數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

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1、第一章數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)第一節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)近年來(lái)，世界各國(guó)的火力發(fā)電設(shè)備發(fā)展方向是采用高參數(shù)大容量的單元式機(jī)組。機(jī)組容量越大，熱力系統(tǒng)越復(fù)雜，需要監(jiān)視的參數(shù)和操作的對(duì)象也就越多。特別是在機(jī)組的啟停和事故處理過(guò)程中，機(jī)組處于不穩(wěn)定的狀態(tài)下工作，各種參數(shù)不斷迅速變化，在同一瞬間需要同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)參數(shù)的監(jiān)視和操作，甚至有時(shí)要求運(yùn)行人員在幾分鐘內(nèi)完成幾十個(gè)操作動(dòng)作，稍有貽誤就容易造成重大事故。以一臺(tái)300MW機(jī)組為例，它需要監(jiān)視的項(xiàng)目在900～1100點(diǎn)左右，如此多的數(shù)據(jù)如果用常規(guī)儀表去監(jiān)視和測(cè)量，無(wú)論是在設(shè)計(jì)還是在運(yùn)行上都有相當(dāng)大的困難，一方面將使控制盤(pán)的尺寸大幅度增加，另一

2、方面會(huì)給運(yùn)行人員的監(jiān)盤(pán)造成極大困難，勞動(dòng)強(qiáng)度大，更易造成誤操作，直接威協(xié)機(jī)組的安全運(yùn)行。為了改變這一狀況，在國(guó)內(nèi)外大型火力發(fā)電機(jī)組上都廣泛采用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DataAcquisitionSystem簡(jiǎn)稱DAS)，或者將其稱為計(jì)算機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集監(jiān)視和處理系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可采用小型機(jī)、單臺(tái)微型機(jī)、或多臺(tái)微型機(jī)構(gòu)成。一、小型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以小型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的典型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖6-1所示。小型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用雙總線式結(jié)構(gòu)，即內(nèi)存總線與I/O總線分開(kāi)。系統(tǒng)中所有的過(guò)程變量經(jīng)過(guò)程通道連接

3、在I/O總線上，其中包括各種模擬量輸入、開(kāi)關(guān)量輸入、脈沖量輸入、模擬量輸出、開(kāi)關(guān)量輸出等。在I/O總線上還掛有專用接口，用以連接其它計(jì)算機(jī)裝置或系統(tǒng)。在I/O總線上掛有硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，用以存貯操作系統(tǒng)、各種文件及數(shù)據(jù)。磁盤(pán)由專門(mén)的文件管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。主要人機(jī)聯(lián)系設(shè)備有：運(yùn)行人員操作臺(tái)、工程師操作臺(tái)和程序員操作臺(tái)，亦掛在I/O總線上。由小型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）由于小型機(jī)一般設(shè)有專門(mén)的I/O總線和I/O處理機(jī)，所以它與外部或外圍設(shè)備交換的信息可以由I/O處理機(jī)進(jìn)行處理，這樣就可以加快I/O處理的速度和提高外設(shè)與主機(jī)之間工作的并行程度。（2）小型計(jì)算機(jī)具有較高的

4、運(yùn)算速度和處理能力，可以進(jìn)行大量的、復(fù)雜的運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，因此，規(guī)模比較大和運(yùn)算比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以采用小型機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)。（3）小型計(jì)算機(jī)具有比較強(qiáng)的外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)能力，因此可以滿足各種不同層次的數(shù)據(jù)處理要求。（4）小型計(jì)算機(jī)一般配有比較完善的指令系統(tǒng)，而且能夠支持多種高級(jí)語(yǔ)言，具有更加完善的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。圖6-1小型計(jì)算機(jī)DAS系統(tǒng)框圖一、微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖6-2所示。微型計(jì)算機(jī)DAS系統(tǒng)一般采用單總線結(jié)構(gòu)，目前比較流行的總線有STD總線、S100總線、MULTIBUS總線、APPLEⅡ總線、IBM-PC總線等。所有的過(guò)程I/O都

5、經(jīng)過(guò)相應(yīng)的模件送入系統(tǒng)，這一點(diǎn)同小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)差別不大。但由于沒(méi)有I/O處理機(jī)，所以一切I/O操作都要由CPU去管理。在這種類(lèi)型的系統(tǒng)中，常用的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備有CRT、鍵盤(pán)和打印機(jī)。另外，系統(tǒng)一般不設(shè)程序員操作臺(tái)，程序員同工程師合用一臺(tái)終端設(shè)備。在更小的系統(tǒng)中，所有的工作均在運(yùn)行員用CRT和鍵盤(pán)上進(jìn)行。微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)是：（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，能夠滿足中、小規(guī)模數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求；（2）微型計(jì)算機(jī)對(duì)環(huán)境的要求不像小型機(jī)那樣苛刻，能夠在比較惡劣的環(huán)境下工作；（3）微型計(jì)算機(jī)的價(jià)格低廉，可降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的投資，即使是比較小的系統(tǒng)，也可以采用它；（4）采用微型計(jì)

6、算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以作為分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個(gè)基本組成部分進(jìn)一步擴(kuò)充。（5）微機(jī)的應(yīng)用有比較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，各種I/O模板及應(yīng)用軟件都比較齊全，便于使用，便于維修。圖6-2微型計(jì)算機(jī)DAS系統(tǒng)框圖一、分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖6-3所示。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，它由若干個(gè)“站”和通訊網(wǎng)絡(luò)組成。“站”一般可分為三類(lèi)：數(shù)據(jù)采集站、運(yùn)行員操作站和工程師操作站。事實(shí)上，一個(gè)分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配上基本控制站以后，就可形成分散控制系統(tǒng)，所以有關(guān)分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的其他問(wèn)題，如通信問(wèn)題、人機(jī)接口問(wèn)題、系統(tǒng)組態(tài)問(wèn)題都與分散控制系統(tǒng)基本相同。分布式

7、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：（1）系統(tǒng)的適應(yīng)能力強(qiáng)無(wú)論是大規(guī)模的系統(tǒng)，還是中小規(guī)模的系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)都能夠適應(yīng)，因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)選用適當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)采集站以及適當(dāng)數(shù)量的運(yùn)行員操作站來(lái)達(dá)到此目的。小型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)DAS系統(tǒng)就不是這樣，一個(gè)小型計(jì)算機(jī)DAS系統(tǒng)用于小規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程顯得大材小用，而一個(gè)微型計(jì)算機(jī)DAS系統(tǒng)用于大規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程則顯得力不從心。（2）系統(tǒng)的可靠性高由于采用了多個(gè)以微處理機(jī)為核心的智能裝置，所以它不像小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)那樣，一旦CPU發(fā)生故障，就會(huì)造成整個(gè)DAS系統(tǒng)癱瘓。某個(gè)