西南交通大学牵引动力中心 成都 610031
1 引言
当今世界计算机技术已经深入到各行各业，Internet网络的发展，电话的普及以及宽带信息网的大力发展都为我们的生活、工作带来了日新月异的变化。信息技术的发展使得SCADA系统功能变得日益强大，使得它在铁路电气化和电力系统自动化中正发挥着越来越重大的作用。
SCADA系统通常由主站端和一些远端控制单元（RTU）组成。RTU完成各种数据的采集、终端命令的实现、信号的上送等。主站则完成整个系统的总控。包括数据的处理，遥控、遥信、遥测、遥调等。
SCADA系统复示终端系统是能够与SCADA系统主机进行通讯并远离于主站，能够完成SCADA系统监控工作站同样的功能的远方工作站。通常情况下，SCADA系统主站是由系列的计算机加上SCADA系统软件集成而成。整个系统通常在相关管理部门的某个调度大楼内，整个系统作为一个局域网存在。调度员或监视、分析人员可以在调度员工作站上进行各种操作。但这仅仅局限于一个固定的范围内。在实际的使用中，除了调度人员能在主站端使用外，用户希望能在任何地方都能对系统数据进行查询、甚至操作。在供电沿线的变电所、分区所以及各个检修站、检修维护人员、设立于其它城市的供电段值班员等都希望能随时看到整条线的接线画面、看到自己所维护设备的运行情况。查询SCADA系统的实时数据以及历史数据。复示工作站通常远离SCADA系统主机。它要与SCADA系统联接就必须解决复示工作站与SCADA系统的通讯问题。本文探讨了复示系统与SCADA局域网联接的几种方案。给出了客户／服务器模式下的系统设计方案和它的具体编程实现。
2 复示终端系统应具备的功能及要求的网络功能
复示终端系统作为SCADA系统的附属系统应能根据实际工作的需要满足用户的基本要求和一些特殊要求。它的一些主要功能如下：
（1）复示系统应具备SCADA系统工作站所提供的所有功能。
（2）复示系统提供用户优先级别设置。
（3）复示系统提供实时上网功能。
（4）复示系统对SCADA系统透明。即复示系统是否起用对SCADA主系统的运行不产生任何影响。SCADA主服务器具有复示终端监控进程。随时为复示子节点提供服务。
3 复示系统网络解决方案研究
（1）专用通道
在SCADA系统主站与复示系统之间铺设专用信道，该信道具有专用性和独占性，即由本复示系统独用，实现点对点通信。此方案实现简单，可靠．只需在SCADA系统主站与复示站点两端各设一MODEM进行点对点异步通信即可。但缺点是信道独占，成本太高。此方案不常用。
（2）电话网
此方案在SCADA系统主站与复示系统之间采用电话拨号上网，实现点对点＼点对多点通信。此方案实现起来较复杂．具体实现方案为：在SCADA系统主站与复示站点两端各设一MODEM并接入电话线，当复示终端需要主站信息时，主动拨号拨通主站服务器，申请线路占用。此方案实现断续信道连接，费用较低。后面将主要以此方案为主，介绍复示系统的实现。
（3）广域网
此方案采用ISDN或ADSL直接登录Internet网，可采用Server／Client模式实现，也可采用WEB页浏览模式实现．随着Internet的飞速发展，此方案将广为采用。本文后面介绍的复示系统的实现方案中。也具有此方案的部份功能。
4 基于拔号网的复示网络系统设计
（1）硬件设计
复示系统硬件分SCADA主机系统服务器端和远端PC端。作为远端PC仅需要一台普通PC（16M以上内存，奔腾级CPU），配备一台MODEM（内外置式均可），主服务器需要一个串口扩展卡，以实现点对多点复示。系统主要结构如图1所示：
（2）软件设计
系统软件设计采用客户／服务器模式，SCADA系统作为服务端，向客户端提供服务，如数据下载服务和控制信息发送等。复示节点作为客户端，显示被控站画面，并根据服务端所发各站状态信息，做出相应的处理并显示出结果，客户端除非有特殊权限，一般不允许控制，只作为一个实时监视器。
服务端的功能主要是后台运行，比如对客户端提供画面下载，提供节点表数据下载；接收网络报文，分析处理，并向客户端提供控制服务。服务端可以与多个客户端相连，客户端连接服务端时需输入用户名及口令，这些用户数据保存在服务端中的一个ACCESS数据库中，程序通过DAO读写数据，客户端必须通过服务端的用户口令检查后才能进行以后的操作。服务端最多可以连接20个用户，因为在实际使用中，用户一般为5个，所以20个用户的设定可以满足系统要求。
画面数据保存在调度端系统后台服务器SQLSERVER或SYBASE数据库中，如果客户端向服务端申请下载某个画面或者请求某个画面的控制状态数据，服务端将通过ODBC去读调度端系统后台服务器中的数据库，并将数据发送给客户端。
服务端在向客户端发送控制信息时，将监听和接收局域网上广播的报文，然后根据报文内容向客户端发送控制数据包。
客户端分为七个部分：
1）画面显示：显示当前选择或者打开的画面。显示方式可以在缩放方式和普通显示方式间切换。
2）消息显示1：消息显示1显示提示信息，包括你所做的操作的结果和对话信息（聊天功能）。
3）消息显示2：消息窗口2显示非位置遥信的发生及恢复的提示信息。
4）网络操作：网络操作窗口包括的功能有：用户登陆，用户注册，密码修改，画面下载（断点续传，重新下载），并保存下载数据到本地。
5）本地文件浏览：可以在这里查看系统已经保存在本地的下载文件，并可以看见这个文件是否下载完毕，以及最后一次下载时间，如果没有下载完，可以打开这个文件继续下载。每一个画面下载后只有一个副本，系统只保存最后一次下载后保存的数据。
6）对话（聊天）功能：系统提供网上用户广播交流信息的功能。
7）控制：实现接点表下载和接点表断点重传功能；向服务端申请控制开始，然后接收控制数据包，处理后，将结果显示在消息显示窗口1或消息显示窗口2中。
（3）主要软件设计流程
系统服务器软件采用异步SOCKET通讯，端口号可设，服务器地址可以选择，所以系统可以构架多个服务端，并通过ODBC支持不同数据库。主要流程如图2：
系统客户端软件相对功能较多，比较复杂，其主要流程如图4。对于客户端软件的一些功能与主要实现方案在下面作了一些说明。
1）服务器IP设置
输入服务器所在计算机的名称或者网络IP地址，如果有多个服务器，可以通过修改这个IP地址访问不同的服务器。
网络报表网址，是报表主页的网址。
2）设置超时等待时间
软件设置了超时等待时间，当拨号连接在设定时间内不能成功，则释放资源，下放权限，并重新进入拨号等待。
3）系统连接
客户端键入用户名及口令并向服务端申请连接，如果连接上，系统将在信息窗口1中显示提示信息，如果没有立即连接上，系统将等待3秒，3秒后如果服务器没有应答，客户端将显示提示信息，并关闭网络连接。
网络连接上后，客户端将向服务端发送口令数据包，服务端检查口令是否正确，如果不正确，将向客户端发送一个错误包，如果通过口令检查将发送一个确认包，并向客户端发送一个画面名称和代码包，客户端收到这个包后，将数据分解并显示在列表内。
客户端收到服务端应答包将做相应处理并显示提示信息。如图3所示：
到此网络连接才完成。
网络连接成功后，画面名列表框中这时有监控系统所有画面名称列表，可从画面名列表框中或本地文件浏览窗口中调出主接线图。
4）客户端申请下载某画面
本地文件浏览窗口中列出已下载的画面名称，若所需的画面名不在本地文件浏览窗口中或该画面已修改，需重新下载该画面。
客户端下载某画面时有两种选择：
a）重新下载：
客户端将向服务端请求重发这个画面的所有数据，然后服务端查找客户端申请下载的画面是否存在，如果不存在，发送错误包；如果存在，就将这个画面数据调入内存，打包发送给客户端，客户端每接收一个数据包都保存断点，以便传输中断后可以根据断点传输。
b）断点续传：
其步骤和重新下载的步骤差不多，只是服务端不再发送已经发送的数据，而是根据断点来发送数据包。并且在开始下载前，程序先打开本地已经下载的文件，如果本地没有发现这个画面，程序将完全下载这个画面。如果请求未应答，系统将给出提示及取消本次操作。下载过程中用户可以中断传输，这时客户端将向服务端发送一个中断报文，服务端收到报文后将中断发送数据的线程，并发送确认报文，客户端收到确认报文后，将做处理。
5）保存数据
画面数据下载完毕后，保存该画面数据。文件数据格式为流方式。文件保存时，将断点，下载时间等数据保存。本地文件显示在本地文件浏览窗口中。
6）用户管理
客户端可向复务器申请新用户，申请新用户时客户端先发送一个新用户请求包，服务端分析数据包后，查询数据库，如果这个用户已经存在，就回发一个错误包，如果这个用户不存在，就增加一个新用户，并回送一个成功数据确认包。如果系统没有在超时时间中收到确认数据包，系统将做错误处理。
7）控制
关于控制的命令有两个：控制开始和控制结束。控制开始后，服务端将向客户端转发网络控制报文；控制结束后，服务端不再发送网络报文。
8）服务器定时消息发送设置
可以设定服务器发送广播信息的时间间隔，每隔一定时间服务器将向已连接的用户发送消息。
9）控制流程
客户端开始请求观看控制时，先向服务端发送在信息窗口显示控制信息，并在画面中做出响应。客户端终止控制时，向服务端发送控制终止报文，服务端收到报文后，关闭控制线程，客户端停止接受网络中的控制报文。
10）其他功能
包括强行断开网络连接，缩放显示开关，流水打印等。
5 结论
近年来，网络技术的发展日新月异，SCADA系统也必须时时面临技术更新和用户需求不断提高的挑战。SCADA复示网络系统提供了电力系统监控系统管理的普及性与科学化，提高了监管力度。我们所研制的复示网络系统已运用于邯郸供电段、广深电力系统等多个地方，运行状况良好，深受用户欢迎和好评，在今年年底，还将在阳安铁路远动系统汉中供电段安装使用。由于它所具有的优秀功能，我们将广为推广。
