８９３智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡及其在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

摘要：本文介紹了893智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡的結構、性能特點以及在電力企業(yè)計算機監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)中的應用，討論了電力企業(yè)計算機監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本內容。

關鍵詞：智能前端；數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡；監(jiān)控管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)33-1303-02

Intelligent Data Collector Network and Apply on Supervise System

SHEN Jin-xing

(School of Computer Science Guangdong Polytechnic Normal University， Guanzhou 510665，China)

Abstract: This paper introduces the structure and characteristic of the 893 intelligent data collector network and applies on the supervisor system in the enterprise of electric. It discusses basic content of the computer supervisor system in the enterprise of electric.

Key words: Intelligent Data Collector; Network; Supervise Management System

1 引言

893網(wǎng)絡是一種高性能、高速度、高可靠且完全分散的現(xiàn)場總線型遠程智能I/O系統(tǒng)。它主要適用于電力、石油、化工、鋼鐵、冶金等工業(yè)現(xiàn)場和其它惡劣條件下的測點多而分散的模擬量信號、數(shù)字量信號和電氣量信號等信號的連續(xù)高精度測量和反饋控制[1]。產品具有測控精度和分辨率高，抗干擾能力強，通訊速率快，傳輸距離遠，智能化程度高，使用簡單靈活，安裝維護方便等一系列優(yōu)點，是人們對生產過程和重大設備進行運行監(jiān)控，安全分析，故障診斷和實施優(yōu)化控制的得力助手和理想工具[3]。

某電力企業(yè)在原有設備的基礎上采用893網(wǎng)絡進行計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造。采用Windows環(huán)境下的面向對象的編程思想進行開發(fā)，界面清晰直觀，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，操作簡單方便。促進了全廠的安全經(jīng)濟運行。

2 893網(wǎng)絡總體結構

893-網(wǎng)絡采用總線性拓撲結構。所有智能前端和主機均通過各自的通訊接口連接到通訊總線上，總線分單總線和冗余總線兩種形式，通訊介質采用屏蔽雙絞電纜。主機和智能前端可以位于網(wǎng)絡的任意部位。網(wǎng)絡拓撲結構示意圖如右圖1。

3 893網(wǎng)絡主要性能特點

3.1 實現(xiàn)了真正的分布式系統(tǒng)

該網(wǎng)絡系統(tǒng)的主機主要采用IBM-PC總線型系列工控機（兼容機）。也可采用其它類型的計算機或DCS系統(tǒng)的工作站單元。通過不同的通訊適配卡，可與不同的主機連接，構成多主機或單主機網(wǎng)絡。可掛接多臺遠程智能前端，基本網(wǎng)絡容量（不加中繼器）可達1000多個輸入/輸出信號，通訊速率可由軟件設定，在不同的通訊速率下，基本通訊距離可達800--3000M，通過中繼器還可擴展。

圖1

所有監(jiān)控主機與各級智能前端均可以通過各自的通訊接口掛在一根作為網(wǎng)絡通訊線的屏蔽雙絞電纜上，以保證整個網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)測量和輸出控制的實時性。監(jiān)控主機與各級智能前端可位于網(wǎng)絡的任意位置，測量前端IDCB采用全密封的模塊化結構形式，具有極強的防塵、防潮、防震能力，并具有體積小、重量輕的特點。這給設備安裝和現(xiàn)場布線帶來了極大的方便，對老廠改造極為有利。

3.2 采用了獨特的電氣隔離技術，抗干擾性強，安全可靠性高

為了保證被監(jiān)控對象和整個網(wǎng)絡的工作安全可靠，提高測控系統(tǒng)的抗干擾能力，各智能前端、主機和通訊總線之間均采用了可靠而獨特的電氣隔離技術，使整個網(wǎng)絡處于一種電氣“浮空”狀態(tài)。這給被測對象和整個網(wǎng)絡的安全可靠帶來了保障，可以防止因某一測量前端出現(xiàn)異常現(xiàn)象時導致整個網(wǎng)絡工作不穩(wěn)，同時也避免了采集電路之間的相互干擾、地線回流等問題。再配合其它的抗干擾措施，使得893網(wǎng)絡可以在電廠那樣的電磁環(huán)境十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場條件下對mV級電壓信號進行高精度采集。

3.3 通訊速率高，傳輸距離遠，可掛前端多，采集速度快

系統(tǒng)通訊由于在通訊物理層協(xié)議的設計中采用了先進的電荷平衡傳輸原理和完善的校驗方法以及自動重發(fā)技術，通訊速率為187.5Kbps，這就保證了系統(tǒng)可在1s內完成1000個以上測點的數(shù)據(jù)采集和傳輸任務。

3.4 具有多主機通訊功能，聯(lián)網(wǎng)能力強

在893網(wǎng)絡上允許掛接的主機可達31臺。這些主機均具有直接與網(wǎng)絡上所掛IDCB進行通訊的能力，也具有主機間相互通訊的能力，即它們共享前端資源和主機資源。本系統(tǒng)還具有很強的聯(lián)網(wǎng)能力，當希望將本網(wǎng)絡納入其他局域網(wǎng)以組成全廠范圍的生產管理網(wǎng)絡時，只需要在本網(wǎng)絡所掛的某一主機上插入局域網(wǎng)卡，便可將本網(wǎng)絡數(shù)據(jù)送至上層網(wǎng)絡中，也可以從上層中取得所需數(shù)據(jù)，非常方便可靠。

3.5 測控前端功能強，品種多而全，測控精度高

該網(wǎng)絡擁有多種類型的測量前端，可以實現(xiàn)對各種模擬量信號（電流、電壓、點阻、應變和熱電偶、熱電阻）、數(shù)字量信號（開關狀態(tài)檢測、事件順序記錄、頻率技數(shù)）和電氣量信號（交流電壓、交流電流、功率、功率因數(shù)、電度）等信號的連續(xù)高精度測量和反饋控制。

其中直流模擬量測量前端采用16位的A/D轉換器，測量精度可達0.1級；數(shù)字量測量前端對開關狀態(tài)改變的反應速度快，事件捕捉精度可達1mS。由于每臺IDCB都具有自己獨立的CPU處理電路和固定的數(shù)據(jù)通道，因而IDCB具有足夠的能力來完成多種功能。如：非線性轉換、工程單位變換、自動補償、參數(shù)越限報警、模式在線修改和固化、硬件自診斷等。

3.6 系統(tǒng)組態(tài)軟件豐富，方式多樣，操作靈活方便

893網(wǎng)絡硬件系統(tǒng)的硬件操作采用驅動子程序的形式，它為現(xiàn)行各操作系統(tǒng)和編程語言配置了驅動程序，因此系統(tǒng)集成商在主機上使用高級語言（BASIC、VB、C++、DELPI等）中的子程序調用語句即可方便的調用這些子程序，以操作智能前端完成各種測量和控制功能，并將有關結果和狀態(tài)送入主機。只要具有高級語言編程基礎的人都可以很快地掌握“893網(wǎng)絡”硬件系統(tǒng)的應用，它不必接觸各種硬件和匯編語言程序。

4 電力企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的基本內容

本系統(tǒng)采用主從采集方式，即系統(tǒng)只有一臺主機（網(wǎng)絡控制機）具有從前端采集器采集數(shù)據(jù)的權利，當該主機有故障或掉電時，編號較小的主機可以自動成為網(wǎng)絡控制機，網(wǎng)絡中的其他主機只負責接收或只讀取信號，并進行處理。這種方式提高了網(wǎng)絡有效傳輸速率，防止重復采集，提高主機響應速度。

電力企業(yè)生產實時監(jiān)控系統(tǒng)包括以下幾個部分：數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、生產運行管理系統(tǒng)、機爐電化監(jiān)控管理系統(tǒng)。

4.1 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主機作為網(wǎng)絡控制機，負責對整個893網(wǎng)絡的控制和數(shù)據(jù)采集處理，并提供管理網(wǎng)絡的接口。893網(wǎng)絡選用IDCB-1B、IDCB-4B、IDCB-3A等采集前端采集鍋爐、汽機、電氣、化水的所有主機及輔助設備的運行參數(shù)。系統(tǒng)把采集來的電信號轉換成相應的數(shù)字信號傳送至其他主機并接收其他主機傳送來的經(jīng)濟指標。系統(tǒng)把每秒鐘的實時參數(shù)、一些累計參數(shù)傳送給管理網(wǎng)絡、供管理層實時了解生產、生成報表等功能。

4.2 生產運行管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)能夠將采集來的全廠性的主要生產運行參數(shù)進行處理，集中顯示全廠機爐電化的實時狀態(tài)、動態(tài)曲線、重要參數(shù)的歷史記錄、報警記錄的存儲和查詢，顯示全廠各種系統(tǒng)圖、電氣系統(tǒng)圖、熱力系統(tǒng)圖、供熱系統(tǒng)圖，實時顯示系統(tǒng)各個節(jié)點的運行工況。

4.3 機爐電化監(jiān)控管理系統(tǒng)

機爐電化監(jiān)控管理系統(tǒng)分為汽機監(jiān)控管理子系統(tǒng)、鍋爐監(jiān)控管理子系統(tǒng)、電氣監(jiān)控管理子系統(tǒng)、化水監(jiān)控管理子系統(tǒng)。

這些子系統(tǒng)分別接收來自網(wǎng)絡控制機傳送來的各種參數(shù)的數(shù)字信號，結合本部分的運行情況進行實時的經(jīng)濟指標計算，如鍋爐燃燒效率、煤耗率、汽機效率、汽耗率等。并及時地將它們傳送給系統(tǒng)的網(wǎng)絡控制主機，同時完成各運行參數(shù)的處理，顯示本爐本機的所有實時參數(shù)、動態(tài)趨勢圖、棒狀圖、歷史記錄、重要參數(shù)的報警記錄和各種系統(tǒng)圖顯示，如汽機主汽系統(tǒng)圖、鍋爐熱力系統(tǒng)圖、電氣一次二次系統(tǒng)圖等。

由于采用了網(wǎng)絡系統(tǒng)，我們還實現(xiàn)了將全廠的主要運行參數(shù)在各主機上顯示，便于運行人員監(jiān)視全廠各系統(tǒng)主要情況并進行及時的調整操作，達到了全廠性的安全經(jīng)濟運行。

5 結束語

電力企業(yè)尤其是老廠采用893智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，將電廠生產的主要環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測和控制，即把鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、電氣、化水總管等全廠性經(jīng)濟、安全指標用計算機和現(xiàn)代通訊工具來實施有效的監(jiān)測、控制和管理，從而便于加強企業(yè)管理，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 郭敬樞等.微機控制技術[M].重慶大學出版社.2001.

[2] 鄭崇勛.數(shù)字系統(tǒng)故障對策與可靠性技術[M].國防工業(yè)出版社.1995.

[3] 893-IDCB分布式智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡使用說明書[M].南京工程兵學院.1995.