【正文】 29 圖 42 LabSQL VIs LabSQL VIs LabSQL VIs 根據其功能可以分為四類，即 Command VIs； Connection VIs； Recordset VIs 和 Top Level VIs。 LabVIEW 訪問數(shù)據庫的流程 在 LabVIEW 中利用 LabSQL 工具包訪問數(shù)據庫時可以分為以下幾個步驟： ① 新建一個 Access 數(shù)據庫，通過 LabSQL 模板上的 ADO 創(chuàng)建一個 Connection 對象； ② 利用 ADO Connection 建立與數(shù)據庫的連接； ③ 利用 ADO SQL 控制對數(shù)據庫的各種操作（查詢、刪除、修改、 32 添加）； ④ 利用 ADO Connection 和 ADO Connection 斷開與數(shù)據庫之間的聯(lián)系。表 410 中的信號索引由機組號、試驗記錄說明、試驗時間構成，信號索引用于檢索一次試驗中采集到的所有信號的原始采樣數(shù)據，信號跳閘時間用于甩負 荷試驗時確定同步時間。 系統(tǒng)軟件設計采用模塊化思想，主要包含以下幾個功能模塊：數(shù)據采集模塊、 數(shù)據輸出模塊、數(shù)據存儲模塊、數(shù)據管理模塊及置零模塊。 應用軟件的設計是數(shù)據采集系統(tǒng)的核心，也是整個監(jiān)測系統(tǒng)的最主要的組成 部分，應用軟件設計的效率和可靠性直接影響著整個監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。其中試驗信息表中的主關鍵字為機組號、試驗記錄說明與試驗時間。 （ 2） LabSQL 的配置 在使用 LabSQL 之前，需要在 Windows 操作系統(tǒng)中的 ODBC 數(shù)據源中創(chuàng)建一 個 DSN， LabSQL 就是通過這個 DSN 與數(shù)據庫進行聯(lián)系的。 LabSQL 能支持 Windows 操作系統(tǒng)中一切基于 ODBC 的數(shù)據庫，例如 Access、 SQL Server、 Oracle 等。 LabVIEW 中數(shù)據庫的訪問方式 LabVIEW 本身并不具備數(shù)據庫的訪問功能，必須借助于其它方式，目前可以通過以下幾種方式實現(xiàn)對數(shù)據庫的訪問： ① 利用 NI 公司提供的附加工具包 LabVIEW SQL Toolkit 實現(xiàn)對數(shù)據庫的操作， LabVIEW SQLToolkit 工 具包包含一系列高級功能模塊，這些模塊封 28 裝了大多數(shù)的數(shù)據庫操作和一些高級的數(shù)據庫訪問功能，因此用其訪問數(shù)據庫簡單易用，但是這種工具包價格昂貴，對于很多的 LabVIEW 使用客戶來說，這種價格是很難接受的。 Case0 完成水力參數(shù)數(shù)據采集系統(tǒng)界面的調用， Case1 到 Case3 分別實現(xiàn)對 1 號水輪機、 2 號水輪機和 3 號水輪機能量特性模型界面的調用， Case4 完成退出系統(tǒng)的功能。程序框圖采用事件結構（ EventStructure）與 While 循環(huán)結構相結合的方式實現(xiàn)，共有 6 個 Case（分支）組成，從 圖 34 水力參數(shù)數(shù)據采集系統(tǒng)程序框圖 25 圖 35 水力參數(shù)數(shù)據采集系統(tǒng)程序框圖 序號 0 到序號 5。信號調理將傳感器輸出的電信號進行放大、濾波、隔離等，便于數(shù)據采集卡進行數(shù)據采集。 22 上、下位機間的數(shù)據傳遞 (1) 下位機開機后默認的狀態(tài)是上傳數(shù)據（機頻、網頻、導葉開度、 PID 調節(jié)器的輸出、狀態(tài)）無條件傳送。但 TCP 編程較復雜 ,需要精深的網絡通訊知識。 正是 LabVIEW 的這些優(yōu)點使得它具有其他語言所無法比擬的優(yōu)勢，使得它擁有越來越多的用戶，逐漸成為數(shù)據采集與儀器控制的首選程序設計語言，可以預見， LabVIEW 最終將會引發(fā)傳統(tǒng)儀器產業(yè)一場新的革命。在創(chuàng)建子 VI 時還需要創(chuàng)建連接器，連接器表明了子 VI 中的全部輸入和顯示控件的接線端，如同文本編程語言中的參數(shù)列表，連接器從輸入端接收數(shù)據，通過前面板輸入控件傳送到框圖的程序代碼中，再從前面板顯示控件中接收計算結果傳到輸出端。 在 LabVIEW 中開發(fā)的程序都被稱為 VI，一個 VI 由三部分構成：前面板（ FrontPanel）、程序框圖（ Block Diagram）和圖標 /連接器（ Icon and Connector Pane）。 4 具有可變性、多層性、自助性的面板 與傳統(tǒng)儀器一樣，虛擬儀器的面板也可以有旋鈕、開關按鈕、滑動條，有顯 示器顯示波形，有 LED 指示燈，有聲音和報警指示燈，有指針式表頭指示刻度等。 VC、 VB 具有簡單易用、實用性強的優(yōu)點，但開發(fā)人員需要有較多的編程經驗和較強的調試能力。 ① 計算機 一般為一臺 PC 或工作站，是硬 件平臺的核心。虛擬儀器可 以集成為自動控制系統(tǒng)；可自由構建成專用儀器系統(tǒng)；可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器， 如邏輯分析儀、示波器、頻譜分析儀、信號發(fā)生器等，使得測量人員從繁雜的儀 器堆中解放出來。 具體如圖 ： 自 水 電廠控制層 廠級計算機系統(tǒng) 動 電 廠 化 的 機組控制層 監(jiān) 復 控 系 功能控制層 雜 統(tǒng) 現(xiàn)地層（現(xiàn)地單元） 分 程 層 現(xiàn)場設備驅動層 度 圖 水電廠分層 （ 1） 電廠控制層 這個水電廠控制系統(tǒng)的最高層“領導” ,整個水電系統(tǒng)的機組 運行、管理、發(fā)電等都是由這層來協(xié)調、控制，也把電廠信息，監(jiān)控數(shù)據等與電網監(jiān)控層進行傳遞和聯(lián)絡。 四、分層控制系統(tǒng) 分層控制系統(tǒng)的意義在于可以把整個水電站的控制系統(tǒng)分成幾個相應的不同層次來進行逐一控制，電廠的層次大致可分為梯級調度層、廠站監(jiān)控層、機組操作層、輻設控制層等，這其中梯級調度只適用于梯級的電廠。它是一種能對水電站機組運行進行集中式的監(jiān)視和管理，控制功能分離，物理位置分散，依靠微型計算機，利用數(shù)據通信模塊懂得功能將所有的信息全部相連的新型的自動控制系統(tǒng)。為了避免疏忽所帶來的嚴重后果，系統(tǒng)的裝置技術也必須妥善的進行處理。 （ 4）人機聯(lián)系要求完善 發(fā)電生產的過程需要及時有效的進行參數(shù)監(jiān)視、運行操作、系統(tǒng)組態(tài)和異常情況下的故障診斷和處理，而且需要隨時接受運行人員的各種運行工作命令，還要做到人機聯(lián)系的方式比較簡單、只管、明確、方便、快捷、規(guī)范、安全。水電站發(fā)電生產的過程對于計算機控制系統(tǒng)的采樣、數(shù)據的運算和操作速度的速度都有一定的要求，并且做到與它所控制的生產過程的十幾運行速度相適應，在其生產過程和計算機的自身運動規(guī)律的前提下，能夠及時的檢測出生產過程發(fā)生的微弱變化并且進行測試、分析和控制。 這些都具體表現(xiàn)為以下幾點： 水電站電廠發(fā)電生產的過程是很復雜而且特殊的，所以其所需要的監(jiān)控系統(tǒng)必須擁有強大卓越的數(shù)據處理能力，而且還必須豐富其競爭的性價比。這是水電站生產的最后一個環(huán)節(jié)，就是水電站發(fā)生的電能經過變電、配電、送到電力系統(tǒng)或用戶的過程。河川徑流是由集水區(qū)域、降水量及其他影響徑流 的因素綜合決定的。由于 GCU 的設計構想是集調速、勵磁、順控、同期、測量 5 個功能于一體 ,因此又稱為“五合一 ”裝置。 這種控制方式是目前國內外水電站普遍采用的計算機控制方式。目前新建水電站已很少采用這種控制方式。 （ 2）原來的水電站運行值班人員習慣于常規(guī)設備的操作 ,不熟悉計算機系統(tǒng)的操作 ,需要一段適應過程。這在當時是適合的 ,后來也被更 新為能實現(xiàn)控制功能的比較完善的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。 水電站控制方式的演變 隨著計算機技術的不斷發(fā)展 ,水電站監(jiān)控的方式也隨之改變 ,計算機系統(tǒng)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其與常規(guī)設備的關系也發(fā)生了變化 ,其演變過程大致如下。龔嘴水電站 ,采用 ABB 公司產品的有潘家口、天生橋二級、溪口、寶興河梯級和二灘等水電站 。 我國水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的研制工作起步并不晚。 高性能微機的出現(xiàn)使微機在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中得到普遍的應用。常規(guī)操作盤基本上已被計算機監(jiān)控系統(tǒng)的值班員控制臺所取代 。以上這些復雜的工作使原來在水電站上廣泛使用的布線邏輯型自動裝置越來越難以勝任 ,因此采用更為先進的技術成了迫不及待的任務。 本文主體分為 兩 部分，每部 分內容如下： 第一部分：采用虛擬儀器的概念，構建了實時監(jiān)測系統(tǒng)的硬件結構并詳細介 紹了硬件的選型設計。 本系統(tǒng)的開發(fā)對于充分利用水資源，提高水電站的經濟效益，實現(xiàn)水力機組的高效穩(wěn)定運行及優(yōu)化運行均具有一定的實際指導意義。它經歷了一段從低級到高級 ,從順序控制到閉環(huán)調節(jié)控制 ,從局部控制到全廠控制 ,從電能生產領域擴展到水情測報、水工建筑物的監(jiān)控 。運行人員的勞動強度大大減輕 ,人數(shù)也大大減少 ,甚至出現(xiàn)了“無人值班”的水電站。就國家來說 ,美國 ,法國 ,日本和加拿大等國在這方面是比較領先的。天津電氣傳動設計研究所 (簡稱天傳所 )也開始了永定河梯級水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的研制工作。己投運的幾十個計算機監(jiān)控系統(tǒng)中絕大多數(shù)是由國內單位研制的。當時采用這種控制方式的理由是 ,根據巴西和巴拉圭的國情 ,認為采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)的經驗還不夠成熟 ,缺乏相應的技術力量 ,故而先采用能實現(xiàn)數(shù)據采集和監(jiān)視記錄等功能的計算機系統(tǒng) ,而水電站的控制仍由常規(guī)設備來完成。 國外也有不少這樣的例子。 這一點對已運行水電站的改造是有現(xiàn) 實意義的。因此 ,對計算機系統(tǒng)的可靠性要求就比較高 ,這可以采用冗余技術來解決 ,保證系統(tǒng)某一單元或局部環(huán)節(jié)發(fā)生故障時 ,整個系統(tǒng)和電廠運行還能繼續(xù)進行。中控室還保留模擬顯示屏 ,但其信息取自計算機系統(tǒng) ,不考慮在機組控制單元 (計算機型的 )發(fā)生故障時進行機旁的自動操作。此外 , 6 武漢華工電氣自動化有限責任公司 ,南京自動化設備廠和許昌繼電器集團有限公司等科研、制造單位也做了不少工作 ,在我國已形成了 SDJK， DZWX， SSJ一 3000、CSCS 系列、 SD200 和 SJK 一 3000 等多種產品。將集中的水能通過引水管道和蝸殼輸送到水輪機，使水輪機旋轉，從而產生機械能，產生能量的大小與流量和水頭有關。與火電廠的生產過程相比，水電廠的生產過程要簡單的多。 在給定的條件之下，計算機監(jiān)控系統(tǒng)和設備能夠持續(xù)保持正確安全的工作能力或者所期待的功能可持續(xù)的時間的長短（平均故障間隔時間）可以用來衡量計算機系統(tǒng)及設備的可靠性。在發(fā)生事故之后，要求對時間的幾率分辨率達到 5ms 以下。 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的要求會根據電廠設 備和對象不同隨之表現(xiàn)出不同，所以系 10 統(tǒng)應具備實現(xiàn)其基本功能，系統(tǒng)結構以滿足基本功能要求為前提，全力做到簡單實用。 一、集中式計算 機監(jiān)控系統(tǒng) 這種模式的監(jiān)控系統(tǒng)的結構主要是由一臺計算機來承擔整個水電站的所有監(jiān)控任務，比較依賴于一臺計算機，可靠性比較差。所以當時的人們把硬件和相應的軟件都使之在大量重復的大規(guī)模的集成電路芯片中分布出來，來構成一個新興的計算機系統(tǒng)。由于分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點比較突出，它已取代了其他類型的監(jiān)控系統(tǒng)。 （ 4） 現(xiàn)場設備驅動層 水電站廠房中現(xiàn)場的機械、電器設備（水泵、閥門、開關等）和現(xiàn)場的驅動設備 （電機、電磁閥、電磁驅動機構等）都是由這一層來進行放大控制，而不是通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)直接驅動。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的對比 相比于傳統(tǒng)儀器，虛擬儀器具有四大優(yōu)勢：性能高、擴展性強、開發(fā)時間少、 完美的集成功能。虛擬儀器軟件由 3 部分構成。虛擬儀器具有如下特點： 1 強大的信號處理能力 通過適當?shù)挠布Y構系統(tǒng)對信號進行采集、放大、隔離、濾波以及模 /數(shù)轉換，虛擬儀器可以利用計算機的大量實用軟件工具對信號進行各種分析計算、處理和數(shù)字化、圖形化顯示，也可以將信號通過數(shù) /模轉換后控制執(zhí)行器件的執(zhí)行動作。一方面其可根據用戶不同要求修