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加強對檔案信息自動化系統(tǒng)管理的目的在于開發(fā)應(yīng)用,離開推進應(yīng)用水平的提高,就脫離了實際。加強管理的指導思想,一是要積極進取,開拓創(chuàng)新,爭取條件采用先進技術(shù);二是要充分掌握系統(tǒng)的綜合性、系統(tǒng)性、統(tǒng)一性,統(tǒng)籌兼顧,全面安排,調(diào)動各方面的積極性;三是要從現(xiàn)實出發(fā),循序漸進。如何提高應(yīng)用水平,需要深入考察與自動化系統(tǒng)相關(guān)的諸多方面的情況及變化趨勢,分析存在的問題,尋求解決的途徑。本文試從經(jīng)常遇到的幾個問題,闡述個人的一些看法。
一、推進自動化,必須提高檔案標準化、規(guī)范化水平
目前,檔案信息自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀是檔案標準化、規(guī)范化滯后和應(yīng)用軟件多亂,這些都嚴重影響了系統(tǒng)整體水平的提高。目前系統(tǒng)的主要矛盾不是硬件設(shè)備的缺乏,而是硬件的功能并沒有充分發(fā)揮。筆者認為對這一問題取得共識是系統(tǒng)建設(shè)思想上的一次飛躍,它使我們的觀察視野從計算機系統(tǒng)擴大到整個檔案信息管理。這一認識上的轉(zhuǎn)變給我們的啟示是:檔案信息自動化的內(nèi)涵包括檔案工作的各個方面和各個環(huán)節(jié),其中首要的是檔案業(yè)務(wù)要規(guī)范,檔案標準要建立健全和真正實施。檔案標準和規(guī)范本身也是一個系統(tǒng)工程,要推進檔案自動化建設(shè),必須抓好檔案標準化、規(guī)范化,掌握好兩者相輔相成、互相促進的辯證關(guān)系。
二、自動化建設(shè)要著眼于提高系統(tǒng)的整體水平
根據(jù)系統(tǒng)論思想和集成化要求,檔案信息自動化建設(shè)的著眼點應(yīng)是整個系統(tǒng),組成系統(tǒng)的縱向和橫向的各個節(jié)點都應(yīng)達到一定水平,并通過網(wǎng)絡(luò)加以聯(lián)通,這樣才能發(fā)揮整體優(yōu)勢,提高系統(tǒng)的綜合能力。部分節(jié)點甚至一個重要節(jié)點的障礙,都可能造成系統(tǒng)的梗阻。當然,要求每個節(jié)點的裝備水平和應(yīng)用能力齊頭并進是不現(xiàn)實的,不可能“齊步走”。鼓勵和支持先進單位提高水平,在一些單位進行較高水平的試點,以取得值得推廣的經(jīng)驗,對整個系統(tǒng)是有利的,但其基本出發(fā)點應(yīng)是為了提高系統(tǒng)的整體水平,只有少數(shù)先進的節(jié)點不可能組成先進的系統(tǒng)。
三、有重點地抓好數(shù)據(jù)庫建設(shè)
目前檔案信息自動化系統(tǒng)從總體上看仍處于由文件處理向信息管理系統(tǒng)的過渡階段,完成這一步的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)庫建設(shè)。開發(fā)和建設(shè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是國家檔案信息工程的核心和基礎(chǔ),是工程的主體。數(shù)據(jù)庫的含義是依托先進的信息技術(shù)對資料進行科學的管理和方便的使用。建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一項長期的任務(wù),要經(jīng)過由低到高、由單個到群體的循序漸進過程。經(jīng)過試點,數(shù)據(jù)庫經(jīng)驗中最主要的有:領(lǐng)導重視,統(tǒng)一認識,堅持計算機技術(shù)人員同檔案業(yè)務(wù)人員協(xié)同配合;面向應(yīng)用,建立“活庫”,以利用頻率和使用效率考核數(shù)據(jù)庫的“活性”;突出重點,由單一庫向系統(tǒng)庫發(fā)展等。當前若能把綜合數(shù)據(jù)庫的完善提高和各單位檔案目錄庫建立起來,通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接形成開放的分步式數(shù)據(jù)庫群,將使自動化系統(tǒng)效率大大提高一步。
四、慎重選定技術(shù)路線
信息技術(shù)的飛速發(fā)展成為當代技術(shù)革命的主要特征。目前,對我國檔案信息自動化工程影響最大的技術(shù)是微機工作站、服務(wù)器性能的提高,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟及數(shù)據(jù)庫技術(shù)和應(yīng)用軟件開發(fā)工具的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促使局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)以及信息高速公路的建設(shè)和開通。在信息技術(shù)發(fā)展日新月異的條件下,選擇檔案信息自動化系統(tǒng)的技術(shù)路線是十分重要的,應(yīng)當推行適應(yīng)的先進技術(shù),使經(jīng)濟效益的合理性和技術(shù)的先進性相統(tǒng)一,技術(shù)路線的選擇要符合我們的實際。檔案部門對先進技術(shù)的潛在需求很大,但現(xiàn)實的需求又往往跟不上,宏觀監(jiān)測需要的信息量和使用頻率同微觀經(jīng)濟需求有很大差別,因此不斷發(fā)生買了設(shè)備不能充分利用,建了網(wǎng)絡(luò)而傳輸量很少的情況。要實事求是地分析現(xiàn)狀,充分考慮先進技術(shù)的發(fā)展,再進行每一項具體的決策。
五、實事求是地改進管理體制
集中統(tǒng)一是管理任何社會化大生產(chǎn)所必需的方式,信息自動化這一高新技術(shù)系統(tǒng)也不例外。人機結(jié)合是自動化系統(tǒng)的建設(shè)方針,其含義為檔案業(yè)務(wù)人員直接使用微機開展工作,這亦是研究自動化系統(tǒng)管理時必須考慮的原則之一。檔案信息自動化系統(tǒng)的管理體制,要能使高度集中管理和方便使用相結(jié)合。目前我國檔案信息自動化系統(tǒng)的管理體制,同時存在集中統(tǒng)一管理不力和使用不方便的問題,主要方面是集中統(tǒng)一管理不力,這同我國檔案工作是在各專業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的和系統(tǒng)建設(shè)從“微機起步”有關(guān)。應(yīng)下決心解決分散現(xiàn)象,從管理制度上保證業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)范、標準,硬軟件的選用,上下各個層次和各專業(yè)辦公自動化等都應(yīng)納入統(tǒng)一的檔案信息自動化系統(tǒng)管理之中,實行集中統(tǒng)一管理,不能各行其是自建系統(tǒng),造成信息分割和資源浪費。也要下決心解決方便使用的問題,如長期將檔案部門的“硬任務(wù)”集中于一個部門,在檔案部門這一信息系統(tǒng)之內(nèi)再組建一個“檔案信息系統(tǒng)”,就很難提高檔案工作整體水平。建立集中統(tǒng)一管理下的分散式系統(tǒng),是較理想的模式,但這種高技術(shù)結(jié)構(gòu),必須有較強的管理能力和技術(shù)能力,不具備這些條件,從集中向分散過渡,反倒有可能退回到分散式。
六、充分發(fā)揮系統(tǒng)建設(shè)資金的使用效益
檔案自動化系統(tǒng)建設(shè)是檔案部門投資最大的項目,在資金籌集和管理使用方面,較好的做法是多渠道籌措資金,實行中央撥款、地方撥款、單位自籌和爭取外援相結(jié)合,資金使用上做到按項目管理,進行項目論證并跟蹤考核。目前存在的主要問題之一是沒有在國家和地方財政長期建設(shè)發(fā)展計劃中立項,檔案信息自動化項目資金大多通過領(lǐng)導特批解決,為此耗費了各級檔案部門領(lǐng)導很大精力?!熬盼濉苯ㄔO(shè)規(guī)劃被國家經(jīng)濟信息化聯(lián)席會議作為國家經(jīng)濟信息化優(yōu)先發(fā)展的重要工作之一,定名為“金信工程”,為檔案信息自動化系統(tǒng)列入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃打下了良好基礎(chǔ),但要落到實處,還有許多工作要做,各地也應(yīng)及早積極爭取。存在的問題之二是在資金管理上不夠科學合理,有分散和浪費現(xiàn)象。如有的項目因各種原因不能充分發(fā)揮應(yīng)有作用,這都有待于今后注意改進。
七、重視人才管理
推進檔案信息自動化的關(guān)鍵是人才。加強培養(yǎng)教育,造就一大批復合型人才的重要性,已被廣泛關(guān)注。檔案信息自動化系統(tǒng)的骨干力量是計算機技術(shù)隊伍,其素質(zhì)水平直接影響自動化水平的提高。當前有些單位的隊伍不穩(wěn),有人才流失現(xiàn)象。計算機技術(shù)人員的培養(yǎng)教育和管理是一個重要課題,要有針對性地對他們進行政治思想教育,培育其事業(yè)心和奉獻精神;有計劃組織進修,掌握信息技術(shù)的新知識;在工作條件和生活待遇上給予關(guān)心和照顧,解除其后顧之憂;研究專門人才成長和流動的規(guī)律,以形成最佳人才結(jié)構(gòu)等方面都需要給予重視。在管理上,還需要研究如何增強計算機機構(gòu)和人員的活力,例如引入競爭機制,對某些項目實行項目管理,在保證完成檔案建設(shè)的前提下,開展對社會有償服務(wù)等等。
早在上個世紀80年代,傳統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)就在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。而到了90年代中期,PLC型的DCS控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用,在工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域內(nèi)處于主導地位。本文以水泥生產(chǎn)自動化生產(chǎn)線作為研究對象,其中,該生產(chǎn)線以西門子S7-400系列控制單元作為主控系統(tǒng)的核心,現(xiàn)場通訊總線為PROFIBUSDP,并選取ET200M型號的分布式IO接口模塊和S7-300型號的信號模塊來組成控制系統(tǒng)的收集部分。在此基礎(chǔ)上,本文重點論述了面向自動化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,并分析了程序邏輯控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程,以期為相關(guān)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)提供一定的建議。
2面向自動化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案
本次設(shè)計以水泥工藝生產(chǎn)中的自動化控制系統(tǒng)作為研究對象,該現(xiàn)場單元使用了相對領(lǐng)先的DCS控制系統(tǒng),以對現(xiàn)場設(shè)備和數(shù)據(jù)實行監(jiān)視管理作為主要功能。具體而言:在該控制系統(tǒng)的中控室部分,由工程師站、操作員站硬件以及相關(guān)軟件組成。電子控制控制柜內(nèi)部包括模擬量隔離器、各種卡件、起始量的輸出、輸入繼電器、各種信號處理設(shè)備等。集散型計算機控制系統(tǒng)(DCS)是由通訊總線、控制單元、隔離設(shè)備以及通訊模塊等組成。該廠設(shè)備中存在一個中央控制室(CCS),收集石灰石破碎、熟料燒結(jié)、水泥包裝、生料調(diào)配及運輸?shù)壬a(chǎn)過程中的數(shù)據(jù),對參數(shù)的設(shè)定進行控制,并對物理設(shè)備的運行和系統(tǒng)回路進行自動控制。在中央控制室內(nèi),相關(guān)人員都能夠車間工藝參數(shù)實施操作和管理。中央控制室內(nèi)部還包括工程師站、操作員站、報警打印機以及報告打印機等部分。其中,工程師站主要任務(wù)是對邏輯程序進行修改,完成系統(tǒng)實時監(jiān)視控制以及維護的需要。通訊網(wǎng)絡(luò)是為了保證系統(tǒng)運轉(zhuǎn)安全,尤其是信號傳輸?shù)目煽浚ㄓ嵔橘|(zhì)一般以光纖為主。在現(xiàn)場控制站(FCS)方面:依據(jù)生產(chǎn)實踐的情況,該控制區(qū)域可以劃分為六個現(xiàn)場控制站,分別是原料粉磨站、石灰石破碎遠程站、燒成窯頭控制站,窯尾控制站,水泥粉磨站、水泥包裝控制站等。在現(xiàn)場控制站中,一般在低壓配電室內(nèi)安裝各個自動控制模塊,這樣有助于DCS控制系統(tǒng)的統(tǒng)一性和完整性。
3程序邏輯控制的實現(xiàn)
3.1功能說明(1)在對機組電機的開啟順序設(shè)定上主要根據(jù)機組的步狀態(tài)字,保證電機在啟動功能上符合設(shè)定的時間間隔。依據(jù)機組狀態(tài)字上的命名規(guī)定,能夠比較容易的借助機組號來匹配到對應(yīng)的步狀態(tài)字,還能夠運用步狀態(tài)字來對應(yīng)的機組號進行查詢。(2)在電機控制功能模塊對內(nèi)部邏輯完成相應(yīng)的執(zhí)行后,可以在DR管腳上輸出相應(yīng)的運算結(jié)果,而且能夠直接停止控制電機。(3)依據(jù)經(jīng)驗,電機開啟時間通常不會超過1秒,這個啟動時間比較符合于大部分電機。對于部分對啟動時間延遲具有較長要求的電機,在啟動時可以借助于延遲程序。(4)在電機聯(lián)鎖上,該電子控制系統(tǒng)存在三種聯(lián)鎖信號:分別是設(shè)備聯(lián)鎖、啟動聯(lián)鎖以及運行聯(lián)鎖。用“1”來表示連鎖滿足的含義,也就設(shè)計可以啟動;“0”則意味著不滿足,也即不可以啟動。對于啟動聯(lián)鎖,通常大型設(shè)備都只會輸出一個允許啟動的指令,把信號接入到功能模塊。在運行連鎖上,依據(jù)工藝程序,該設(shè)備前的全部主要設(shè)備都可以常規(guī)啟動,那么該設(shè)備才可以獲得啟動指令。(5)電機控制字??梢园衙恳粋€控制位共同組合為一個字節(jié),直接傳輸給功能模塊,從而更加高效、快捷。電機狀態(tài)字在編號上依據(jù)同一個規(guī)則進行統(tǒng)一編排。(6)電機的下位調(diào)試。通常該電子控制系統(tǒng)內(nèi),下位調(diào)試就是對STEP7編程進行直接調(diào)試。
3.2計算機監(jiān)控組件實現(xiàn)在整個電子控制系統(tǒng)內(nèi),邏輯程序控制系統(tǒng)獨立于計算機監(jiān)控組件,二者作為各自自主運行的控制單元。不過,由于二者都應(yīng)用SIMATIC的通訊協(xié)議與總線網(wǎng)絡(luò)后,這兩個控制單元了一定的整體性。工業(yè)以太網(wǎng)為主的通訊中介不僅可以服務(wù)于控制站與控制站間的通信,還可以作為操作站與控制站之間的穩(wěn)定介質(zhì),有助于以上不但站點之間數(shù)據(jù)的及時傳輸。在控制站點和現(xiàn)場模塊間,該系統(tǒng)主要借助于分布式IO來完成通訊需要,借助于穩(wěn)定安全的通訊總線能夠把現(xiàn)場信號及時發(fā)送給相應(yīng)的控制單元。對于該DCS的控制核大腦,主要包括了計算機監(jiān)控組件、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)以及邏輯程序控制系統(tǒng)等三個構(gòu)成部分。這意味著現(xiàn)場必須配備有必有的計算機監(jiān)控設(shè)備,在此基礎(chǔ)上DCS控制系統(tǒng)可以高效、及時、精確地完成自動化生產(chǎn)線的控制任務(wù)。
4結(jié)語
變電站綜合自動化是指利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)字信號處理(DSP)等技術(shù),實現(xiàn)對變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護以及與調(diào)度通信等綜合性自動化功能。它綜合了變電所內(nèi)除交直流電源以外的全部二次設(shè)備功能。電力系統(tǒng)進行的農(nóng)網(wǎng)改造、城網(wǎng)改造對于變電站二次系統(tǒng)的改造主要是以綜合自動化系統(tǒng)替換原有的常規(guī)二次系統(tǒng)。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平,降低運行維護成本,提高經(jīng)濟效益,向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項措施。隨著“兩網(wǎng)”改造的深入和電網(wǎng)運行水平的提高,采用變電站綜合自動化技術(shù)是計算機和通信技術(shù)應(yīng)用的方向,也是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。
2變電站自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及特點
2.1集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I/O接口,集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息,集中進行計算和處理,分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能,后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。此類結(jié)構(gòu)對監(jiān)控主機的性能要求較高,且系統(tǒng)處理能力有限,開發(fā)手段少,系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護性等方面較差,抗干擾能力不強,該結(jié)構(gòu)在早期自動化系統(tǒng)中應(yīng)用較多,目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式。
2.2分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設(shè)備,將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)分布式處理。其結(jié)構(gòu)的最大特點是采用主、從CPU協(xié)同工作方式,各功能模塊如智能電子設(shè)備(IntelligentElectronicDevice,IED)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題,提高了系統(tǒng)的實時性。
其結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴展和維護,局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu),較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來,顯示出強大的生命力。但目前,還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。
2.3分散(層)分布式結(jié)構(gòu)分散(層)分布式結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο蟆痹O(shè)計。所謂面向?qū)ο?,就是面向電氣一次回路設(shè)備或電氣間隔設(shè)備,間隔層中數(shù)據(jù)、采集、控制單元(I/O單元)和保護單元就地分散安裝在開關(guān)柜上或其他一次設(shè)備附近,相互間通過通信網(wǎng)絡(luò)相連,與監(jiān)控主機通信。目前,此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在自動化系統(tǒng)中較為流行,主要原因是:①現(xiàn)在的IED設(shè)備大多是按面向?qū)ο笤O(shè)計的,如專門的線路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線單元等,雖然有將所有保護功能綜合為一體的趨勢,但具體在保護安裝接線中仍是面向?qū)ο蟮?;②利用了現(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢,省去了大量二次接線,控制設(shè)備之間僅通過雙絞線或光纖連接,設(shè)計規(guī)范,設(shè)備布置整齊,調(diào)整擴建也很簡單,成本低,運行維護方便;③系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡(luò)魯棒性強,不依賴于通信網(wǎng)和主機,主機或1臺IED設(shè)備損壞并不影響其它設(shè)備的正常工作,運行可靠性有保證。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點是功能分散,管理集中。
分散(層)分布有兩層含義:其一,對于中低壓電壓等級,無論是I/O單元還是保護單元皆可安裝在相應(yīng)間隔的開關(guān)盤柜上,形成地理上的分散分布,如文獻[2]所示的系統(tǒng);其二,對于110kV及以上的電壓等級,即使無法把間隔單元裝在相應(yīng)的開關(guān)柜上,也應(yīng)集中組屏,在屏柜上明確區(qū)分相應(yīng)間隔對應(yīng)的單元,在物理結(jié)構(gòu)上相對獨立,以方便各間隔單元相應(yīng)的操作和維護。
3變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)的功能
3.1微機保護:是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進行保護,包括線路保護,變壓器保護,母線保護,電容器保護及備自投,低頻減載等安全自動裝置。各類保護實現(xiàn)故障記錄、存儲多套定值、適合當?shù)匦薷亩ㄖ档裙δ堋?/p>
3.2數(shù)據(jù)采集①狀態(tài)量采集:狀態(tài)量包括:斷路器狀態(tài),隔離開關(guān)狀態(tài),變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng),也可通過通信方式獲得。保護動作信號則采用串行口(RS-232或RS485)或計算機局域網(wǎng)通過通信方式獲得。②模擬量采集:常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括:各段母線電壓,線路電壓,電流和功率值。饋線電流,電壓和功率值,頻率,相位等。此外還有變壓器油溫,變電站室溫等非電量的采集。模擬量采集精度應(yīng)能滿足SCADA系統(tǒng)的需要。③脈沖量:脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖,也采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接,內(nèi)部用計數(shù)器統(tǒng)計脈沖個數(shù),實現(xiàn)電能測量。
3.3事件記錄和故障錄波測距事件記錄應(yīng)包含保護動作序列記錄,開關(guān)跳合記錄。其SOE分辨率一般在1~10ms之間,以滿足不同電壓等級對SOE的要求。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn),一是集中式配置專用故障錄波器,并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型,即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算,再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
3.4控制和操作閉鎖操作人員可通過CRT屏幕對斷路器,隔離開關(guān),變壓器分接頭,電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備,在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應(yīng)具有以下內(nèi)容:①電腦五防及閉鎖系統(tǒng)②根據(jù)實時狀態(tài)信息,自動實現(xiàn)斷路器,刀閘的操作閉鎖功能。③操作出口應(yīng)具有同時操作閉鎖功能。④操作出口應(yīng)具有跳合閉鎖功能。
3.5同期檢測和同期合閘該功能可以分為手動和自動兩種方式實現(xiàn)??蛇x擇獨立的同期設(shè)備實現(xiàn),也可以由微機保護軟件模塊實現(xiàn)。
3.6電壓和無功的就地控制無功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭,投切電容器組,電抗器組,同步調(diào)相機等方式實現(xiàn)。操作方式可手動可自動,人工操作可就地控制或遠方控制。
無功控制可由專門的無功控制設(shè)備實現(xiàn),也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護裝置測量的電壓,無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現(xiàn)。
3.7數(shù)據(jù)處理和記錄歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,它包括上一級調(diào)度中心,變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù),主要有:①斷路器動作次數(shù)②斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)③輸電線路的有功、無功,變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大,最小值及其時間。④獨立負荷有功、無功,每天的峰谷值及其時間⑤控制操作及修改整定值的記錄,根據(jù)需要,該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn),也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。
3.8系統(tǒng)的自診斷功能:系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能,自診斷信息也象被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心。
3.9與遠方控制中心的通信本功能在常規(guī)遠動‘四遙’的基礎(chǔ)上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等,其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的要求,系統(tǒng)應(yīng)具有通信通道的備用及切換功能,保證通信的可靠性,同時應(yīng)具備同多個調(diào)度中心不同方式的通信接口,且各通信口及MODEM應(yīng)相互獨立。保護和故障錄波信息可采用獨立的通信與調(diào)度中心連接,通信規(guī)約應(yīng)適應(yīng)調(diào)度中心的要求,符合國標及IEC標準。
3.10防火、保安系統(tǒng)。從設(shè)計原則而言,無人值班變電站應(yīng)具有防火、保安措施。
4變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展
變電站綜合自動化在一些新建變電站的運行中表明其技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、安全可靠,經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平,在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班,而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù),從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平,增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性,降低了變電站建設(shè)的總造價。
5結(jié)束語
通過以上分析,可以看到變電所綜合自動化對于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運行管理現(xiàn)代化,提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行水平起到了很大的促進作用,它將能大大加強電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。隨著技術(shù)的進步和硬件軟件環(huán)境的改善,它的優(yōu)越性必將進一步體現(xiàn)出來。
參考文獻:
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摘要:遠程自動化控制閘門單片機
閘門調(diào)節(jié)是灌區(qū)工程中經(jīng)常采用的手段,閘門控制的探究對于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動采集和監(jiān)測,并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T,但是在根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進行遠程自動監(jiān)測和控制方面成熟的經(jīng)驗非常少。國外非凡是歐美等先進國家在這方面已經(jīng)達到較高的水平,如美國的SRP灌區(qū)自動化澆灌系統(tǒng),可以同時采集100多點的水位、閘門開度和其他信息,通過計算機處理后,控制幾百座閘門、150多處泵站的運行。本文以國內(nèi)某大型灌區(qū)為例,對閘門的自動監(jiān)控進行了探究。
1、系統(tǒng)的總體設(shè)計
本系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),分一個主站和若干個子站,通過無線調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成一個無線通訊網(wǎng)絡(luò),對多個斷面的數(shù)據(jù)信息進行采集、傳輸、處理和控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。下位機中的傳感器把引水渠中的水位值和各閘門的開度值經(jīng)轉(zhuǎn)換后送給編碼器,編碼器對水位及閘門開度信號進行編碼,在通過避雷器將編碼信號傳給數(shù)采儀,數(shù)采儀將數(shù)據(jù)進行初步加工和處理后由無線調(diào)制解調(diào)器傳給上位機,上位機即系統(tǒng)主站,可分別和不同的子站建立聯(lián)系,查詢各測點的數(shù)據(jù),并按照用戶的要求對各閘門進行控制,下位機中的控制箱接收到此信息,經(jīng)過計算,發(fā)出控制信號自動控制閘門到一定的開度,達到自動控制的目的。
圖1閘門遠程自動監(jiān)測和控制結(jié)構(gòu)圖
2、下位機系統(tǒng)設(shè)計
設(shè)計下位機重點在于閘門自動控制箱的設(shè)計,本文提出閘門的運行控制模式,并進行可靠性處理,然后利用無線傳輸設(shè)備和上位機進行通訊,傳輸數(shù)據(jù)。
2.1下位機硬件電路設(shè)計
本系統(tǒng)采用AT89系列單片機,采用矩陣式鍵盤進行輸入數(shù)據(jù),鍵盤提供切換鍵、時間設(shè)置鍵、控制鍵三個按鍵,通過三個按鍵顯示水位、流量、閘門開度、日期和時間。切換鍵實現(xiàn)上述四個功能的轉(zhuǎn)換,時間設(shè)置鍵用于修改日期和時間,控制鍵用于對電機啟停進行控制。
2.2閘門控制系統(tǒng)設(shè)計
本系統(tǒng)下位機接收到上位機傳來的要求流量值(或水位值),當要求的流量值(或水位值)和系統(tǒng)所測的流量值(或水位值)不一致時,單片機啟鍵閉合,閘門電動裝置控制箱自動啟動電機,提升或下降閘門,當所要求的流量值(或水位值)和當前所測流量值(或水位值)相等時,單片機閉鍵閉合,電機自動停止,達到自動控制的目的。
閘門的運行控制模式有實時型控制模式和定時型控制模式兩種,在實時型控制模式中,上位機根據(jù)用戶要求的流量,利用流量—水位關(guān)系曲線把要求的流量換算成要求的水位,然后和下位機聯(lián)系,下位機接到信號后,由電動裝置控制箱控制電機的正反轉(zhuǎn),達到要求時停止轉(zhuǎn)動。定時控制模式要求用戶輸入所期望的流量值和要求閘門動作的時間,下位機的控制箱在規(guī)定的時間里自動開啟和關(guān)閉閘門,進行控制。
2.3無線通訊設(shè)備SRM6100調(diào)制解調(diào)器
SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器原是美國Data-LincGroup公司生產(chǎn)的軍用產(chǎn)品,現(xiàn)應(yīng)用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行無線通訊方法,在2.4GHz-2.483GHz頻段應(yīng)用智能頻譜跳頻技術(shù),在無阻擋物的情況下,兩調(diào)制解調(diào)器之間的通訊距離可達32.18公里,可實現(xiàn)PLC(可編程控制器)和工作站之間的無線連接。SRM6100應(yīng)用跳頻,擴頻和32位誤碼矯正技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。無需昂貴的射頻點檢測技術(shù)。射頻數(shù)據(jù)傳輸速率為188kbps。并且不需要FCC點現(xiàn)場許可證。SRM6100支持多種組態(tài),包括點對點通訊和多點通訊。多點通訊對子站數(shù)目無限制。并且SRM6100可做為中繼器工作,以達到擴展通訊距離或克服阻擋物通訊的目的。
2.4下位機可靠性處理
為了精確控制電動閘門的關(guān)閉,避免電動閘門在工作中出現(xiàn)過載破壞或關(guān)閉不嚴的現(xiàn)象,本系統(tǒng)在電動軸上安裝了轉(zhuǎn)矩傳感器,用來監(jiān)測閘門輸出軸的轉(zhuǎn)動力矩,以判定閘門是否關(guān)嚴、是否被卡住。閘門電動裝置用于檢測和控制閘門的開度,本系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動軸上安裝了光電碼盤,考慮到閘門可能出現(xiàn)頻繁的正反轉(zhuǎn)交替,為了避免錯位和丟碼,采用雙光耦技術(shù),光耦輸出的兩路信號經(jīng)74221雙單穩(wěn)觸發(fā)器進行整形,89C51的INT0和INT1對其進行計數(shù)、計時,并判定轉(zhuǎn)動方向,計算閘門開度。電動閘門在工作中若出現(xiàn)異?,F(xiàn)象,系統(tǒng)會自動報警,切斷電機電源并顯示故障情況。
2.5下位機軟件設(shè)計
下位機的軟件設(shè)計分為閘門自動裝置控制箱程序設(shè)計和串行口中斷服務(wù)程序設(shè)計兩部分。閘門自動裝置控制箱程序設(shè)計主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、按鍵操作等功能,串行口中斷服務(wù)的程序完成下位機向上位機數(shù)據(jù)的傳送和用戶設(shè)定參數(shù)的接收??刂葡涑绦虻闹骺驁D如下摘要:
圖2、閘門自動控制程序流程圖
3、上位機設(shè)計
上位機的軟件部分采用VB6.0為開發(fā)工具,將各個功能模塊化,分別解決相應(yīng)新問題,再將各個模塊組裝,構(gòu)成上位機軟件系統(tǒng)的核心,上位機軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示,通信模塊位于最底層,其余模塊功能的實現(xiàn)都直接或間接建立在此模塊的基礎(chǔ)上,本文利用VB的API函數(shù)編寫串口通訊程序,程序的框圖如圖4所示。數(shù)據(jù)管理模塊的主要功能就是為水位、流量、閘位等建立數(shù)據(jù)庫,并對其進行管理。
圖3、上位機軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖4、通信模塊程序流程圖
4、結(jié)語
本文以國內(nèi)某灌區(qū)為例,全面分析了灌區(qū)閘門自動化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計,對其軟件開發(fā)和硬件選擇作了全面闡述,并總結(jié)了提高自動化系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗,為提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平提供了有利的工具,具有較高的使用價值和廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻摘要:
[1、水利水文儀器介紹,水利部南京水利水文自動化探究所,1997。
1智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)建框架
1.1智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)框圖(圖1)
1.2智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)
簡要介紹上圖為智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)框圖,在智能建筑監(jiān)控系統(tǒng)中,監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對六個子系統(tǒng)(照明、供配電、冷熱源、空調(diào)、給排水、電梯)的監(jiān)控,并可控制其運行。由中央控制器統(tǒng)一全分布式控制運行,但由于每個子系統(tǒng)都由路由器分開,所以也可獨立運行,控制系統(tǒng)涉及智能建筑各個系統(tǒng)設(shè)備自動化控制,可實現(xiàn)高檢測功能。
1.3各設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)應(yīng)該實現(xiàn)的功能
1.3.1供配電系統(tǒng)
主要功能為智能建筑提供電力。樓層配電設(shè)備分布在各樓層,電設(shè)備一般放置在建筑底層。監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對配電設(shè)備運行參數(shù)、配電電源、每個電源蓄電池的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)變化進行監(jiān)控,同時對各樓層電設(shè)備電源運行狀態(tài)進行監(jiān)控,若發(fā)生故障會產(chǎn)生警報并記錄故障數(shù)據(jù)。
1.3.2照明系統(tǒng)
主要功能是為智能建筑照明。其設(shè)備建設(shè)于建筑物的各個平面上,方便實現(xiàn)各角度全方位照明。照明監(jiān)控分為室內(nèi)和室外兩部分,室外照明分為公共照明部分,通過監(jiān)控可根據(jù)室外照度值設(shè)定開關(guān)時間,也可通過更改程序?qū)崿F(xiàn)不同照明燈具的啟動時間。室內(nèi)照明監(jiān)控可通過監(jiān)控數(shù)據(jù),采用總線控制方式,設(shè)定程序?qū)Σ煌瑘鼍伴_啟不同的照度。
1.3.3冷熱源系統(tǒng)
為智能建筑供給冷源和熱源,其噪音較大,設(shè)備一般置于建筑底層地下室內(nèi)。通過對冷熱源系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和冷熱源供給量的監(jiān)控和分析,可通過程序控制實現(xiàn)不同季節(jié)冷熱源供給量和供給時間。
1.3.4空調(diào)系統(tǒng)
保障智能建筑的環(huán)境溫度處于適宜狀態(tài),空調(diào)設(shè)備一般置于各樓層高處位置,地下室也可以配置。控制子系統(tǒng)主要對空調(diào)機組、風機盤管的工作參數(shù)和運行狀態(tài)進行監(jiān)測,并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析,控制和設(shè)定主機房的溫度、濕度和運行時間。同時監(jiān)測子系統(tǒng)還具備空調(diào)漏水監(jiān)視功能,可有效實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的漏水監(jiān)測和控制。
1.3.5給排水系統(tǒng)
既能為智能建筑提供水源,又能排除建筑產(chǎn)生的污水,排水設(shè)備一般置于建筑物的地下室或建筑頂層,也可設(shè)置在樓宇夾層位置。監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)控水泵的工作狀態(tài),并對水池的液位隨時檢測,當設(shè)備出現(xiàn)故障或者水池液位異常時,子監(jiān)控系統(tǒng)就會向中央控制器發(fā)出報警信號,并將故障數(shù)據(jù)記錄反饋,自動顯示故障發(fā)生區(qū)域和故障詳細情況。1.3.6電梯系統(tǒng)是為高層建筑提供上下交通的便利系統(tǒng),設(shè)備一般置于建筑的垂直豎井內(nèi)。電梯監(jiān)控子系統(tǒng)主要實現(xiàn)對電梯設(shè)備運行狀態(tài),監(jiān)視電梯啟動、停止、方向等,動態(tài)顯示出電梯實時狀況,一旦發(fā)生故障,監(jiān)控系統(tǒng)會對電梯設(shè)備電動機、電磁制動器等進行檢測,自動報警并顯示故障地點、狀態(tài)、時間等信息,并將故障記錄記憶并反饋給中央控制器。
2建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)設(shè)計要素
2.1各監(jiān)控子系統(tǒng)控制功能參數(shù)明細
將上文中所述設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)功能要求進行統(tǒng)計和匯總,確認各子系統(tǒng)監(jiān)控點的分布位置和分布數(shù)量,將子系統(tǒng)的監(jiān)控點設(shè)置類型、數(shù)量、相關(guān)設(shè)備、安裝需求、使用地點等詳細列出,并備份保留。依據(jù)各子監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備實際特點,以系統(tǒng)高效性、可靠性、實用性為前提,以滿足子系統(tǒng)功能需求為標準,以建筑設(shè)備自動控制系統(tǒng)設(shè)計的節(jié)能環(huán)保為核心,以建筑設(shè)備維護保養(yǎng)便捷性和低成本性為主要指標,詳細將設(shè)備子系統(tǒng)的各種功能參數(shù)、控制參數(shù)、技術(shù)參數(shù)列出并進行歸檔,為日后整體系統(tǒng)搭建安裝提供依據(jù)。
2.2監(jiān)控系統(tǒng)控制器、傳感器和執(zhí)行器的確定
按照監(jiān)控系統(tǒng)被控設(shè)備的控制標準和監(jiān)控點數(shù)量,結(jié)合安裝現(xiàn)場實際情況,對現(xiàn)場控制點進行設(shè)置和篩選,設(shè)計出被控設(shè)備安裝現(xiàn)場控制器控制區(qū)域內(nèi)部的監(jiān)控點分布圖,并根據(jù)實際要求確定選擇現(xiàn)場控制器。除了現(xiàn)場控制器,還要確定現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器使用標準,傳感器和執(zhí)行器是對被監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的基本組成部分,傳感器可監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)變化,執(zhí)行器對此進行分析和反饋,可以說兩者在自動監(jiān)控系統(tǒng)中屬于核心構(gòu)件。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備特性,對關(guān)鍵設(shè)備要采用高精度和高可靠性的智能型傳感器和執(zhí)行器,以提高整個自動化系統(tǒng)的控制質(zhì)量。非關(guān)鍵設(shè)備上可以采用傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器,如此可減少成本,降低整個系統(tǒng)造價。
2.3建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智能建筑設(shè)備自動化監(jiān)控系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建如上圖2所示,建筑設(shè)備LON現(xiàn)場總線設(shè)備自動化控制系統(tǒng)是現(xiàn)實意義上實現(xiàn)了分布式監(jiān)控。此系統(tǒng)不同類型的控制器節(jié)點都具備高智能化特性和網(wǎng)絡(luò)通訊能力。由于控制器各節(jié)點具備通訊能力,能夠使節(jié)點與節(jié)點之間實現(xiàn)相互通訊功能,構(gòu)成完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)中的控制機構(gòu)和管理機構(gòu)可以通過總線現(xiàn)場連接為一個整體,彼此之間可以相互協(xié)作,共同完成自動化監(jiān)控任務(wù),兩者可實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)和信息的共享。
2.4建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)硬件支持
智能建筑自動化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建必須有硬件支持,在硬件方面,主要選用以下器件:中央監(jiān)控器(計算機,監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分,處理子系統(tǒng)反饋的綜合數(shù)據(jù)下達控制指令);監(jiān)控顯示屏(將監(jiān)控圖像實時顯示,便于觀察和分析故障狀況);鍵盤(更改程序或設(shè)定程序,典型的輸入設(shè)備);鼠標(輸入設(shè)備);不間斷電源(為監(jiān)控中央系統(tǒng)和子系統(tǒng)供電,保障監(jiān)控系統(tǒng)不間斷運行,保證整體系統(tǒng)的可靠性);網(wǎng)絡(luò)路由器(中繼器、橋接器、配置型路由器等聯(lián)合使用,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分布);控制總線(無屏蔽雙絞線、控制總線LON);控制節(jié)點(視具體情況而定)。
2.5建筑設(shè)備自動化監(jiān)控系統(tǒng)軟件支持
建筑設(shè)備自動化中央監(jiān)控器軟件功能具備操作級別和身份識別管理功能。軟件系統(tǒng)采用8位通行字進行鑒別和管理,對操作人員實現(xiàn)權(quán)限設(shè)置,只允許有權(quán)限操作人員在一定范圍內(nèi)進行數(shù)據(jù)瀏覽,并對訪問者身份信息、訪問時間、訪問內(nèi)容進行識別和記錄,且具備交互式菜單,為操作人員提供清晰的數(shù)據(jù)目錄,節(jié)省操作時間,便于高效作業(yè);中央控制系統(tǒng)設(shè)計還具備邏輯格式數(shù)據(jù)顯示功能,可描述短語、數(shù)值、單位等數(shù)據(jù),對不正常數(shù)據(jù)報警顯示;具有高效數(shù)據(jù)分離終端,控制特定數(shù)據(jù)在特定端口運行,只允許一個操作人員或打印機進行處理;具備特殊指令操作功能,響應(yīng)命令,邏輯顯示并進行標識。
3結(jié)束語