引言

　　衡量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)就是系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性定邪。因而系統(tǒng)研制過(guò)程中快挡，必須在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件結(jié)構(gòu)买臣、軟件結(jié)構(gòu)和抗干擾措施等方面充分將現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合现蹂，提高系統(tǒng)的整體性能。

1 概述

　　目前我國(guó)火電廠300MW以上的大型機(jī)組大多都采用國(guó)外的DCS系統(tǒng)术陶，這些系統(tǒng)造價(jià)昂貴凑懂，對(duì)于100MW中型機(jī)組不適用，并且100MW中型機(jī)組以往都是采用常規(guī)儀表檢測(cè)梧宫、顯示接谨。采用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)組的模擬量和開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可取代以往的部分常規(guī)模擬儀表和數(shù)字儀表祟敛，縮小運(yùn)行人員的監(jiān)視范圍疤坝，而且計(jì)算機(jī)提供的信息比常常規(guī)儀表更準(zhǔn)確、更直觀馆铁、更集中跑揉。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性埠巨、減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度历谍，創(chuàng)想聯(lián)合為一火電廠3臺(tái)100MW機(jī)組設(shè)計(jì)、安裝了分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)辣垒。

　　衡量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)就是系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性望侈。因而系統(tǒng)研制過(guò)程中，必須在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)勋桶、硬件結(jié)構(gòu)猛疗、軟件結(jié)構(gòu)和抗干擾措施等方面充分將現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，提高系統(tǒng)的整體性能牛跷。

2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　被控對(duì)象是3臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組定合，在進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到以后系統(tǒng)的擴(kuò)展及有關(guān)部門(mén)需求的增加叛榆，沒(méi)有采用集中式的主機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)喂惜，決定用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以便擴(kuò)充和設(shè)備的更新码遥；進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)選型論證時(shí)服半，考慮到系統(tǒng)擴(kuò)充及維護(hù)的簡(jiǎn)易性，決定選用總線(xiàn)形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)：為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性班粥、可靠性滤灸，沒(méi)有采用單主機(jī)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)怪褐，采用多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。

　　采用多主機(jī)分布式監(jiān)測(cè)方式尝鬓，它具有以下特點(diǎn)：

　　適應(yīng)能力強(qiáng)瞻绝，可以通過(guò)選用適當(dāng)數(shù)量的上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集站來(lái)構(gòu)成相應(yīng)規(guī)模的系統(tǒng)玖瘸，便于擴(kuò)展秸讹。

　　可靠性高，某個(gè)主機(jī)或采集站出現(xiàn)故障雅倒，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的其他主機(jī)或采集站造成影響璃诀。當(dāng)一個(gè)采集站出現(xiàn)故障時(shí)，只影響本采集站的功能蔑匣。當(dāng)一個(gè)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)劣欢，可由其他主機(jī)“代管”。

　　實(shí)時(shí)響應(yīng)性好裁良，各個(gè)數(shù)據(jù)采集站之間是真正“并行”工作凿将，因此，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)性好价脾。

　　與單主機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比牧抵，不易造成“瓶頸”現(xiàn)象。

　　整個(gè)系統(tǒng)上位機(jī)選用工控機(jī)侨把，下位機(jī)選用智能測(cè)控前端犀变，每臺(tái)上位機(jī)配有1臺(tái)UPS，主控室和集控室分別配1臺(tái)打印機(jī)秋柄。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示考叽。

3 軟件設(shè)計(jì)

　　在本軟件設(shè)計(jì)中，開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用WindowsNT主渤。為保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性连碎，充分利用匯編語(yǔ)言實(shí)時(shí)功能強(qiáng)，而高級(jí)語(yǔ)言運(yùn)算能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)瘪叉，采用MSVB5.0和8088匯編語(yǔ)言混合編程方式弧哥。匯編語(yǔ)言執(zhí)行速度快，且能有效地控制硬件裤能，因此返引，采用匯編語(yǔ)言子程序來(lái)完成數(shù)據(jù)采集、通信等工作勿玖。利用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)完成上位機(jī)的數(shù)據(jù)處理隔每、顯示、打印等工作场比。

　　整個(gè)軟件系統(tǒng)由四部分組成贼酵，即網(wǎng)絡(luò)初始化程序糙笛，數(shù)據(jù)采集程序，數(shù)據(jù)通信程序烛愧，數(shù)據(jù)處理與管理程序油宜，各子程序采用模塊化設(shè)計(jì)。

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　　3.1 網(wǎng)絡(luò)初始化程序

　　網(wǎng)絡(luò)初始化程序?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化怜姿，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)慎冤、網(wǎng)卡（通信適配卡）和采集前端機(jī)的工作方式，確定網(wǎng)卡是否允許越限中斷沧卢，是否允許事件中斷蚁堤，是否自動(dòng)查詢(xún)前端，選擇網(wǎng)絡(luò)工作方式：循環(huán)或主從方式但狭。給各主機(jī)的工作方式：只聽(tīng)或聽(tīng)講披诗。對(duì)閃端采集機(jī)的工作模式、采樣周期立磁、通道個(gè)數(shù)等進(jìn)行設(shè)定呈队。

　　3.2 數(shù)據(jù)采集程序

　　數(shù)據(jù)采集程序用于現(xiàn)場(chǎng)采樣，裝配在采集站中唱歧。生產(chǎn)過(guò)程的信號(hào)有模擬量和數(shù)字量?jī)深?lèi)宪摧。數(shù)字量包括開(kāi)關(guān)量和脈沖量二種。開(kāi)關(guān)量有掃描型和中斷型之分轴艇。對(duì)不同的實(shí)時(shí)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)成相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件谊阐，分別完成從相關(guān)設(shè)備采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理以組織成供通信軟件傳送的格式婆掐。

　　3.3 數(shù)據(jù)通信參數(shù)

　　數(shù)據(jù)通信程序由數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和接收模塊構(gòu)成它蛔。它實(shí)際上是單片機(jī)之間的（通信適配卡與采集站都是以單片機(jī)為核心構(gòu)成的）通信。通信適配卡發(fā)送上位機(jī)對(duì)采集站的命令呜紊；接收采集站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)首袍，供上位機(jī)調(diào)用。

　　3.4 數(shù)據(jù)處理與管理程序

　　數(shù)據(jù)處理與管理程序主要包括數(shù)據(jù)獲取程序碧碉，和組態(tài)管理程序衰呢。數(shù)據(jù)獲取程序通過(guò)調(diào)用網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，獲取下位機(jī)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)炒肚，同時(shí)用DDE（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換）方式傳送給工控組態(tài)管理程序猪出。組態(tài)管理程序主要有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)酱赘，流程畫(huà)面組態(tài)鬓催。它完成數(shù)據(jù)存貯，顯示恨锚，報(bào)警宇驾，打印倍靡，提供用戶(hù)畫(huà)面，和分析計(jì)算课舍。數(shù)據(jù)存貯部分包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，報(bào)表數(shù)據(jù)筝尾，調(diào)整報(bào)警限數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)捡需；數(shù)據(jù)顯示部分包括對(duì)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)提供各種圖形顯示忿等；用戶(hù)界面采用流行的DCS圖形界面顯示栖忠，和簡(jiǎn)潔的功能鍵操作提示，所提示的主要操作有圖號(hào)切換、站號(hào)切換等狸相，以及一些輔助性操作薛匪，如：系統(tǒng)在線(xiàn)幫助荡档，值班員登錄等腥默；數(shù)據(jù)處理主要包抱燃煤量計(jì)算、發(fā)電量計(jì)算等俭般。

4 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

　　數(shù)據(jù)圖形顯示：包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示、歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示（顯示的時(shí)間區(qū)間可改變）雕零、棒狀圖顯示翎味、流程圖顯示斟漏。

　　數(shù)據(jù)查詢(xún)：可查詢(xún)兩個(gè)月前的歷史數(shù)據(jù)記錄民逾、報(bào)警記錄等存研。

報(bào)表打拥婺：包括報(bào)警記錄打印、月報(bào)表苦厅、輪值信息打印、燃煤量報(bào)表拧廊、發(fā)電量報(bào)表打印监徘。

　　人工輸入：為了滿(mǎn)足一些數(shù)據(jù)的特殊要求卦绣，運(yùn)行人員每隔一小時(shí)將一些數(shù)據(jù)從鍵盤(pán)上輸入到人工輸入一覽表中耐量。

　　在線(xiàn)分析：包括發(fā)電量分析、燃煤量分析廊蜒、事故分析等趴拧。

　　權(quán)限設(shè)定：為了更好地維護(hù)系統(tǒng)山叮，對(duì)不同的操作站設(shè)定不同的權(quán)限著榴，一些高級(jí)的操作只有工程師站或管理員站獨(dú)用，而操作員站只進(jìn)行日常的運(yùn)行屁倔、維護(hù)操作。并且不同的操作級(jí)別設(shè)定不同的密碼蛹暗，不同的操作站只能登錄相應(yīng)級(jí)別的權(quán)限噪终。

　　系統(tǒng)對(duì)時(shí)與更改時(shí)間：由于本系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)坑哥，需要保持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)間一致痒蛇。權(quán)限為管理員站的操作站可進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)時(shí)和更改系統(tǒng)時(shí)間弦途。系統(tǒng)對(duì)時(shí)以網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)的時(shí)間為準(zhǔn)俺下。

　　與廠級(jí)管理信息系統(tǒng)（MIS）相接：在上位機(jī)任一PC總線(xiàn)插槽插入-LAN網(wǎng)卡與廠級(jí)MIS相連接，將發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)信息傳至廠級(jí)管理機(jī)構(gòu)抡广。

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5 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

　　5.1 網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)

　　本分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主機(jī)與前端公掰，主機(jī)與主機(jī)之間的通信均通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)完成，因此肿夜，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理才能使網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)運(yùn)行桶求。

　　各臺(tái)主機(jī)中由編號(hào)最小的主機(jī)（1#）作為網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理色查，當(dāng)它從網(wǎng)絡(luò)中退出（下電或故障）時(shí)薯演，則下一個(gè)編號(hào)的聽(tīng)講主機(jī)（2#）自動(dòng)成為新的網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)以保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，以此類(lèi)推下去秧了，從而達(dá)到主機(jī)冗余備用的功能。當(dāng)原來(lái)的網(wǎng)控機(jī)重新入網(wǎng)時(shí)验毡，則當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)自動(dòng)將網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)交出衡创，前者將重新成為網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)。

　　5.2 主機(jī)的工作方式

　　主機(jī)的工作方式分為三種：只講方式璃氢、聽(tīng)講方式哟玷、只聽(tīng)方式一也〕补眩考慮到各主機(jī)間可進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，主機(jī)可以冗余備用椰苟，任一主機(jī)不僅可以獲得本前端機(jī)的數(shù)據(jù)，而且也可以獲得其他前端機(jī)的數(shù)據(jù)跷塘，主機(jī)的工作方式采用聽(tīng)講方式苗鸦，各主機(jī)均有權(quán)占用總線(xiàn)獲取數(shù)據(jù)。

　　5.3 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式

　　網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式有主從運(yùn)行模式外羽、循環(huán)運(yùn)行模式÷骷考慮到主機(jī)數(shù)量不是很多枕褂，在循環(huán)運(yùn)行模式中各主機(jī)占用總線(xiàn)的機(jī)會(huì)均等奇忆，便于各前端機(jī)采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)送到主機(jī)進(jìn)行處理與顯示，決定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式采用循環(huán)運(yùn)行模式巩烤。

　　網(wǎng)絡(luò)的通信方式為半雙工異步通信方式，傳輸速率為187.5KBPS铡喊，遵從TCP/IP協(xié)議喝撒。該分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上是分布式，而且在地理安裝位置上也是分布式的讳苦，從而有效地運(yùn)用了分布式系統(tǒng)“危險(xiǎn)分散”的原則。

6 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

　　電廠的發(fā)電機(jī)組處于強(qiáng)電磁場(chǎng)的工作環(huán)境吩谦，電磁干擾很大，因此順進(jìn)行系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)以保證系統(tǒng)的可靠性式廷，穩(wěn)定性咐扭。

　　采取電氣隔離技術(shù)：采集前端機(jī)滑废、通訊識(shí)配卡與網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)的連接經(jīng)過(guò)電氣隔離蝗肪，徹底避免測(cè)控電路板之間的相互干擾和地線(xiàn)回流等問(wèn)題。

　　網(wǎng)絡(luò)的串行通信是以峰一峰值6V的的電平和平衡差動(dòng)方式傳送，從而使網(wǎng)絡(luò)的通訊具有很強(qiáng)的抗干擾能力辛馆。

　　網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)采用屏蔽雙絞線(xiàn)，從而抑制電磁感應(yīng)豁延，使傳輸信號(hào)得到屏蔽。

　　采用終端匹配電阻简揍，從而掏長(zhǎng)線(xiàn)傳輸干擾士挽。

　　對(duì)于因強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾而產(chǎn)生的顯示器屏幕抖動(dòng)，可將顯示器刷新頻率調(diào)至最大您脂，并在顯示器上加屏蔽罩。

　　采取數(shù)字濾波技術(shù)电动、開(kāi)關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)蛀田。

7 結(jié)束語(yǔ)

　　該分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化褂洽，用戶(hù)界面圖形化乖阐，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化痛祈；硬件積木化亦誊，軟件模塊化。經(jīng)一年多運(yùn)行表明：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定暴撼，抗干擾能力強(qiáng)，信息可靠性高诉儒，受到運(yùn)行人員的好評(píng)葡缰。為科學(xué)管理發(fā)電生產(chǎn)，正確的輔助決策起到了重要作用泛释。該分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅適用于電廠，而且適合于冶金温算、化工等工業(yè)生產(chǎn)怜校。

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