發(fā)電廠升壓站現(xiàn)場總線自動化模式研究

吾吉艾海買提·亞生++麥麥提艾力·斯木提拉

摘 要：發(fā)電廠升壓站現(xiàn)場總線自動化模式采用的技術(shù)是智能分布式測控前端，本文以新疆某發(fā)電廠為例，主要分析了該發(fā)電廠升壓站現(xiàn)場總線的選擇和概況，闡述了其升壓站自動化模式的設(shè)計，最后總結(jié)了自動化模式的特色，旨在通過對發(fā)電廠升壓站現(xiàn)場總線自動化模式的研究，尋找切實有效的方法實現(xiàn)自動化模式的安全可靠。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠升壓站 現(xiàn)場總線 自動化模式

中圖分類號：TM621 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（b）-0018-02

1 新疆某發(fā)電廠升壓站現(xiàn)場總線的選擇和概況

1.1 現(xiàn)場總線的概況

所謂的現(xiàn)場總線指的是一種雙向串行多節(jié)點的數(shù)字通信系統(tǒng)，主要連接的是現(xiàn)場區(qū)域的裝置和控制室內(nèi)的自動裝置，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，現(xiàn)場總線因其具有數(shù)字化和自動化的特點，又被稱作底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。發(fā)電廠升壓站的現(xiàn)場總線的意義在于處理現(xiàn)場設(shè)備之間存在的信息傳輸問題，提高信息傳輸效率，現(xiàn)場總線將整個系統(tǒng)進行了層次的劃分，而每個節(jié)點對信息的控制量較小，信息傳輸?shù)膲毫筒淮螅袁F(xiàn)場總線能夠?qū)崿F(xiàn)信息的實時傳遞。根據(jù)現(xiàn)場總線傳遞信息的特點，可以將現(xiàn)場總線的模型分為四個層次：網(wǎng)絡(luò)部分、數(shù)據(jù)鏈路部分、物理部分和應(yīng)用部分，這四個層次的協(xié)調(diào)配合，能夠有效降低成本，實現(xiàn)現(xiàn)場總線信息傳輸?shù)姆奖憧旖荨?/p>

1.2 現(xiàn)場總線的選擇

現(xiàn)場總線因為種類繁多，并且各自具備的性能有所差異，因此在進行現(xiàn)場總線的選擇時要慎重，首先要清楚目前常用的現(xiàn)場總線技術(shù)有哪些，如基金會現(xiàn)場總線、CAN等，其具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域以及良好的發(fā)展前景。CAN的全稱是控制網(wǎng)絡(luò)，最早由德國推出，一開始是用于汽車行業(yè)的數(shù)據(jù)傳遞，后來其規(guī)范被制定為國家標(biāo)準(zhǔn)，得到了其他公司的支持，在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。CAN的信號傳輸采用的是短幀結(jié)構(gòu)，支持多主方式進行工作，CAN協(xié)議的信號傳輸?shù)慕橘|(zhì)為雙絞線，傳輸效率快，傳播距離遠并且被用于通信芯片的開發(fā)，體現(xiàn)出方便快捷、價格便宜等特點。

2 新疆某發(fā)電廠升壓站自動化模式的設(shè)計

新疆該發(fā)電廠的升壓站自動化模式的設(shè)計主要從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件、軟件以及系統(tǒng)的可靠性四個方面來分析。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

新疆該發(fā)電廠升壓站的自動化模式的組成部分有幾個方面，下文將一一進行闡述。第一，數(shù)據(jù)采集的設(shè)備。主要通過現(xiàn)場總線進行數(shù)據(jù)的傳輸和采集，然后整理信息，保存入庫；第二，控制系統(tǒng)。主要是由冗余系統(tǒng)和控制回路構(gòu)成，與測控的模塊進行相關(guān)的連接，實現(xiàn)實時控制；第三，操作員站。由子站系統(tǒng)對升壓站的相關(guān)情況進行監(jiān)督和控制，有效實現(xiàn)升壓站的自動化系統(tǒng)的維護；第四，服務(wù)器的設(shè)計。服務(wù)器系統(tǒng)能夠單獨進行信息和數(shù)據(jù)的發(fā)布。并且系統(tǒng)的設(shè)計要以該發(fā)電廠升壓站的具體情況而定，包括子站系統(tǒng)的配置，也要和升壓站系統(tǒng)的實際相符合。

2.2 硬件

硬件的設(shè)計要注重對微處理器系統(tǒng)、現(xiàn)場總線的通信接口、信號的處理等方面的分析。首先，對于微處理器系統(tǒng)的設(shè)計，該設(shè)計選用是具有6個功能塊、68個引腳的芯片以及16位獨立計數(shù)器的微處理器。該項系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效率高、速度快；其次，對于現(xiàn)場總線通信接口的設(shè)計，將控制器和收發(fā)器與現(xiàn)場總線相連接，CAN協(xié)議和微處理器共同發(fā)揮現(xiàn)場總線的物理層作用；最后，對于信號處理的設(shè)計，為了實現(xiàn)高效率低能耗的效果，信號處理采用的是美國某公司的構(gòu)件，能有效形成獨立的線路回路，防止干擾。

2.3 軟件

該自動化模式的設(shè)計在實效性上具有明顯的優(yōu)勢，并且傳輸時數(shù)據(jù)量大，速度快，故需要借助新技術(shù)，如內(nèi)存共享的技術(shù)等，完成數(shù)據(jù)的傳輸和處理。軟件設(shè)計上提出了一種新的思路，即多層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有操作性強、安全指數(shù)高等優(yōu)勢，網(wǎng)絡(luò)運行中，這些優(yōu)勢則體現(xiàn)得更為明顯。分層結(jié)構(gòu)的形式為軟件的層次劃分提供了靈感，將該軟件的層次分為數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)層、控制層、管理層和服務(wù)層。

數(shù)據(jù)的采集運用了計算機技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)采集的效率，從而推動系統(tǒng)的整體運行質(zhì)量的提升，并在軟件設(shè)計中增加了優(yōu)先處理重要數(shù)據(jù)的功能，讓需要緊急處理的問題獲得優(yōu)先處理，并且內(nèi)存共享技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)?shù)據(jù)進行實時動態(tài)的管理，讓數(shù)據(jù)時刻保持最新狀態(tài)，并維持各個系統(tǒng)部件的獨立運作。通訊和管理的軟件能夠和信息網(wǎng)完成連接，將系統(tǒng)的最新數(shù)據(jù)傳遞給信息網(wǎng)，從而形成數(shù)據(jù)的有效共享。

2.4 系統(tǒng)的可靠性

首先，系統(tǒng)的可靠性對于升壓站來說具有重要意義，所以新疆該發(fā)電廠升壓站自動化模式的設(shè)計首先要考慮的是可靠性。第一，為了實現(xiàn)實時不間斷的有效監(jiān)控和管理，確保其可靠性，系統(tǒng)硬件的設(shè)計要采用備用結(jié)構(gòu)，對于數(shù)據(jù)信息的采集采用雙機采集形式，也就是當(dāng)其中一臺機器因為故障而停止了數(shù)據(jù)的采集時，那么另外一臺作為備用的機器就需要繼續(xù)對數(shù)據(jù)進行采集和監(jiān)控，從而讓數(shù)據(jù)的采集不會因系統(tǒng)故障而受到影響；第二，為了確保系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)和相關(guān)信息進行完整的整理和記錄，軟件的設(shè)計要充分考慮到誤操作的情況，所以在設(shè)計上進行多重閉鎖和校驗的設(shè)置，能夠有效防止系統(tǒng)的誤動作情況。

其次，服務(wù)器的相關(guān)硬件增加備用，包括電源、硬盤等，確保服務(wù)器的相關(guān)程序和數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙重保證，數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)形式采用雙網(wǎng)絡(luò)，日常工作中雙網(wǎng)絡(luò)同時運作，能夠有效分擔(dān)一部分的數(shù)據(jù)壓力，當(dāng)其中一部分網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時；由另一部分的網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)支持運行。

3 結(jié)語

綜上所述，新疆某發(fā)電廠升壓站的自動化系統(tǒng)在投入使用之后，反饋效果良好，自動化模式的設(shè)計科學(xué)合理，并且具備完善的功能性和實用性，能夠方便迅速地進行維修和保養(yǎng)。并且該自動化模式的設(shè)計所采用的是標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的開發(fā)模式，加之其分布式結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線，故在實際中的用途廣泛，涵蓋各個領(lǐng)域，包括發(fā)電廠、環(huán)境監(jiān)測等，從長遠來看，具有非常明顯和廣闊的現(xiàn)實意義。

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