數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

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，世界各國的火力發(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)視和測量，無論是在設(shè)計(jì)還是在運(yùn)行上都有相當(dāng)大的困難，一方面將使控制盤的尺寸大幅度增加，另一方面會(huì)給運(yùn)行人員的監(jiān)盤造成極大困難，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)過程進(jìn)行監(jiān)視和測量，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。系統(tǒng)中所有的過程變量經(jīng)過程通道連接在I/O總線上，其中包括各種模擬量輸入、開關(guān)量輸入、脈沖量輸入、模擬量輸出、開關(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)。磁盤由專門的文件管理系統(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)：由于小型機(jī)一般設(shè)有專門的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)語言，具有更加完善的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。被控過程內(nèi)存CFU中央處理號(hào)I/O:處理器*脈沖量輸入工程師/程序員操作臺(tái)打印機(jī)LMonitBMCRT和鍵盤圖6-1小型計(jì)算機(jī)被控過程內(nèi)存CFU中央處理號(hào)I/O:處理器*脈沖量輸入工程師/程序員操作臺(tái)打印機(jī)LMonitBMCRT和鍵盤二、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。所有的過程I/O都經(jīng)過相應(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。在這種類型的系統(tǒng)中，常用的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備有CRT、鍵盤和打印機(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)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。CPU開關(guān)量輸入輸出ROM,I—A模擬量輸入輸出士-'RAM外設(shè)接口被控過程口.CRT和鍵盤圖CPU開關(guān)量輸入輸出ROM,I—A模擬量輸入輸出士-'RAM外設(shè)接口被控過程口.CRT和鍵盤三、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?！罢尽币话憧煞譃槿悾簲?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)中的其他問題，如通信問題、人機(jī)接口問題、系統(tǒng)組態(tài)問題都與分散控制系統(tǒng)基本相同。分布式數(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^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)數(shù)據(jù)采集站發(fā)生故障，只影響一部分參數(shù)的監(jiān)測，而不會(huì)對(duì)系統(tǒng)其它部分造成任何影響。（3）系統(tǒng)的實(shí)用響應(yīng)性好系統(tǒng)中各個(gè)微處理機(jī)之間是真正“并行”工作的，所以系統(tǒng)的實(shí)時(shí)影響特性比較好，這一點(diǎn)對(duì)于數(shù)據(jù)采集這類應(yīng)用來說還并不顯得特別重要，但對(duì)于控制系統(tǒng)來說，則是一個(gè)很突出的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集站數(shù)據(jù)采集站數(shù)據(jù)采集站運(yùn)行員操作站工程師操作站CRT和鍵盤I打印機(jī)CRT和專用鍵盤（4）對(duì)系統(tǒng)硬件的要求比較低由于分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了多機(jī)并行處理方式，所以每一個(gè)微處理機(jī)僅完成數(shù)量十分有限的數(shù)據(jù)采集和處理任務(wù)，因此，它對(duì)硬件的要求比較低，可以用廉價(jià)的硬件組成高性能的系統(tǒng)。這是其它方案所不可比擬的。數(shù)據(jù)采集站數(shù)據(jù)采集站數(shù)據(jù)采集站運(yùn)行員操作站工程師操作站CRT和鍵盤I打印機(jī)CRT和專用鍵盤被控過程圖6-3分布式DAS系統(tǒng)框圖第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能一般有：數(shù)據(jù)采集、輸入信號(hào)預(yù)處理、報(bào)警、開關(guān)量變態(tài)處理、事故順序記錄、CRT顯示、打印制表與拷貝、操作請(qǐng)求與操作指導(dǎo)、事故追憶、二次參數(shù)計(jì)算、性能計(jì)算和經(jīng)濟(jì)分析、人機(jī)聯(lián)系等。以下以潤金電廠350MW超臨界機(jī)組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，說明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能。一、350MW超臨界機(jī)組DAS概述該機(jī)組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）作為DCS的一部分，應(yīng)連續(xù)采集和處理所有與機(jī)組有關(guān)的重要測點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，以便及時(shí)向操作人員提供有關(guān)的運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一旦機(jī)組發(fā)生任何異常工況，應(yīng)及時(shí)報(bào)警，提高機(jī)組的可利用率。DAS的基本功能包括：顯示：包括模擬圖顯示、操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、報(bào)警顯示等。制表記錄：包括定期記錄、事故追憶記錄、事件順序(SOE)記錄等。歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索性能計(jì)算二、350MW超臨界機(jī)組DAS的功能數(shù)據(jù)采集功能按規(guī)定的掃描周期，連續(xù)地采集全部模擬量。掃描周期視模擬量參數(shù)重要性及變化速度而定。在1秒種內(nèi)，對(duì)全部的開關(guān)量進(jìn)行一遍采集更新。對(duì)于重要的開關(guān)量變態(tài)，需要進(jìn)行事件順序記錄，系統(tǒng)能夠在采集過程中區(qū)分先后秩序，精度為1?5毫秒。具有采集脈沖量的功能，通過系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器，接受發(fā)電量，用電量等的脈沖信號(hào)，應(yīng)用軟件按一定周期讀入計(jì)數(shù)值。輸入信號(hào)預(yù)處理功能對(duì)所有模擬量輸入信息，通過極值、變化率、相關(guān)比較等辦法作正確性判斷和誤差檢查，包括對(duì)變送器信號(hào)故障的檢查和處理，對(duì)不正確的或誤差超限的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)顯示報(bào)警。對(duì)波動(dòng)較大的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，以消除噪聲(如汽包水位、主汽和給水流量、爐膛負(fù)壓等)。對(duì)熱電偶、差壓流量等非線性模擬量輸入信號(hào)進(jìn)行線性化處理。具有熱電偶冷端溫度補(bǔ)償和開路檢查功能。實(shí)現(xiàn)信號(hào)的工程單位變換，包括標(biāo)度變換、標(biāo)準(zhǔn)校正、漂移測試、增益優(yōu)化、偏移校正等。對(duì)開關(guān)量輸出信號(hào)進(jìn)行有效性檢查。對(duì)脈沖量信號(hào)進(jìn)行累積，并具有自清零和溢出指示。CRT顯示功能每個(gè)CRT均可將全部過程變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)，以適合于運(yùn)行人員監(jiān)視的方式顯示出來，屏幕上顯示的內(nèi)容統(tǒng)稱為畫面。1、畫面顯示的基本要求（1）采用最新的窗口顯示技術(shù)，提供的顯示應(yīng)具有諸如多窗口顯示、滾動(dòng)畫面顯示、圖像縮放顯示、菜單驅(qū)動(dòng)顯示等功能。（2）操作和監(jiān)視顯示應(yīng)按層組織（例如分為概貌顯示、區(qū)域顯示和功能組顯示）。以使運(yùn)行人員方便地翻頁，獲得操作所必需的細(xì)節(jié)和對(duì)特定的工況進(jìn)行分析。（3）應(yīng)提供快捷切換顯示的手段（如導(dǎo)航窗口、下拉菜單），使運(yùn)行人員無須對(duì)畫面的切換步驟有過多的記憶；同時(shí)還應(yīng)提供熱鍵，允許運(yùn)行人員一次擊鍵即能調(diào)出由于監(jiān)視或控制的其它顯示畫面。（4）每個(gè)LCD應(yīng)能綜合顯示字符和圖象信息，機(jī)組運(yùn)行人員通過LCD實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程的操作和監(jiān)視。（5）應(yīng)可顯示DCS系統(tǒng)內(nèi)所有的過程點(diǎn)，包括模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、中間變量和計(jì)算值。對(duì)顯示的每一個(gè)過程點(diǎn)，應(yīng)能顯示其標(biāo)識(shí)號(hào)、英文說明、數(shù)值、性質(zhì)、工程單位、高低限值等。2、機(jī)組模擬圖顯示用于表示爐、機(jī)、電等各局部工藝系統(tǒng)流程的畫面。每幅畫面能顯示過程變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)（包括中間計(jì)算值和調(diào)節(jié)閥門/擋板的位置），這些數(shù)據(jù)和狀態(tài)應(yīng)每秒更新一次。顯示的顏色或圖形應(yīng)隨過程狀態(tài)的變化而變化。棒狀圖和趨勢圖應(yīng)能顯示在任意一個(gè)畫面的任何一個(gè)部位上。運(yùn)行人員可通過點(diǎn)擊畫面中的任何可操圖例或?qū)崟r(shí)顯示數(shù)據(jù)，對(duì)被控裝置進(jìn)行手動(dòng)控制或?qū)?shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行查詢。畫面上的設(shè)備正處于自動(dòng)順控狀態(tài)時(shí)，模擬圖上應(yīng)反映出運(yùn)行設(shè)備的最新狀態(tài)及自動(dòng)程序目前進(jìn)行至哪一步。若自動(dòng)順序失敗，則應(yīng)有報(bào)警并顯示故障出現(xiàn)在順序的哪一步，且可切換到自動(dòng)順序邏輯原理圖，顯示條件滿足情況。用戶可在工程師站和操作員站上，使用該站的畫面生成程序自己制作和修改畫面。3、操作顯示操作顯示可按不同類型（如調(diào)節(jié)、順控）分層（概貌、功能組顯示等）設(shè)計(jì)。對(duì)機(jī)組和設(shè)備運(yùn)行時(shí)的操作指導(dǎo)由LCD的圖像和文字顯示出來。操作指導(dǎo)劃分為四個(gè)部分：起動(dòng)方式、正常方式、停機(jī)和跳閘方式。所有的操作許可、聯(lián)鎖、閉鎖條件和正在執(zhí)行的控制邏輯都可通過梯形圖或類似的畫面在線看到。運(yùn)行人員或工程師可通過各種主控和功能組操作顯示畫面，對(duì)控制方式、控制回路和參數(shù)進(jìn)行操作或調(diào)整。4、標(biāo)準(zhǔn)畫面顯示標(biāo)準(zhǔn)畫面顯示包括報(bào)警顯示、趨勢顯示、成組顯示、棒狀圖顯示等標(biāo)準(zhǔn)畫面顯示。（1）成組參數(shù)顯示在技術(shù)上相關(guān)聯(lián)的模擬量和數(shù)字量信號(hào)，應(yīng)組合成成組顯示畫面，并保存在存儲(chǔ)器內(nèi)，便于運(yùn)行人員調(diào)用。成組顯示應(yīng)能便于運(yùn)行人員按需要進(jìn)行組合，并且根據(jù)需要存入存儲(chǔ)器或從存儲(chǔ)器中刪除。（2）棒狀圖顯示將同類參數(shù)用水平或垂直棒圖排列在一起，以顯示數(shù)值大小的畫面。每條棒均配以刻度比例尺和越限標(biāo)記，用不同顏色區(qū)別越限情況，并與棒圖同步地配以實(shí)時(shí)的數(shù)字參數(shù)顯示。（3）趨勢顯示提供450點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)的趨勢和450點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的趨勢顯示。趨勢顯示可用整幅畫面顯示，也可在任何其它畫面的某一部位，用任意尺寸顯示。所有模擬量信號(hào)及計(jì)算值，均可設(shè)置為趨勢顯示。在同一幅LCD顯示畫面上，在同一時(shí)間軸上，采用不同的顯示顏色，應(yīng)能同時(shí)顯示8個(gè)模擬量數(shù)值的趨勢。在一幅趨勢顯示畫面中，運(yùn)行人員可重新設(shè)置趨勢變量及量程、趨勢顯示數(shù)目、時(shí)間標(biāo)度、時(shí)間基準(zhǔn)及趨勢顯示的顏色。趨勢顯示應(yīng)可存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)時(shí)間至少為72小時(shí)，并應(yīng)便于運(yùn)行人員調(diào)用，運(yùn)行人員亦可按要求組態(tài)趨勢并保存在外部存儲(chǔ)器中，以便調(diào)用。（4）報(bào)警顯示通過接點(diǎn)狀態(tài)的變化，或者參照預(yù)先存儲(chǔ)的參考值，對(duì)模擬量輸入、計(jì)算點(diǎn)、平均值、變化速率、其它變換值進(jìn)行掃描比較，分辨出狀態(tài)的異常、正?；驙顟B(tài)的變化。若確認(rèn)某一點(diǎn)越過預(yù)先設(shè)置的限值，LCD屏幕應(yīng)顯示報(bào)警畫面，并發(fā)出聲響信號(hào)。報(bào)警分析軟件應(yīng)具有自學(xué)習(xí)功能，運(yùn)行人員對(duì)報(bào)警的正確處理可被載入分析軟件的信息庫，以便下一次報(bào)警產(chǎn)生時(shí)指導(dǎo)運(yùn)行人員正確操作。報(bào)警顯示應(yīng)按時(shí)間順序排列，最新發(fā)生的報(bào)警應(yīng)優(yōu)先顯示在報(bào)警畫面的頂部，每個(gè)報(bào)警點(diǎn)可有六個(gè)不同的優(yōu)先級(jí)，并且六種不同的顏色顯示該點(diǎn)的Tag，加以區(qū)分。5、其它顯示（1）Help顯示在線的Help顯示軟件包可幫助運(yùn)行人員在機(jī)組的啟、停、運(yùn)行或緊急工況時(shí)，進(jìn)行操作幫助。（2）系統(tǒng)狀態(tài)顯示系統(tǒng)狀態(tài)顯示應(yīng)表示出與數(shù)據(jù)高速公路相連接的各個(gè)站的狀態(tài)。各個(gè)站內(nèi)所有I/O模件的運(yùn)行狀態(tài)均應(yīng)包括在系統(tǒng)狀態(tài)顯示中，任何一個(gè)站或模件發(fā)生故障，相應(yīng)的狀態(tài)顯示畫面應(yīng)改變顏色和亮度以引起運(yùn)行人員的注意。（四）記錄所有記錄均可對(duì)標(biāo)題進(jìn)行編輯，記錄功能可由程序指令或運(yùn)行人員指令控制，數(shù)據(jù)庫中的所有過程點(diǎn)均可以進(jìn)行記錄。（1）定期記錄定期記錄包括交接班記錄、日?qǐng)?bào)、和月報(bào)。對(duì)交接班記錄和日?qǐng)?bào)，系統(tǒng)可在每一小時(shí)的時(shí)間間隔內(nèi)，提供500個(gè)預(yù)選變量的記錄。而對(duì)月報(bào)，則在每一天的時(shí)間間隔內(nèi)，提供500個(gè)預(yù)選變量的記錄。在每一個(gè)交接班后，或每一天結(jié)束時(shí)，或每一個(gè)月結(jié)束時(shí)，可自動(dòng)進(jìn)行記錄打印或根據(jù)運(yùn)行人員指令召喚打印。（2）運(yùn)行人員操作記錄系統(tǒng)應(yīng)記錄運(yùn)行人員在集控室進(jìn)行的所有操作項(xiàng)目及每次操作的精確時(shí)間，以及準(zhǔn)確的操作站名。通過對(duì)運(yùn)行人員操作行為的準(zhǔn)確記錄，可便于分析運(yùn)行人員的操作過程，分析機(jī)組事故的原因。（3）事件順序記錄（SOE）SOE系統(tǒng)作為DCS整體的組成部分，提供高速順序記錄，其時(shí)間分辨率不大于1ms。所有事件記錄應(yīng)參比于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。SOE具備以下功能：在SOE數(shù)據(jù)收集啟動(dòng)后通知操作員站和報(bào)警打印機(jī)；SOE卡件具備數(shù)字量輸入卡件的所有功能；SOE報(bào)表的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索功能。接入該裝置的任一測點(diǎn)發(fā)生狀態(tài)變化至特定狀態(tài)時(shí)，立即啟動(dòng)事件順序記錄裝置。事件順序記錄應(yīng)包括測點(diǎn)狀態(tài)、描述、按時(shí)間順序排列，并按時(shí)、分、秒和毫秒打印出來。（4）跳閘記錄提供跳閘后的分析記錄。一旦檢測到機(jī)組某一主設(shè)備跳閘，程序應(yīng)立即打印出表征機(jī)組主設(shè)備128個(gè)變量的完整記錄，提供跳閘前10分鐘以10秒時(shí)間間隔和跳閘后5分鐘以1秒時(shí)間間隔的快速記錄。（5）操作員記錄操作員記錄可按要求進(jìn)行?？深A(yù)先選擇記錄打印的時(shí)間間隔或立即由打印機(jī)打印出來。操作員記錄可由20個(gè)組構(gòu)成，每組16個(gè)參數(shù)。所有具有地址的點(diǎn)均可設(shè)置到操作員記錄中。（6）設(shè)備運(yùn)行記錄可連續(xù)記錄出泵、風(fēng)機(jī)等主要設(shè)備的累計(jì)運(yùn)行小時(shí)數(shù)和啟停次數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間和累計(jì)運(yùn)行時(shí)間以及其它考核指標(biāo)等，上述數(shù)據(jù)須每天定時(shí)上傳給SIS系統(tǒng)。（7）報(bào)警記錄報(bào)警記錄至少應(yīng)有5000個(gè)存儲(chǔ)報(bào)警點(diǎn)。（五）歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索（HSR）設(shè)置HSR的目的是為了保存長期的詳細(xì)的運(yùn)行資料。提供的歷史數(shù)據(jù)站具備系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及檢索功能。在DCS的任何操作員站上均能進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的檢索，并設(shè)立一臺(tái)獨(dú)立的歷史數(shù)據(jù)站。（六）性能計(jì)算在線性能計(jì)算主要是計(jì)算汽輪發(fā)電機(jī)組及其輔機(jī)的各種效率及性能參數(shù)。計(jì)算值可上傳至SIS，作為全廠性能計(jì)算的依據(jù)。性能計(jì)算軟件包帶有焓熵值自動(dòng)調(diào)用功能。性能計(jì)算的主要內(nèi)容如下。1、熱力系統(tǒng)性能計(jì)算熱力系統(tǒng)性能計(jì)算的主要項(xiàng)目有：機(jī)組凈熱耗率、循環(huán)熱效率、汽輪機(jī)內(nèi)效率、汽輪機(jī)各缸效率、鍋爐效率、加熱器效率、凝汽器效率、空氣預(yù)熱器效率、給水泵和給水泵汽輪機(jī)效率等。2、電氣系統(tǒng)性能計(jì)算電氣系統(tǒng)性能計(jì)算的主要項(xiàng)目有：發(fā)電機(jī)有功電度和無功電度、廠用電率、廠用電量、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)、主要設(shè)備運(yùn)行小時(shí)數(shù)、斷路器跳合閘次數(shù)、發(fā)電機(jī)發(fā)電量、發(fā)電機(jī)負(fù)荷曲線、廠用電負(fù)荷曲線等。3、鍋爐超溫統(tǒng)計(jì)根據(jù)電廠運(yùn)行和事故處理規(guī)程，編制和設(shè)計(jì)機(jī)組和設(shè)備運(yùn)行時(shí)的超溫統(tǒng)計(jì)，并由LCD的圖像和文字顯示出來。（七）人機(jī)聯(lián)系功能人機(jī)聯(lián)系功能分為三個(gè)方面，即運(yùn)行員操作功能、工程師操作功能和程序員操作功能。1、運(yùn)行員操作功能運(yùn)行員可通過運(yùn)行員操作臺(tái)上的鍵盤和CRT與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)話，選擇所需要的畫面，或者請(qǐng)求打印某些參數(shù)。另外，還可以設(shè)定系統(tǒng)的運(yùn)行方式，關(guān)閉或開放某些測點(diǎn)，設(shè)定打印點(diǎn)和打印時(shí)間，等等。2、工程師操作功能面向生產(chǎn)管理的工程師利用DAS系統(tǒng)所配置的終端和鍵盤，可完成系統(tǒng)生成、參數(shù)設(shè)定和修改、表格設(shè)定和修改以及各種文件的查閱和修改等。工程師還可以設(shè)定各測點(diǎn)的報(bào)警值、標(biāo)度變換系數(shù)、各種曲線的基值和比例尺，選擇自動(dòng)推出的畫面，修改或建立各種畫面等等。3、程序員操作功能面向計(jì)算機(jī)軟件的程序員，一般通過終端設(shè)備來管理DAS系統(tǒng)的軟件。這些管理工作包括：軟件的開發(fā)、調(diào)試、裝入、啟動(dòng)、掛起、撤消等等。另外還可以觀察軟件系統(tǒng)的運(yùn)行情況，獲取系統(tǒng)和用戶程序的動(dòng)態(tài)參數(shù)。三、350MW超臨界機(jī)組數(shù)據(jù)輸入輸出的分類統(tǒng)計(jì)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的參數(shù)，既是需要實(shí)時(shí)監(jiān)視的參數(shù)，同時(shí)也應(yīng)滿足計(jì)算機(jī)應(yīng)用功能的要求。根據(jù)數(shù)據(jù)種類的不同，采集系統(tǒng)的輸入大體上分模擬輸入、開關(guān)量輸入、脈沖量輸入等，采集系統(tǒng)的輸出大體上分模擬量輸出和開關(guān)量輸出。（一）模擬量輸入模擬量是生產(chǎn)過程中連續(xù)變化的參量，如溫度、壓力、流量、電壓、電流等。一般來說，除輔助車間工藝系統(tǒng)的某些檢測參數(shù)（已進(jìn)入小型巡測裝置的檢測溫度和一些配有專用顯示儀表的成份分析、火焰檢測等參數(shù)）夕卜，模擬量均應(yīng)輸入主數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。具體來說，包括以下參數(shù)：機(jī)組起停、運(yùn)行及事故處理過程中需要監(jiān)視和記錄的參數(shù)；實(shí)時(shí)制表所需要的參數(shù)；二次參數(shù)計(jì)算、參數(shù)修正或補(bǔ)償所需要的相關(guān)參數(shù)；主要性能計(jì)算和經(jīng)濟(jì)分析所需要的參數(shù)；重要的風(fēng)門、檔扳開度及油動(dòng)機(jī)行程等參數(shù)；主要電氣參數(shù)。如果根據(jù)模擬量信號(hào)種類來分的話，大致上有熱電阻信號(hào)（主要有ptioo、pt10、Cu50等）、熱電偶信號(hào)（主要有K分度、E分度、T分度等）、傳感器和變送器輸出信號(hào)（主要有0?10mA、4?20mA、0?5V、1?5V、0?10V等）等幾種類型。當(dāng)然，以上所述信號(hào)主要指就地設(shè)備取來的信號(hào)，除此之外，分散控制系統(tǒng)的其它子系統(tǒng)已有的參數(shù)，可通過通信網(wǎng)絡(luò)傳入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的某些參數(shù)，宜通過通信接口進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；輔助車間系統(tǒng)，如果采用可編程序控制器，也可通過通信接口輸入系統(tǒng)，以便運(yùn)行人員在集控室對(duì)全廠運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。表6-1模擬量輸入?yún)?shù)的采樣周期測量參數(shù)采樣周期（秒）汽機(jī)轉(zhuǎn)速、凝汽器真空、爐膛負(fù)壓、汽包水位W1壓力、風(fēng)壓、負(fù)壓、真空、主蒸溫度、電氣參量W5液位W10溫度W30成份、物位W60模擬量輸入?yún)?shù)的采樣周期是根據(jù)模擬量的動(dòng)態(tài)特性及重要性進(jìn)行確定的，一般不得低于表6-1所示標(biāo)準(zhǔn)。（二）開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入也可稱為數(shù)字量輸入，它反映的是狀態(tài)變化的數(shù)據(jù)，其主要功能是記錄被監(jiān)視和控制點(diǎn)的狀態(tài)。它只記錄兩種狀態(tài)信息，即用“1”和“0”信號(hào)來表示“有”和“無”“投”和“切”、“開”或“關(guān)”等相互對(duì)立的狀態(tài)。一般來說，開關(guān)量可分為以下幾類:反映各種閥門、擋板、執(zhí)行器開關(guān)狀態(tài)的接點(diǎn);反映主機(jī)和主要輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的接點(diǎn);主要保護(hù)動(dòng)作輸出及重要參數(shù)越限報(bào)警接點(diǎn);反映各系統(tǒng)及設(shè)備電源監(jiān)視的接點(diǎn);反映操作狀態(tài)的接點(diǎn);反映連鎖、保護(hù)及自動(dòng)裝置切換狀態(tài)的接點(diǎn);發(fā)電機(jī)一變速器組斷路器和隔離開關(guān)狀態(tài)接點(diǎn);高、低壓廠用變壓器斷路器狀態(tài)接點(diǎn)。從重要性上來分，開關(guān)量信號(hào)輸入有一般型開關(guān)量輸入和中斷型開關(guān)量輸入兩類。一般型開關(guān)量輸入反映的是一般的狀態(tài)變化或報(bào)警狀態(tài)變化;而中斷型開關(guān)量輸入反映的是引起機(jī)組跳閘的主要保護(hù)狀態(tài)，中斷型開關(guān)量的變化應(yīng)引起某些畫面的自動(dòng)推出并參與事故順序記錄，事故順序記錄的分辨率要求很高，因此，中斷型開關(guān)量的處理要重要和復(fù)雜得多。（三）脈沖量輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)有適當(dāng)數(shù)量的脈沖量輸入接口，主要用于輸入電量及汽機(jī)轉(zhuǎn)速、電泵轉(zhuǎn)速等脈沖量變送器信號(hào)。（四）模擬量輸出和開關(guān)量輸出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模擬量輸出接口主要用于模擬趨勢記錄儀，在較高控制水平的電廠往往不單獨(dú)設(shè)立趨勢記錄儀，此時(shí)模擬量輸出接口可不予考慮；少量的開關(guān)量輸出接口，主要供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障報(bào)警用，同樣，采用DCS系統(tǒng)以后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障可和其它子系統(tǒng)故障同時(shí)進(jìn)行考慮，在具有更高自動(dòng)化水平的電廠，甚至可不設(shè)常規(guī)報(bào)警系統(tǒng)，此時(shí)，開關(guān)量輸出接口也可不予考慮。（五）350MW機(jī)組輸入輸出點(diǎn)數(shù)。對(duì)于350MW機(jī)組，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入/輸出規(guī)?？蓞⒁姳?-2。表6-2300MW機(jī)組DAS系統(tǒng)輸入/輸出規(guī)模序號(hào)通道類別其中:高電平輸入低電平輸入序號(hào)2開關(guān)量輸入其中:一般型開關(guān)量輸入中斷型開關(guān)量輸入3脈沖量輸入4模擬量輸出開關(guān)量輸出四、輸入數(shù)據(jù)的前置處理及二次計(jì)算實(shí)用方法。(一)輸入數(shù)據(jù)的前置處理如前所述，進(jìn)入DAS系統(tǒng)的測點(diǎn)類別很多，有溫度、壓力、流量、水位、速度等等。通常，各種傳感元件必須將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電參數(shù)，并將這些電參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電壓或電流信號(hào)，再通過A/D轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)，完成數(shù)據(jù)采集過程。在DAS系統(tǒng)基本功能一節(jié)中，介紹了輸入信號(hào)處理的基本要求，即對(duì)采入數(shù)據(jù)必須進(jìn)行一系列的簡單處理如標(biāo)度變換、有效性檢驗(yàn)、線性化和數(shù)字濾波等。采入的數(shù)據(jù)只有在完成這些前置處理功能以后，方可進(jìn)入存貯器或數(shù)據(jù)庫中，下面就前置處理的實(shí)用方法進(jìn)行簡要介紹。標(biāo)度變換數(shù)據(jù)采集時(shí)，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)的模擬信號(hào)都為統(tǒng)一電平的信號(hào)。例如，某測點(diǎn)為主蒸汽壓力，設(shè)20MPa時(shí)，壓力變送器輸出為20mA，進(jìn)入A/D前為5V。而另一測點(diǎn)為主蒸汽溫度，設(shè)600°C時(shí)，溫度變送器輸出為20mA，進(jìn)入A/D前為5V。則兩者經(jīng)A/D變換后得到同一的數(shù)字量，但兩者所代表的原有量值截然不同。所以，要由計(jì)算機(jī)來進(jìn)行計(jì)算，即乘以給定的相應(yīng)系數(shù)把它們恢復(fù)到原有的量值。這就是標(biāo)度變換。采入數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)其目的是判斷采入的數(shù)據(jù)是否有明顯的差錯(cuò)。以鍋爐燃燒過程中的數(shù)據(jù)為例，一般有下述幾種判斷方法。由于熱工參數(shù)變化較慢，故可以用同一參數(shù)前一周期和后一周期的變化量來判斷。如果前后周期內(nèi)的變化量超過一定的范圍，則該數(shù)據(jù)是不可信的。利用相關(guān)參數(shù)的變化率互相校核。有些不同的熱工參數(shù)之間存在著程度不同的相關(guān)性。因此，可以利用相關(guān)性較強(qiáng)的參數(shù)來互相校核。例如，汽輪機(jī)排汽溫度與真空之間，第一級(jí)壓力與有功功率之間都有較強(qiáng)的相關(guān)性，可以互相校核數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng)排汽溫度上升時(shí)，真空必然按一定關(guān)系而下降，不符合這種情況時(shí)，數(shù)據(jù)是不可信的。對(duì)于一些較重要的參數(shù)，可以用兩個(gè)測點(diǎn)或在同一測點(diǎn)處安裝兩臺(tái)同樣的變送器，用它們之間的差值進(jìn)行校核。當(dāng)差值超過一定數(shù)值時(shí)，采入的數(shù)據(jù)是不可信。限值判斷。各種輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)超過其可能最大的變化范圍時(shí)，該數(shù)據(jù)是不可信的。根據(jù)參數(shù)的不同類型，對(duì)采入數(shù)據(jù)分別采用合適的方法加以判斷。線性化處理大多數(shù)變送器的輸出電信號(hào)與被測參數(shù)之間呈非線性關(guān)系。為了提高測量的精度，需要采取線性化措施。典型的例子就是用熱電偶或電阻體測量溫度，其輸出電壓與溫度之間的關(guān)系總是非線性的。其原因，一方面由于熱電偶或電阻體的溫度特性是非線性的，另一方面是由于轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的非線性。為了提高精度，通常將非線性函數(shù)進(jìn)行分段線性化的擬合處理。而分段數(shù)則應(yīng)達(dá)到分段的誤差能滿足測量或性能計(jì)算對(duì)于測量精度的要求。例如：以EU型熱電偶(0?1100°C)為例，用n段直線來逼近，則其線性化近似計(jì)算式可表示為：t.=a*+a,V(i=1-n)(6-1)式中：t.—被測溫度；a0.和a”一線性化系數(shù)；V一熱電偶毫伏值現(xiàn)用7段直線來擬合其特性曲線，經(jīng)計(jì)算其精度可達(dá)到要求的數(shù)值(誤差不超過C)。表6-3列出了各段溫度范圍及其線性化系數(shù)值。表6-3EU型熱電偶的線性化系數(shù)值溫度范圍0~100C100~280C280~480C480?740C740~880C880?1010C1010~1100Ca0，ia1,i數(shù)字濾波有些生產(chǎn)過程中隨機(jī)干擾的噪聲頻率是很低的，用阻容元件的濾波器即使時(shí)間常數(shù)為秒級(jí)也不能把它們消除.若加大濾波時(shí)間常數(shù)將增加滯后時(shí)間，同時(shí)也增加濾波器的體積和重量.一種有效的方法是采用數(shù)字濾波器，即利用計(jì)算機(jī)由一定的計(jì)算方法用程序來實(shí)現(xiàn)，以減少噪聲在信號(hào)中的比重.比較常用的簡單濾波方法有下面幾種.算術(shù)平均法：對(duì)被測對(duì)象進(jìn)行多次測量，然后取其平均值作為測量值.其算式為："ii=1式中：亍一被測量的算術(shù)平均值；Xj—第i次測量值；N一測量總次數(shù)。測量次數(shù)太少時(shí)，濾波效果不顯蓍。但測量次數(shù)多，而測點(diǎn)又很多時(shí)，所需的時(shí)間就長，此時(shí)不能保證在一個(gè)采樣周期中生產(chǎn)過程一直保持不變。所以，測量總次數(shù)N的選取是比較關(guān)鍵的.加權(quán)平均法：對(duì)本次測量值和前k次測量值進(jìn)行加權(quán)平均，得到的值作為本次測量的有效值.即：aX(6-3)=0式中：Y—第n次的加權(quán)平均值；X〃，一第n-i次的測量值；a—權(quán)因子，其值應(yīng)滿足：0Va.J1;柘a.=1i=0系數(shù)濾波法：根據(jù)上一次測量的濾波值與本次測量值進(jìn)行加權(quán)平均而得到本次測量的濾波值.即：=PX^+(1-P)Y1(6-4)式中：Yn,Yn-1一分別為第n次和第n-1次的測量濾波值；Xn—第n次測量值；p一濾波系數(shù)，其值應(yīng)小于1而大于0，最好由實(shí)踐來確定。中位值法：對(duì)一個(gè)量連續(xù)進(jìn)行三次測量，取其中位值作為該量本次的測量值。若X1<X2<X3則本次測量值為：y=x2式中X1,