【正文】 現(xiàn)控制系統(tǒng)中的故障，以便采取措施并加以排除。 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 5 機組現(xiàn)地控制單元的設(shè)計與研究 20 5 機組現(xiàn)地控制單元的設(shè)計與研究 概述 機組現(xiàn)地控制單元 (也稱機組控制單元 )是水電站計算機控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，它一方面與電站生產(chǎn)過程聯(lián)系，采集信息，完成機組自動程序控制；另一方面與電站控制級聯(lián)系，傳送運行信息、接受下達的命令，是水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。利用 CPU 的串行口方式2和串行口方式 3 實現(xiàn)多機通訊功能。另外三個鍵為組合式，通過獨立使用和不同組合來完成各種功能。 未發(fā)生 發(fā)生 圖 副監(jiān)控裝置軟件程序流程圖 副監(jiān)控裝置的主程序 在副監(jiān)控裝置中，主要包括以下一些模塊 : 系統(tǒng) 初始化 芯片配置寄存器的置數(shù)、中斷允許和禁止的設(shè)定、復(fù)用引腳的功能選擇以及置一些變量的初值等。由于同時讀入開關(guān)量狀態(tài)，并判斷是否發(fā)生變位，所以也能夠充分保證開關(guān)變位的分辨率小于 10ms 的要求。 測量用數(shù)據(jù)的采集 在本裝置中，對六路模擬量的數(shù)據(jù)進行采集，包括三相電壓和三相電流。 系統(tǒng)的軟件是根據(jù)系統(tǒng)的功能要求而設(shè)計的。 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 4 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計 16 4 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計說明 在本裝置的設(shè)計中，除了硬件電路以外，另一重要組成部分就是軟件程序設(shè)計。因此，本裝置采用輸出兩組不同的復(fù)位脈沖信號分別接至 PSD 和 CPU芯片的復(fù)位引腳，使其先后順序脫離復(fù)位狀態(tài)，保證程序的正常運行。這是由于如果復(fù)位信號上升緩慢， CPU 就有可能在 PSD芯片仍處于復(fù)位狀態(tài)時，先離開 復(fù)位方式開始提取程序代碼，從而使程序得不到正確執(zhí)行。對于一些特定的整定值或控制字，則采用讀寫數(shù)據(jù)更可靠的 E2PROMX25043?？偟膩碇v，非易失性 RAM 具有如下主要特征 : (1) 與相應(yīng)的靜態(tài) RAM 完全兼容； (2) 可以單字節(jié)讀寫，讀寫次數(shù)無限； (3) 內(nèi)置鋰電池，單 5v 供電，功耗小。 數(shù)據(jù)存儲器的選擇 本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲器共由兩部分組成，非易失性數(shù)據(jù)存儲器 (NVRAM)和串行數(shù)據(jù)存儲器 (E2PROM )，用于存儲數(shù)據(jù)記錄、整定值和控制字等。但 RS449 標準也是一個單端的，雙極性電源的電路標準，在 3000bps 時，距離可達 1200m。串行數(shù)據(jù)傳輸是一條信號線傳輸一種數(shù)據(jù)源，因此，不同系統(tǒng)或計算機之間只用幾條信號線即可完成數(shù)據(jù)交換。經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后所得到數(shù)字量被送到雙端口 RAM 中，以備主 CPU 進行數(shù)據(jù)處理。因此，這些信號不需要外加邏輯電平轉(zhuǎn)換電路，就可直接與 CPU 或其它外圍電路直接相連，使用非常方便。具有允許簡單的三總線工作的串行外設(shè)接口 (SPI)和軟件協(xié)議。 X25043 的低 V㏄檢測電路，可以保護系統(tǒng)免受低電壓情況的影響。這種組合芯片降低了系統(tǒng)成本，并減少了對電路板空間的要求。本裝置對六路模擬信號進行采樣，每一路每周波采樣 32 點，即每一個周波要完成 192 次轉(zhuǎn)換，而每個周波為 20ms，因此要求轉(zhuǎn)換速率至少為 100us，考慮到每個通道的采樣時間由多路開關(guān)的開關(guān)時間、采樣 /保持器的采樣和建立時間、 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間以及測量傳感器的建立 時間等，決定選用轉(zhuǎn)換時間為十幾微秒到一百微秒的逐次比較型的 A/D 轉(zhuǎn)換器。具有精度高、體積小、功耗低、頻響寬、可以解決自動檢測及多路數(shù)據(jù)采集中的隔離、變換、傳送和共地、共電源等關(guān)鍵技術(shù)問題，能有效克服共模干擾、提高系統(tǒng)可靠性，簡化系統(tǒng)設(shè)計。利用光電耦合方式，可獲得 10kHz 的帶寬，但隔離性能不如變壓器耦合。并且在工程實踐中，為了防止各類干擾 (強電或強電磁 )、電網(wǎng)電壓對測量回路的損害，不影響系統(tǒng)的正常運行，需要根據(jù)具體情況，對系統(tǒng)中的信號輸入通道采用必要的隔離，以保證系統(tǒng)的可靠運行。 傳感器的選擇 傳感器是實現(xiàn)測量和控制的首要環(huán)節(jié)，是測量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始信號進行準確可靠的采樣和轉(zhuǎn)換，那么一切的測量和控制都將是不可靠的。此特性減少了開發(fā)時間，簡化了制造流程，并大大降低了現(xiàn)場升級的費用。 PSD913F2 可編程微控制器 (MCU)外圍器件的閃速 (FLASH)存儲器和可編程邏輯具有在系統(tǒng)可編程特性 (INSYSTEMPROGRAMMABILITY,ISP),這有助于實現(xiàn)嵌入式設(shè)計的簡單而靈活的設(shè)計解決方 案。 80C196 的速度比 8096 高的另一個因素是，前者的大部分指令執(zhí)行狀態(tài)周期數(shù)比后者少。 主監(jiān)控裝置硬件電路的結(jié)構(gòu)參看圖 3. 1 硬件電路框圖。 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 系統(tǒng)的總體電路結(jié)構(gòu)與分析 9 3 系統(tǒng)的總體電路結(jié)構(gòu)與分析 3． 1 硬件電路的總體設(shè)計 隨著對水電站保護、控制、測量、通訊等功能的要求越來越高和高性能單片機的出現(xiàn)以及新的電力電子開關(guān)器件的產(chǎn)生，水電站智能監(jiān)控儀表將逐步實現(xiàn)高集成度、全功能化。對于不同的應(yīng)用對象，只需要改變數(shù)據(jù)實體即可。 軟件組態(tài)化是水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向之一，是一種模塊化的軟件，它 具有實時數(shù)據(jù)庫、動畫顯示、上下限設(shè)置、狀態(tài)設(shè)置、各種實時趨勢圖和歷史趨勢圖、各種輸入輸出接口等功能。 (3)調(diào)度自動化 要對水電站進行自 動調(diào)度，除水電站內(nèi)部計算機及裝置組成網(wǎng)絡(luò)外，水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)與調(diào)度自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，進行數(shù)據(jù)交換。 水電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，水電站計算機監(jiān)控技術(shù)同樣也在迅速發(fā)展，新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制裝置、軟件等不斷涌現(xiàn)。 DCS 系統(tǒng)采用分散控制、集中調(diào)度、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則，把系統(tǒng)從下到上分為設(shè)備級、分散過程控制級、集中調(diào)度監(jiān)控級、綜合信息管理級，形成分級分布式控制，具有較高的可靠性和可維護性。 DDC控制屬閉環(huán)控制系統(tǒng)，是計算機在工業(yè)控制過程中較普遍的一種應(yīng)用方式。 ⑴ 操作指導(dǎo)型控制系統(tǒng)。它包括硬件和軟件兩部分，其硬件由主機、外部設(shè)備、通訊設(shè)備等組成；軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 2 水電站計算機監(jiān)控的典型結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢 6 2 水電站計算機監(jiān)控的典型結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)組成形式有很多種，但基本上可以從以下兩個方面來分類 : 從計算機在水電站中所起的作用及常規(guī)設(shè)備的配置程度來看，水電站以計算機為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng)可 分為三種 : ⑴ 以常規(guī)自動化裝置為基礎(chǔ)計算機為輔助的監(jiān)控系統(tǒng) (CASC) ⑵ 計算機和常規(guī)自動化裝置雙重化配置的監(jiān)控系統(tǒng) (CCSC) ⑶ 以計算機為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng) (CBSC ) 。主要完成水輪發(fā)電機組現(xiàn)場控制單元。該系統(tǒng)分為下位機監(jiān)控裝置和上位 PC 機嵌入式系統(tǒng)可視化編程軟件構(gòu)成。目前我國水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)正在較大范圍內(nèi)推廣，電站正在向全廠自動化過渡的過程中；梯級水電站的集中監(jiān)控正在試點，個別工程取得了初步成功；水電站值班方式以及生產(chǎn)管理方式的改革正在大力推動，在廣蓄、長攀枝花 學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 5 甸等電站己經(jīng)實現(xiàn)了“無人值班” (少人值守 )。接收并執(zhí)行上位機的各種指令 )； FS312 機組綜合控制單元，它是考慮到水電站或機組的運行特殊性，保留了簡單的常規(guī)手動裝置，加上一系列監(jiān)控組件而構(gòu)成的控制單元。已有 20 多座水電站基本上建成了計算機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了不同程度的計算機監(jiān)控和經(jīng)濟運行。于是開發(fā)了“ TELLEX”遙控運行系統(tǒng)，它具有以下特點 :遠程監(jiān)測、運行數(shù)據(jù)的遠程查詢、遠程診斷、生成運行數(shù)據(jù)報表、查詢、輔助分析、遠程控制、遠程維護。 法國電力系統(tǒng)運行的水力發(fā)電設(shè)施約有 500 個左右，基本上全是自動化操作。計算機不僅能監(jiān)視全水電站的運行，而且還可以構(gòu)成控制調(diào)節(jié)裝置 (這里的計算機主要是微處理機 )來取代常規(guī)的用布線邏輯電路構(gòu)成的機組基本控制裝置，如調(diào)速器、勵磁裝置、同期并列裝置等。它不僅要實現(xiàn)水電站的過程自動控制、報表的自動生成與打印等基本功能，更主要的是體現(xiàn)其高速的網(wǎng)絡(luò)功能，通過高速網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信息傳遞交換，實現(xiàn)資源共享。 水電站計算機控制技術(shù)的發(fā)展 水電站自動化技術(shù)是從 20 世紀初才發(fā)展起來的，此前的水電站控制是采用人工手動操作的方式來控制的。所以開發(fā)研制滿足小型水電廠自動化改造的攀枝花 學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 3 新型水電站系統(tǒng)，采用相對獨立的通用單元監(jiān)控裝置對小型水輪發(fā)電機組實行一對一的控制與檢測，對小水電站提 高自動化水平，實現(xiàn)無人值班有重大的意義。老水電廠因起點低 (基于多人值班 )、設(shè)備技術(shù)相對落后，資金少，其監(jiān)控系統(tǒng)的改造只能采用以計算機為主、簡化常規(guī)為輔的模式。水電站實現(xiàn)自動化的目的在于提高工作的可靠性和運行的經(jīng)濟性；提高電能質(zhì)量；改善勞動環(huán)境和減少運行人 員。攀枝花 學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 2 1 緒 論 小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)研究的意義 我國小水電資源十分豐富，可開發(fā)量達 8700 萬千瓦，居世界第一位。由于該技術(shù)的實施需要一定的技術(shù)和資金的支持，目前大中型水電站已普遍采用了該項技術(shù)，而小型水電站對該項技術(shù)的應(yīng)用則剛剛起步。特別是農(nóng)村小型水電站 (AC400V、 630kW 及以下低壓機組 )為降低造價，水 輪機操作器和發(fā)電機勵磁設(shè)備十分簡易，自動化程度相當(dāng)?shù)?，運行成本高。 control system is developed for small hydropower station. Device and software are included. Device acts as a unit for a generator set and software provides friendly interface to monitor and control assistant devices. Device is distributed designed and made up of microprocessor and periphery electrocircuits. Motorola HC12 MCU acts as Core and analog measure module, switch status monitor module, relay control module, LCD display module and munication module are included in periphery electrocircuits. Software is developed by Visual Basic and database is developed by SQL Server . With the software, device can operate with the procedure step by step which is solidified by munication between PC and device. USB and RS232 munication interfaces are available in device which makes munication easy. The puter supervisory amp。上位機嵌入式系統(tǒng)可視化編程軟件采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言 Visual Basic 結(jié)合大型商用數(shù)據(jù)庫 SQLServer 開發(fā)，同時利用軟 /硬件協(xié)同設(shè)計的方法，使煩瑣復(fù)雜的針對硬件的控制編程變得簡單、直觀，實現(xiàn)在線過程編程，然后通過 RS232 通訊接口或者 USB 通訊接口將控制程序下載到下位機裝置的FLASH 頁中，下位機裝置則按照下發(fā)的程序流程執(zhí)行相應(yīng)的測量、檢測和控制功能，可重復(fù)擦寫的 FLASH 中下載程序的內(nèi)容和順序的不同使得同一個裝置可以實現(xiàn)不同的功能，達到下位機裝 置的一機多用。