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570 515.9001.00   到二十世纪九十年代中期，逐渐形成现在计算机监控普遍采用的模式：分层、分布、开放。目前， 公司的产品已达到全分层、全分布、全开放、面向对象。所谓分层是指计算机监控系统按功能分成现地控制层、厂站控制层、梯调（或集中）控制层（根据实际需要设立该控制层）。现地控制层的功能是现地数据的采集并上送给厂站控制层及梯调控制层（以下将厂站控制层、梯调或集中控制层简称为上位系统），根据指令或自启动执行顺控流程。监控系统的实时性主要由现地控制层来保证，因此它要具有非常好的实时性和很高的可靠性。厂站控制层根据监控系统运行工况，由运行人员对现场设备发出控制命令（设备不成组），或根据负荷曲线或根据电网频率变化自动进行控制（设备成组情况）。梯调（或集中）控制层是厂站层的延伸，在流域梯级电站或电站群的情况下设立，负责所管辖电站的经济运行和统一调度。上位系统要求具有良好的人机联系手段，完善的功能，较高的运算速度，长期稳定运行的性能，较强的与其它系统联接或通讯能力。分布是指将现地控制层依据现场设备分成一个一个单元，每个单元建立相对独立LCU。在水电厂监控系统中，一般每台机组设一个LCU，开关站、公用设备、厂用电设备、大坝等依据控制设备的多少、设备的布置及资金情况设一个LCU或若干个LCU。分布使监控系统功能得到分散，各层有各层的功能，根据各层功能要求设置各层设备，使不同层计算机设备的性能得到充分发挥。分布使现地设备的控制彼此独立，有利于设备独立运行、方便维护检修。分层、分布使计算机监控系统功能分配合理，可靠性提高，设备维护检修非常方便。开放（性）主要指监控系统的软件适应硬件的程度，以及监控系统的节点可扩展性。实践证明，计算机监控系统的分层、分布、开放的模式是正确的，是经得起时间考验的。

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图一中虚框内为LCU部分，可以看出LCU主要由工控机和可编程控制器（以下简称PLC）构成。扩展串口部分作为工控机串口的扩展提供与其它智能装置、设备通讯接口。PLC作为主控制器，采集LCU 开关量输入、脉冲量输入、 数字量输入、模拟量输入，根据给定的指令或流程自启动控制（开关量）输出，对设备进行控制。在有些情况下，LCU还要通过模拟量输出驱动指示仪表。从这种结构可以看出，PLC作为LCU数据采集与控制的中心，它的实时性、可靠性非常重要。从工程中使用较多的几家国外 的PLC厂家如施耐德、通用电气、西门子、罗克韦尔、ABB等PLC产品上看，都是完全工业化的产品，可靠性高、实时性好，适于恶劣环境下使用。

这种结构中的工控机，是作为LCU主机而存在的。它的主要任务是将PLC采集的数据进行标度变换、越限报警、数据打包等数据处理功能，并将LCU的所有数据上送到上位系统。同时，上位系统的控制命令经工控机下达给PLC。工控机作为网络接口，起承上启下的枢纽作用，它的任何故障，都使PLC与上位系统中断通讯。它的数据处理能力强，可以做为现地LCU的人机联系手段，为现地维护和设备试验提供方便。工控机与上位系统数据交换的速率早期为10Mbps，现在多为100Mbps。10Mbps与100Mbps两种速率均能满足数据交换的要求，当然100Mbps速度更快一些。

3．PLC直接上网及智能设备接入问题

随着计算机硬件、软件的快速发展，特别是网络技术的快速发展， 工控厂家及系统集成商都大力开发以太网产品，关注PLC的直接上网问题。现在国际上知名的PLC厂家产品均能够实现直接上网，如施耐德公司全线的Quantum系列、Premium系列等、通用电气公司GE90-70系列、GE90-30系列、VersaMAX系列等、西门子公司的有关PLC、罗克韦尔PLC的有关系列控制器等。

采用直接上网的结构，必须妥善解决PLC直接上网后智能设备的接入问题。采用直接上网的结构，坚持分层分布（单元）式的结构原则，就是要达到与LCU有关的各种数据采集和控制都必须由LCU来实现的目标。现在，LCU一般都需要与一定数量的智能设备进行通讯。在有工控机结构的LCU结构中，通讯实现是比较容易的，通讯的方式也比较灵活。但在采用PLC直接上网的结构后，就必须考虑各种PLC产品特性对接入LCU智能设备的影响。PLC与工控机相比，通讯接口少，方式比较少。LCU智能设备接入问题，解决的总的方法有两种，一种是直接或经转换接入PLC，一种是直接接入以太网。由于各种PLC产品分别产于不同的公司，它们的特性也各不相同，因此实现智能设备接入PLC的方法有多种多样。在比较国外主要PLC产品特性基础上，在满足分层分布（单元）式的结构原则前提条件下，对智能设备接入LCU的方法进行分析对比，从它们的特性中，力图找出共性的方法，侧重于通讯速率、实现方式、是否需要编程、接入智能设备的数量、是否易于维护等方面。