 Câc lớp tiện ích cho người lập trình vă câc ứng dụng
Tất cả câc ứng dụng EMP được xếp trín cùng của HABITAT. HABITAT cung cấp một mơi trường phât triển bao gồm bộ bộ sư tập câc API lưu động vă giao diện người dùng. Mơi trường phât triển được thiết kế sao cho việc sử dụng câc API vă câc tiện ích, mê nguồn cĩ thể được phât triển trong một hệ điều hănh vă chuyển sang hệ điều hănh khâc.
8.2 Chương trình ứng dụng HABITAT .
Mơi trường phât triển HABITAT thích hợp cho câc nhu cầu của câc nhă lập trình vă câc kỹ sư thiết kế vă khiển khai câc hệ thống thời gian thực. Với HABITAT, câc kỹ sư, lập rtình viín phđn chia hệ thống thănh câc khối chức năng nhỏ vă dùng sự trừu tượng hĩa gọi lă ứng dụng HABITAT. Câc ứng dụng HABITAT tạo cơ sở cho việc quản lý nguồn tăi nguyín, cơ sở dữ liệu, thơng tin vă câc thănh phần giao diện người dùng của hệ thống.
Một ứng dụng khâc HABITAT giống như một khuơn mẫu của chương trình phần mềm. Vă như thế, ứng dụng chỉ định vă kết hợp câc thănh phần được sử dụng cùng với nhau để cĩ một chức năng cụ thể trong hệ thống.
dùng một ứng dụng vă cơ sở dữ liệu, chúng phải được mơ hình như lă câc đối tượng cơ sở dữ liệu trong hệ thống. Một phiín bản cơ sở dữ liệu của ứng dụng được gọi lă Clone.
8.3 Mơ hình tiến trình động Portable Process Model (PPM).
Một việc khĩ khăn khi tạo phần mềm động lă việc giải quyết với câc sự kiện khơng đồng bộ như việc khai bâo dữ liệu đê nhận được nhận trong một kết nối thơng tin hay bộ định thời đê hết giờ hoạt động. Để giúp người dùng dễ dăng tạo ra câc chương trình cĩ tính động, hướng sự kiện, HABITAT cung cấp một khung ứng dụng gọi lă Mơ hình tiến trình động Portable Process Model (PPM). Khung năy được triển khai như một API gọi lă PPM API hay đơn giản hơn lă PPM. API năy bao gồm câc chức năng lập biểu thời gian vă quản lý câc dữ liệu văo/ra khơng đồng bộ.
Những người đê quen với Window X sẽ nhận thấy PPM rất quen thuộc. Nĩi chung, sự khởi tạo hay khởi động chương trình luơn bao gồm việc yíu cầu thiết lập câc kết nối thơng tin, chỉnh thời gian, truy cập cơ sở dữ liệu v.v. Sau khi sự khởi tạo hoăn tất, chương trình chuyển điều khiển sang phần trung tđm PPM (vịng lặp chính). Từ đđy, phần trung tđm năy gọi câc hăm mă đê đăng ký khi khởi tạo trong sự kết hợp với câcbộ định thời vă câc liín kết Văo/Ra. Câc hăm năy được biết đến như lă câc hăm phản hồi. Một ứng dụng gọi câc mê khâc của nĩ trong một hăm phản hồi.
8.4 Câc tiện ích hỗ trợ cho việc lập trình .
HABITAT đưa ra nhiều API cho câc nhă phât triển phần mềm như: quản lý dữ liệu HDB, mơ hình xử lý động PPM vă thư viện lưu động. Nĩ cịn cung cấp câc cơng cụ cho giao tiếp hệ thống, quản lý cấu hình Cfgman, quản lý tiến trình Procman, quản lý ứng dụng, tiện ích Ngăy Giờ, tạo nhật ký (logging), cảnh bâo (Alarm), Quyền (Permision) vă hệ thống hiển thị đồ hoạ.
Hình 4.11 : Trình băy khả thi của HABITAT APIs để phât triển một ứng dụng.
9. Hệ thống con SCADA :
Hệ thống con điều khiển giâm sât vă thu thập dữ liệu (SCADA) thu thập dữ liệu thời gian thực từ câc thiết bị đầu cuối từ xa vă cĩ nguồn truyền thơng khâc trong lĩnh vực hoạt động vă cĩ khả năng điều khiển câc thiết bị hiện trường từ câc console. SCADA lă một hệ thống qui mơ vă phđn tân được thi hănh trong 1 mơi trường hệ thống điều khiển thời gian thực HABITAT.
Trong một hệ thống quản lý năng lượng, SCADA đưa ra câc khả năng điều khiển giâm sât vă thu thập dữ liệu cho việc điều khiển vă giâm sât thời gian thực của câc hệ thống phđn phối vă truyền tải điện năng.
Bốn chức năng cơ bản được thực hiện bởi câc SCADA :quản lý CSDL, quản lý giao diện người sử dụng, thu thập vă xử lí dữ liệu, vă điều khiển giâm sât.
9.1 Quản lý cơ sở dữ liệu SCADA :
Bằng việc sử dụng HABITAT, SCADA duy trì một hình ảnh cập nhật của hệ thống được giâm sât trong CSDL của nĩ. Điều năy cho phĩp việc quan sât trạng thâi của câc thiết bị được giâm sât bằng việc kiểm tra đơn giản CSDL thơng qua câc hiển thị trín trạm cơng tâc.
CSDL SCADA được chia thănh 3 phần con : cấu trúc RTU, cấu trúc truyền thơng vă cấu trúc trạm điện. Câc cấu trúc tâch rời năy cung cấp tính mềm dẻo trong trường hợp hệ thống được mơ hình hô. Ví dụ với câc trạm khơng cĩ RTU được điều chỉnh dễ dăng vì cấu trúc trạm điện khơng được xđy dựng theo câc hướng cĩ RTU.
Dữ liệu được nhận thơng qua hoặc RTU Protocol Support, Trao đổi dữ liệu liín vị trí (ISD – Intersite Data Exchange) hoặc giao diện lập trình ứng dụng SCADA (SCAPI) phải qua câc chức năng dữ liệu chuẩn bao gồm câc chức năng : kiểm tra giới hạn, cảnh bâo, kiểm tra chất lượng, vă khởi động việc tính tôn. Sau đĩ dữ liệu được đặt trong CSDL nơi mă nĩ cĩ thể dùng được cho việc hiển thị.
Operating System Services
Portable Process Model and Portability Library APIs Application Manager API Hdb Database API Process Manager API Network Comm. API Alarm API FGDisplay API Configur- ation Manager API Logging
API PermitAPI SCADAAPI TimedateAPI
Application Program
• Câc giâ trị hiện hănh – câc giâ trị hiện hănh bao gồm : vị trí mây cắt (đĩng/ngắt), trạng thâi động cơ (on/off) vă vị trí van (mở/đĩng). Câc thay đổi trạng thâi được phât hiện vă câc cảnh bâo được phât ra nếu thích hợp. Bất kì điểm trạng thâi năo trong một trạng thâi khơng bình thường đều được liệt kí đối với hiển thị. Câc thay đổi trạng thâi cĩ thể chĩp toăn bộ văo file lịch sử (history file).
• Câc giâ trị tương tự - câc giâ trị năy bao gồm câc biến quâ trình được đo bởi câc RTU như lă câc dịng cơng suất megawatt, nhiệt độ, vă âp suất. Một giâ trị tương tự truy lục từ một RTU lă được chuyển đổi, kiểm tra dựa văo câc giới hạn hợp lý vă được được đặt văo CSDL. Sau đĩ giâ trị được so sânh dựa văo câc giới hạn quâ trình hoạt động vă nếu một giới hạn bị vi phạm thì một cảnh bâo sẽ được phât ra. Câc thay đổi cĩ thể được viết lín câc file history file.
• Câc việc tích luỹ xung – bao gồm số lượng được phât như lă MW/h của điện năng. Việc xử lí bộ tích luỹ xung tính tôn sự khâc nhau từ việc đọc trước. Điều năy được chuyển đổi vă lập thang đo. Hệ thống cĩ thể giữ một tổng số liín tiếp vă câc thay đổi cĩ thể viết lín file history file.
9.2 Giao diện người sử dụng SCADA :
Rapport-FG, một giao diện người sử dụng đồ hoạ đầy đủ, lăm đơn giản hô vă đẩy nhanh sự tương tâc với hệ thống con SCADA vă đưa ra tính nhất quân qua tất cả ứng dụng. Người sử dụng cĩ sự điều khiển đầy đủ của hệ thống thơng qua việc quan sât cĩ thể truy nhập dễ dăng với câc đặc điểm như lă: câc menu sổ xuống, panning, zooming, nhiều font,...
SCADA bao gồm câc hệ thống cấp bậc hiển thị chuẩn, câc tổng quan, câc menu, vă câc đặc điểm mă những câi đĩ cĩ thể được sửa đổi thơng qua một bộ xđy dựng hiển thị. Câc hiển thị chính bao gồm :
• Overviews vă Menu Displays - bảng liệt kí chính sử dụng đối với sự điều hướng vă sự giâm sât.
• Station Displays - hiển thị câc quâ trình hoạt động chính. Những hiển thị năy bao gồm cả câc hiển thị “một dđy” (one-line) vă câc hiển thị bảng được kết hợp của chúng.
• Special Summaries - chỉ ra câc việc biín dịch của câc điều kiện khơng bình thường hiện tại, câc thiết bị được gắn thẻ, câc điểm được ngăn cấm,.v.v....
Thu thập dữ liệu trong hệ thống con SCADA phđn tân được thi hănh thơng qua một sự kết hợp đượsc tích hợp của phần mềm vă phần cứng. Hỗn hợp năy bao gồm 5 phần :
• Câc ứng dụng SCADA chủ
• Câc ứng dụng ngoại vi phĩp đo từ xa (Telemetry Front End TFE)
• Card truyền thơng được nhúng
• Mê hăm ngoại vi truyền thơng (Communication Front End CFE)
• Câc RTU.
Hình Cấu hình phần cứng SCADA điển hình chỉ ra 3 thănh phần của SCADA. Bắt đầu với câc thiết bị gần RTU nhất, câc thănh phần đĩ lă câc CFE, TFE vă mây chủ SCADA.
T F E c o m p u t e r H o s t S C A D A c o m p u t e r H o s t S C A D A c o m p u t e r T F E c o m p u t e r S i n g l e b o a r d c o n t r o l l e r s r u n n i n g C F E S o f t w a r e S i n g l e b o a r d c o n t r o l l e r s r u n n i n g C F E S o f t w a r e B r i d g e M o d e m M o d e m