工控自動化應用方案：分布式計算機監測係統在火電廠中的應用

分布式計算機監測係統在火電廠中的應用

1 概述
目前我國火電廠300MW以上的大型機組大多都采用國外的DCS係統，這些係統造價昂貴，對於100MW中型機組不適用，並且100MW中型機組以往都是采用常規儀表檢測、顯(xian)示(shi)。采(cai)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)對(dui)機(ji)組(zu)的(de)模(mo)擬(ni)量(liang)和(he)開(kai)關(guan)量(liang)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)，可(ke)取(qu)代(dai)以(yi)往(wang)的(de)部(bu)分(fen)常(chang)規(gui)模(mo)擬(ni)儀(yi)表(biao)和(he)數(shu)字(zi)儀(yi)表(biao)，縮(suo)小(xiao)運(yun)行(xing)人(ren)員(yuan)的(de)監(jian)視(shi)範(fan)圍(wei)，而(er)且(qie)計(ji)算(suan)機(ji)提(ti)供(gong)的(de)信(xin)息(xi)比(bi)常(chang)常(chang)規(gui)儀(yi)表(biao)更(geng)準(zhun)確(que)、更直觀、更集中。為了提高係統的實時性、可靠性、減輕運行人員的勞動強度，我為了提高係統的實時性、可靠性、減輕運行人員的勞動強度，我們為一火電廠3台100MW機組設計、安裝了分布式計算機監測係統。
衡量實時監測係統的重要技術指標就是係統的可靠性和實時性。因而係統研製過程中，必須在係統結構、硬件結構、軟件結構和抗幹擾措施等方麵充分將現有的先進技術與生產實際相結合，提高係統的整體性能。
2 係統的總體結構設計
被控對象是3taiqilunfadianjizu，zaijinxingxitongfanganshejishi，kaolvdaoyihouxitongdekuozhanjiyouguanbumenxuqiudezengjia，meiyoucaiyongjizhongshidezhujixitongjiegou，juedingyongwangluojiegou，yibiankuochongheshebeidegengxin；進行網絡選型論證時，考慮到係統擴充及維護的簡易性，決定選用總線形結構的網絡：為了提高係統的穩定性、可靠性，沒有采用單主機總線網絡結構，采用多主機網絡總線結構。
采用多主機分布式監測方式，它具有以下特點：
適應能力強，可以通過選用適當數量的上位機和數據采集站來構成相應規模的係統，便於擴展。
kekaoxinggao，mougezhujihuocaijizhanchuxianguzhang，buhuiduixitongdeqitazhujihuocaijizhanzaochengyingxiang。dangyigecaijizhanchuxianguzhangshi，zhiyingxiangbencaijizhandegongneng。dangyigezhujichuxianguzhangshi，keyouqitazhuji“代管”。
實時響應性好，各個數據采集站之間是真正“並行”工作，因此，係統的實時響應性好。
與單主機監測係統相比，不易造成“瓶頸”現象。
整個係統上位機選用研華工控機，下位機選用智能測控前端，每台上位機配有1台UPS，主控室和集控室分別配1台打印機。係統總體結構如圖1所示。

3 軟件設計
在本軟件設計中，開發平台采用WindowsNT。為保證係統的實時性和可靠性，充分利用彙編語言實時功能強，而高級語言運算能力強的優點，采用MSVB5.0和8088彙編語言混合編程方式。彙編語言執行速度快，且能有效地控製硬件，因此，采用彙編語言子程序來完成數據采集、通信等工作。利用高級語言來完成上位機的數據處理、顯示、打印等工作。
整個軟件係統由四部分組成，即網絡初始化程序，數據采集程序，數據通信程序，數據處理與管理程序，各子程序采用模塊化設計。
3.1 網絡初始化程序
網絡初始化程序對網絡進行初始化，設置網絡、網卡（通信適配卡）和采集前端機的工作方式，確定網卡是否允許越限中斷，是否允許事件中斷，是否自動查詢前端，選擇網絡工作方式：循環或主從方式。給各主機的工作方式：隻聽或聽講。對閃端采集機的工作模式、采樣周期、通道個數等進行設定。
3.2 數據采集程序
數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)程(cheng)序(xu)用(yong)於(yu)現(xian)場(chang)采(cai)樣(yang)，裝(zhuang)配(pei)在(zai)采(cai)集(ji)站(zhan)中(zhong)。生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)信(xin)號(hao)有(you)模(mo)擬(ni)量(liang)和(he)數(shu)字(zi)量(liang)兩(liang)類(lei)。數(shu)字(zi)量(liang)包(bao)括(kuo)開(kai)關(guan)量(liang)和(he)脈(mai)衝(chong)量(liang)二(er)種(zhong)。開(kai)關(guan)量(liang)有(you)掃(sao)描(miao)型(xing)和(he)中(zhong)斷(duan)型(xing)之(zhi)分(fen)。對(dui)不(bu)同(tong)的(de)實(shi)時(shi)檢(jian)測(ce)點(dian)設(she)計(ji)成(cheng)相(xiang)應(ying)的(de)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)軟(ruan)件(jian)，分(fen)別(bie)完(wan)成(cheng)從(cong)相(xiang)關(guan)設(she)備(bei)采(cai)集(ji)相(xiang)關(guan)的(de)數(shu)據(ju)，進(jin)行(xing)預(yu)處(chu)理(li)以(yi)組(zu)織(zhi)成(cheng)供(gong)通(tong)信(xin)軟(ruan)件(jian)傳(chuan)送(song)的(de)格(ge)式(shi)。
3.3 數據通信參數
數據通信程序由數據發送模塊和接收模塊構成。它實際上是單片機之間的（通信適配卡與采集站都是以單片機為核心構成的）通信。通信適配卡發送上位機對采集站的命令；接收采集站的實時數據，供上位機調用。
3.4 數據處理與管理程序
數(shu)據(ju)處(chu)理(li)與(yu)管(guan)理(li)程(cheng)序(xu)主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)數(shu)據(ju)獲(huo)取(qu)程(cheng)序(xu)，和(he)組(zu)態(tai)管(guan)理(li)程(cheng)序(xu)。數(shu)據(ju)獲(huo)取(qu)程(cheng)序(xu)通(tong)過(guo)調(tiao)用(yong)網(wang)卡(ka)設(she)備(bei)驅(qu)動(dong)程(cheng)序(xu)，獲(huo)取(qu)下(xia)位(wei)機(ji)采(cai)集(ji)的(de)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)，同(tong)時(shi)用(yong)DDE（動態數據交換）方(fang)式(shi)傳(chuan)送(song)給(gei)工(gong)控(kong)組(zu)態(tai)管(guan)理(li)程(cheng)序(xu)。組(zu)態(tai)管(guan)理(li)程(cheng)序(xu)主(zhu)要(yao)有(you)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)組(zu)態(tai)，曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)組(zu)態(tai)，流(liu)程(cheng)畫(hua)麵(mian)組(zu)態(tai)。它(ta)完(wan)成(cheng)數(shu)據(ju)存(cun)貯(zhu)，顯(xian)示(shi)，報(bao)警(jing)，打(da)印(yin)，提(ti)供(gong)用(yong)戶(hu)畫(hua)麵(mian)，和(he)分(fen)析(xi)計(ji)算(suan)。數(shu)據(ju)存(cun)貯(zhu)部(bu)分(fen)包(bao)括(kuo)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)，報(bao)表(biao)數(shu)據(ju)，調(tiao)整(zheng)報(bao)警(jing)限(xian)數(shu)據(ju)的(de)存(cun)儲(chu)；數據顯示部分包括對動態實時數據和曆史數據提供各種圖形顯示；用戶界麵采用流行的DCS圖形界麵顯示，和簡潔的功能鍵操作提示，所提示的主要操作有圖號切換、站號切換等，以及一些輔助性操作，如：係統在線幫助，值班員登錄等；數據處理主要包抱燃煤量計算、發電量計算等。
4 係統功能的實現
數據圖形顯示：包括實時數據趨勢顯示、曆史數據趨勢顯示（顯示的時間區間可改變）、棒狀圖顯示、流程圖顯示。
數據查詢：可查詢兩個月前的曆史數據記錄、報警記錄等。
報表打印：包括報警記錄打印、月報表、輪值信息打印、燃煤量報表、發電量報表打印。
人工輸入：為了滿足一些數據的特殊要求，運行人員每隔一小時將一些數據從鍵盤上輸入到人工輸入一覽表中。
在線分析：包括發電量分析、燃煤量分析、事故分析等。
權限設定：為了更好地維護係統，對不同的操作站設定不同的權限，一些高級的操作隻有工程師站或管理員站獨用，而操作員站隻進行日常的運行、維護操作。並且不同的操作級別設定不同的密碼，不同的操作站隻能登錄相應級別的權限。
係統對時與更改時間：由you於yu本ben係xi統tong是shi網wang絡luo結jie構gou，需xu要yao保bao持chi整zheng個ge網wang絡luo係xi統tong時shi間jian一yi致zhi。權quan限xian為wei管guan理li員yuan站zhan的de操cao作zuo站zhan可ke進jin行xing係xi統tong對dui時shi和he更geng改gai係xi統tong時shi間jian。係xi統tong對dui時shi以yi網wang絡luo控kong製zhi機ji的de時shi間jian為wei準zhun。
與廠級管理信息係統（MIS）相接：在上位機任一PC總線插槽插入-LAN網卡與廠級MIS相連接，將發電機組的實時信息傳至廠級管理機構。
5 係統網絡通信技術
5.1 網絡控製機
本ben分fen布bu式shi計ji算suan機ji監jian測ce係xi統tong是shi一yi多duo主zhu機ji網wang絡luo結jie構gou，主zhu機ji與yu前qian端duan，主zhu機ji與yu主zhu機ji之zhi間jian的de通tong信xin均jun通tong過guo網wang絡luo總zong線xian完wan成cheng，因yin此ci，必bi須xu對dui網wang絡luo進jin行xing統tong一yi管guan理li才cai能neng使shi網wang絡luo協xie調tiao運yun行xing。
各台主機中由編號最小的主機（1#）作為網絡控製機對整個網絡進行統一管理，當它從網絡中退出（下電或故障）時，則下一個編號的聽講主機（2#）自(zi)動(dong)成(cheng)為(wei)新(xin)的(de)網(wang)絡(luo)控(kong)製(zhi)機(ji)以(yi)保(bao)證(zheng)網(wang)絡(luo)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)，以(yi)此(ci)類(lei)推(tui)下(xia)去(qu)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)主(zhu)機(ji)冗(rong)餘(yu)備(bei)用(yong)的(de)功(gong)能(neng)。當(dang)原(yuan)來(lai)的(de)網(wang)控(kong)機(ji)重(zhong)新(xin)入(ru)網(wang)時(shi)，則(ze)當(dang)前(qian)的(de)網(wang)絡(luo)控(kong)製(zhi)機(ji)自(zi)動(dong)將(jiang)網(wang)絡(luo)控(kong)製(zhi)權(quan)交(jiao)出(chu)，前(qian)者(zhe)將(jiang)重(zhong)新(xin)成(cheng)為(wei)網(wang)絡(luo)控(kong)製(zhi)機(ji)。
5.2 主機的工作方式
主機的工作方式分為三種：隻講方式、聽講方式、隻zhi聽ting方fang式shi。考kao慮lv到dao各ge主zhu機ji間jian可ke進jin行xing數shu據ju共gong享xiang，主zhu機ji可ke以yi冗rong餘yu備bei用yong，任ren一yi主zhu機ji不bu僅jin可ke以yi獲huo得de本ben前qian端duan機ji的de數shu據ju，而er且qie也ye可ke以yi獲huo得de其qi他ta前qian端duan機ji的de數shu據ju，主zhu機ji的de工gong作zuo方fang式shi采cai用yong聽ting講jiang方fang式shi，各ge主zhu機ji均jun有you權quan占zhan用yong總zong線xian獲huo取qu數shu據ju。
5.3 網絡運行模式
網絡運行模式有主從運行模式、循(xun)環(huan)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)。考(kao)慮(lv)到(dao)主(zhu)機(ji)數(shu)量(liang)不(bu)是(shi)很(hen)多(duo)，在(zai)循(xun)環(huan)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)中(zhong)各(ge)主(zhu)機(ji)占(zhan)用(yong)總(zong)線(xian)的(de)機(ji)會(hui)均(jun)等(deng)，便(bian)於(yu)各(ge)前(qian)端(duan)機(ji)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)數(shu)據(ju)及(ji)時(shi)送(song)到(dao)主(zhu)機(ji)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)與(yu)顯(xian)示(shi)，決(jue)定(ding)網(wang)絡(luo)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)采(cai)用(yong)循(xun)環(huan)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)。
網絡的通信方式為半雙工異步通信方式，傳輸速率為187.5KBPS，遵從TCP/IP協議。該分布式監測係統不僅在拓撲結構上是分布式，而且在地理安裝位置上也是分布式的，從而有效地運用了分布式係統“危險分散”的原則。
6 係統抗幹擾設計
電廠的發電機組處於強電磁場的工作環境，電磁幹擾很大，因此順進行係統抗幹擾設計以保證係統的可靠性，穩定性。
采取電氣隔離技術：采集前端機、通訊識配卡與網絡總線的連接經過電氣隔離，徹底避免測控電路板之間的相互幹擾和地線回流等問題。
網絡的串行通信是以峰一峰值6V的的電平和平衡差動方式傳送，從而使網絡的通訊具有很強的抗幹擾能力。
網絡總線采用屏蔽雙絞線，從而抑製電磁感應，使傳輸信號得到屏蔽。
采用終端匹配電阻，從而掏長線傳輸幹擾。
對於因強電磁場幹擾而產生的顯示器屏幕抖動，可將顯示器刷新頻率調至最大，並在顯示器上加屏蔽罩。
采取數字濾波技術、開關量的軟件抗幹擾技術。
7 結束語
該分布式計算機監測係統實現了係統網絡化，用戶界麵圖形化，數據實時化；硬件積木化，軟件模塊化。經一年多運行表明：xitongyunxingwending，kangganraonengliqiang，xinxikekaoxinggao，shoudaoyunxingrenyuandehaoping。weikexueguanlifadianshengchan，zhengquedefuzhujueceqidaolezhongyaozuoyong。gaifenbushijisuanjijiancexitongbujinshiyongyudianchang，erqieshiheyuyejin、化工等工業生產。

狀　態：離線

公司簡介
 產品目錄
 供應信息

公司名稱：	廣州智慧星科技有限公司
聯係人：	智慧星
電　　話：	020-87696007
傳　　真：	02087603605
地　　址：	廣州市東風東路751號省物料檢測大樓5樓
郵　　編：	510080
主　　頁：	http://www.cnwit.com

該廠商相關解決方案：

ATOM嵌入式工控主板在POS機中的應用方案

ATOM工控主板無風扇多接口解決方案

低功耗與無風扇電腦是嵌入式係統的最佳應用

更多方案...