Citect组态软件在实训变电站中的应用

摘要：为了提高变电站从业人员的实际操作能力和解决实际问题的能力，介绍了关于Citect SCADA组态软件在模拟变电站实训系统中的应用，重点介绍了Citect的通讯设置、变量标签的定义、组态界面的组成以及Cicode语言的编程，最后介绍了Citect的通讯接口DDE。本系统通过二次连线将保护装置、安全自动装置、交直流设备、配电装置按实际接线联系起来，搭建了一个与实物环境一样模拟实训系统。本系统通过直观、友好的组态画面，能够使学员快速掌握变电站的操作要领，从而提高其操作技能。

关键词：Citect； 模拟变电站； 可编程控制器； Cicode

中图分类号：TP3095 文献标识码：A文章编号：2095-2163（2013）06-0101-04

0引言

随着中国经济的快速发展，对能源需求也越来越大，电力作为最终的能源产物，其稳定性和安全性受到日益严峻的考验，加之电网规模的不断扩大，设备的陆续更新，对于电力变电站来说，应对挑战至关重要的一步就是培养一支快速高效的从业人员队伍，在实训过程的模拟操作环境中使其精湛掌握变电站的装置设备，旨在尽快提升就业人员在设备运转过程中的实际操作能力，进而增强其面对问题时的实际应变能力。因此，该方面的相关研究即已成为当前的一个重要方向。

基于上述目的，本系统通过二次连线将保护装置、安全自动装置、交直流设备、配电装置按实际接线联系起来，搭建一个与实物环境相同的模拟实训系统。整个系统下位机采用三菱公司的Q系列PLC作为变电站一、二次设备联动、互锁的控制器，上位机以澳大利亚悉雅特公司的Citect软件设计组态画面以及编写程序，上位机与下位机采用TCP/IP通讯；在上位机软件部分，变电站的组态控制软件与实训教师管理软件选择了通用的DDE接口，完成了实训教师对学员的操作培训以及评分。其完整的功能可描述为：故障的设定以及排除、闸刀的联动互锁、状态的显示、评分计算等。

1Citect组态软件介绍

Citect组态软件由澳大利亚悉雅特公司研制开发，是目前最为流行的工控软件之一，具有优秀的网络功能以及强大的互连能力，能兼容ABB、GE、MOX等多种TCP/IP、OPC协议，可以与现场多个不同的控制系统进行数据通讯传输控制。同时，其自带的丰富图库还可将各道工序、控制参数直观地显示出来，并且对不同控制系统间的控制画面进行了高度统一化的呈现，由此而有效地降低了控制系统存在的风险，并提高了系统的可靠性。Citect主要配置是Server（服务器）/client（客户端），其中Server（服务器）互为冗余，Client可以有多个；Server（服务器）需要设置I/O Server等通讯参数。在显示画面时，Client客户端通过Ethernet可读取Server服务器上的数据，而Server（服务器）也可以作为画面显示操作员站。采用Cicode可以进行语句编程，其中的数据类型则包括了实型数值数据、整型数值数据和开关量状态数据等简单变量以及标签、报警、实时历史趋势等复杂变量[1-2]。

2变电站实训系统组成

变电站模拟实训系统共有八个电气柜、下位机PLC控制器、上位机Citect SCADA数据采集与监控组态软件以及实训教学管理软件组成。其中，电气柜主要由一号主变、二号主变、220KV线路1输入/输出、220KV线路2输入/输出、220KV旁路、220KV母联、110KV设备、35KV线路、10KV主变等组成。通过对模拟装置断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、备自投等设备的配置，实现了对三相流变、重合闸、负载开关投切、母差流变、差动保护、开关储能等功能的模拟仿真，再通过分段分闸电流的显示、事故音响的反馈、联动负载开关投切位置的显示、线路的重动等，综合判断学员的实际操作能力[3-4]。系统框图如图1所示。

在系统中，PLC采用三菱公司生产的Q02H型号，带有以太网通讯接口，并可支持4 096个节点，所有的节点通过级联的方式串联起来。而且，该款PLC支持结构化编程，内置标准的RAM及ROM，采用USB编程接口，能支持100M以太网。上位机通过WEB SERVER模块，直接监控PLC，实现了程序监控、读写等远程维护功能。

3变电站实训系统的实现

在变电站实训系统的设计中，采用了Citect SCADA组态软件，对每一个功能模块设计一个组态画面，通过页面的切换，实现对所有功能的操作测试。其中，组态画面有：系统接线总画面，220KV进线画面，220KV出线画面，220KV母联画面，220KV旁路画面，220KV 1号主变画面，220KV 2号主变画面，110KV设备画面，35KV线路画面，以及用于状态监控的光字牌画面。在组态画面设计中，可以采用Citect软件本身带有的图符集，并且也支持位图。通过控制组态画面里的标签变量，完成系统的各个功能。在系统内，主要采用变量标签，由于涉及的控制量均为开关量，在设计数据类型上，即都选择了digital类型，而对变量标签的地址，则应与PLC地址保持一致。通讯采用MELSECQ协议，这是日本三菱电机公司的通讯协议，在Citect组态软件中，通过设置端口名称以及以太网参数设置，即可实现与三菱PLC的通讯。

3.1Citect通讯设置

Citect能和具有通讯口或数据通道的任何I/O设备通讯，包括可编程控制器（PLC），通过直接和I/O设备通讯，使得数据在设备与控制系统之间传输。在Citect通讯设置中，对于每一个Citect工程，都必须至少定义一个I/O Server。而且，对于在Citect中用到的每一个I/O Device都必须配置正确的通讯协议，并进行通讯参数的相应设置。可以通过选择快速I/O设置向导，按有关步骤依序进行。此处创建I/O服务器，将其命名为IOServer，再[下一步]新建I/O设备，由于采用了三菱公司的Q02H型号PLC，故命名为q_plc，选择的I/O设备类型为外部I/O设备，选用的驱动即为三菱Mitsubishi中的Melsec Q/QnA series下的Ethernet （TCP/IP），在其下的IP地址中，应与PLC中设置的IP地址相同，故为192.168.0.2，通讯板上的端口则为5002。

3.2变量的设置

变量标签是定义在I/O Device和Citect I/O Server之间数据传输的载体。每一个变量标签都有自己的变量名，相应的数据类型以及地址。在这里，由于涉及的数据量大部分是针对与PLC交互的，因而变量的类型主要分为PLC输入的变量、PLC输出的变量、中间变量。对于输入输出变量标签，地址应与PLC的I/O地址相一致。具体地，可以通过点击添加、替换、删除等按钮，实现对变量标签的增加、修改、删除操作[5]。此外，对于数目较大的变量标签，可以采用Microsoft Excel工具添加标签，打开＼Citect＼User＼工程文件名＼下的Variable.dbf即可。

3.3Cicode语言

在Citect组态软件中，支持Cicode和VBA两种语言。其中，Cicode是一种简单易用的计算机编程语言，是针对工厂自动化监控而专门设计的一种结构化语言，其变量的定义类似C语言，而语法则类似Visual Basic语言。使用Cicode，用户可以直接实时访问Citect工程数据库中的所有数据变量，如变量标签、报警、趋势以及报表等，也可以控制组态页面上的符号、趋势和按钮等动态组件，还能支持多任务、多线程和远程调用[6]。通过Cicode语句，可以实现单独使用菜单工具或某一单独函数而无法完成的复杂操作。

3.4一次系统接线监控画面

在设置完成通讯参数和变量标签后，可以进行组态画面设计。如图2所示，一次系统接线监控画面主要包括220KV线路监控画面，110KV线路监控画面，35KV线路监控画面以及切换画面等。在设计画面上，通过不同的颜色区分不同的控制部分，如220KV线路，包括母联和旁路以及一号和两号主变，均采用褐色；而110KV设备线路，采用了红色；35KV的线路则采用了绿色，对于10KV主变，即采用了黑色。在组态画面上，通过右下方的按钮链接，可以实现页面的切换。

3.5回路监控画面

在每一个组态画面上，通过右下方的按钮链接，跳转到相应的回路监控画面。回路监控画面包括220KV母联、220KV旁路、220KV 1#主变、220KV 2#主变、110KV设备、10KV线路、35KV线路、35KV分段等组态画面。

每一个组态画面，都有正母闸刀、副母闸刀、接地闸刀以及SF6闭锁分闸，由于正副母闸刀不能同时合上以及接地闸刀和SF6闭锁分闸刀不能同时合上，存在互锁功能。设计时，在组的属性访问栏里，通过逻辑组合，设定互锁功能[7]，如对110KV设备组态画面的7 031正母闸刀进行互锁，即禁止访问的条件为：m535=1 or m536=1 or m537=1。其中，m535、m536、m537分别为副母闸刀、接地闸刀、SF6闭锁分闸刀的状态。通过函数toggle（），实现组态画面闸刀的开合动作。

对于比较重要的，如SF6闭锁分闸刀的开合，通过内嵌Citect集成的Cicode函数，实现动作确认的人机界面，以防操作员出现误动作。其函数为FUNCTION tt（STRING sTAG，STRING sHINT1，STRING sHINT2）。函数中，sTAG代表要触发的变量标签，sHINT1和sHINT2代表提示。具体代码为：

3.6状态显示光字牌的设计

在测试操作的同时，通过光字牌显示来监控系统各个I/O节点的状态，包括流变的显示。当进行某一操作时，相应的光字牌上就显示红条框。而光字牌也是通过读取变量标签的状态来进行显示，还可通过右下角的按钮翻看下一页的状态显示，如图4所示。

4通信功能

在CITECT组态软件与实训教师管理平台的通讯方式上，采用目前较为流行、更为常用的DDE数据交换，主要适用于对数据交换要求不是很高的情况。而且，DDE数据交换既可以在本地计算机上，也可以在同一网络的不同计算机上。而Citect组态软件既可以做DDE服务器，也可以做DDE客户端。此外，在基于delphi软件开发的实训教师管理平台内，通过调用DDE实现内部数据的交换，调用的格式如：|！。

5结束语

本文通过Citect组态软件在变电站实训系统中的应用，简洁扼要地介绍了系统的组成、Cicode函数的编写以及通过DDE数据实现管理平台与控制系统之间的数据交互。通过直观友好的组态画面，使学员能快速掌握变电站的操作要领，进而提高其相应的职业操作技能。

参考文献：

[1]杨贤昭，程耕国，朱晓波.工业组态软件Citect的应用研究[J].武汉科技大学学报，2003，26（3）：285-287.

[2]郑小虎，蔡翔石，姜麟.采用Citect实现基于B/S结构的工业监控系统[J].昆明理工人学学报，2001（1）：36-39

[3]李铁玲，路文梅.模拟变电站实训基地的建设[J].河北工程技术高等专科学校学报，2005（4）：219-223.

[4]电气工程系.模拟变电站实训计划指导书，河北工程技术高等专科学校，2005：87-91.

[5]Citect Technical Overview.Ci Technologies Pty.Limited，1996：36-38.

[6]Citect组态培训手册.Ci Technologies Pty. Limited.2002：213-217.

[7]编委会.220（110）KV变电站典型设计实施方案编制和推广应用手册，中国电力音像电子出版社，2006：113-116.