1 系统监控方式与组成结构
以计算机为基础的监控方式CBSC（Computer-Based Supervisory CONtrol ）是目前国内外水电厂普遍采用的计算机监控方式。CBSC 模式的主要特点是电厂的主要监控功能全部由计算机实现，大大简化常规控制装置，仅留一部分现地操作设备以备特殊情况，但由于位于监控系统较底层的现地控制单元LCU（ Local Control Unit）一般都以PLC 作为其控制核心，在数据处理、通信上功能不够强大，用户如要扩展或升级系统就需要相当大的投入，而PCC 则依靠其丰富灵活的通信模块成功解决了这一问题，使CBSC 监控方式更加灵活有效。
结合广西宜州拉浪水电站的实际情况，本系统基于B&R 2005 系列中型PCC 并以CBSC 方式设计监控系统。该系统控制核心PCC 由一系列独立封装的盒式模块组成，基本模块包括电源模块和CPU 模块，扩展模块包括I /O 模块、通信模块等。
在该系统中，调速器、电量仪及温度巡检仪等智能设备能够稳定地同PCC 通信并将数据送入PCC,而PCC 则通过以太网（基于TCP / IP 协议）同上位机监控终端通信，同时也将数据送至位于LCU 上的人机界面显示。电路板这种模式弥补了设备分散带来的不足，使运行人员可以在上位机或人机界面上监控机组运行状态， 实现真正的集散式监控系统。该系统结构如图1 所示。
图1 系统结构
2 现地控制单元程序设计
2.1 控制程序设计
2.1.1 任务层设计
PCC 的操作系统是一个分时多任务操作系统，该系统可使控制系统得以优化，拥有更好的稳定性和实时性。在控制程序中，各个任务程序模块依据其自身的重要性、实时性要求， 分别位于优先级不同的任务层下，完成不同的功能。例如，事故故障处理直接影响水轮机组的安全运行， 因此， 该模块被置于任务层Cyclic #1 中； 而对实时性要求相对不高的模块如通信程序模块，则被置于任务层Cyclic # 4中。
图2 为控制程序各个任务程序模块的任务层分布（括号内时间分别表示不同任务层的循环时间）
2.1.2 模拟量处理程序设计
机组模拟量如压力、温度等对整个水轮机组的正常运行起着至关重要的作用，因此需要对模拟量进行滤波以保证数据的准确性。以PLC 为核心的控制系统对模拟量值的滤波一般是通过将模/ 数转换器得到的数值进行平均N 次得以实现，存在着可靠性差等缺点。该程序则基于最小二乘法对模拟量数据进行拟合处理， 并可根据传感器特性的变化调整参数， 提高了数据的可靠性。最小二乘法即：选择适当的a, b, 使式（ 1） 中的ε最小。
因为ε是a, b 的函数， 用求极值的方法可知应满足：
解出a, b：
则：
式中Yi 为第i 个模拟量通道的数据处理结果；Xi为从传感器读取的第i 个模拟量通道的初始值；a i, bi 为对应该通道的参数；n 为平均次数，程序中一般取20 次。
模拟量处理模块部分程序如下：
2.2 通信程序设计
LCU 与外部设备如电量仪等的通信基于帧驱动器。帧驱动器是一种介于应用程序和硬件接口之间的软件工具箱，它使帧以字节流的形式进行发送与接收，无需驱动器对这些帧进行操作。
a. 初始化。通信开始时，通过帧命令FRM_xopen（ enbale, device, mode） 初始化端口，其参数定义了接口设备、接口参数以及数据传输状态等。
b. 数据发送与接收。函数FRM_xopen（ ）初始化完成后返回缓冲区的地址及其长度，然后调用memcpy（ ）将数据写入缓冲区， 并将数据发送出去。
数据接收的过程与发送基本相反，帧驱动器首先调用FRM_read（ ）读取1 帧数据并把它放在缓冲区中，然后由memcpy（ ） 读出该缓冲区的内容。