【正文】 ...........14 虛擬儀器及 LABVIEM 概述 ....................................................................................14 虛擬儀器技術(shù) ............................................................................................14 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的對(duì)比 .........................................................14 虛擬儀器的構(gòu)成 .............................................................................15 虛擬儀器的特點(diǎn) .............................................................................17 LABVIEM........................................................................................................18 LABVIEM 的各種通信方式與介紹 .........................................................................20 系統(tǒng)通信方式的數(shù)據(jù)傳遞 ...................................................................................21 上、下位機(jī)見的數(shù)據(jù)傳遞 ...................................................................................22 數(shù)據(jù)采集 ..............................................................................................................22 系統(tǒng)程序前面板 .....................................................................................................22 系統(tǒng)程序框圖 ......................................................................................................24 水利機(jī)組運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的實(shí)現(xiàn) ..........................................................25 第 4章 基于虛擬儀器的水利機(jī)組運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ............................................27 數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)技術(shù) ...............................................................................................27 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái) ............................................27 LabVIEW 的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)方式 ..................................27 LabSQL 工具包簡(jiǎn)介 .........................................28 LabSQL 的安裝及配置 .......................................30 LabVIEW 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的流程 ..................................32 數(shù)據(jù)庫(kù)表單設(shè)計(jì) ...................................................................................................33 數(shù)據(jù)庫(kù)采集系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ...............................................................................37 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能 ...........................................................................................38第 5章 結(jié)論與展望 ............................................................................................................39 結(jié)論 .......................................................................................................................39 展望 .......................................................................................................................39致 謝 ..............................................................................................................................40參考文 獻(xiàn) ..............................................................................................................................401第一章 緒論 水電站控制系統(tǒng)的發(fā)展概況 水電站最根本的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,電力需求迅猛增長(zhǎng),興建的水電站越來(lái)越多,其容量也越來(lái)越大,如正在建設(shè)的三峽水電站,總裝機(jī)容量高達(dá) 18200MW。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 70 年代起,計(jì)算機(jī)監(jiān)控在國(guó)外一些水電站上取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,出現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)控制的水電站最初,由于計(jì)算機(jī)價(jià)格比較昂貴,全廠只用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)主要工況的監(jiān)視和操作,通常采用開環(huán)調(diào)節(jié)控制后來(lái),隨著計(jì)算機(jī)性能改善和價(jià)格下降,出現(xiàn)了采用多臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制的水電站高性能微機(jī)的出現(xiàn)使微機(jī)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中得到普遍的應(yīng)用。采用依林公司產(chǎn)品的有小浪底水電站。 這種控制方式的缺點(diǎn)是,功能和性能都比較低,并對(duì)整個(gè)水電站自動(dòng)化水平的提高有一定的限制,目前新建水電站已很少采用。委內(nèi)瑞拉的古里水電站(10000MW)、法國(guó)的孟德齊克抽水蓄能電廠(920MW)等。水電站中的水庫(kù)中就是具有了一定能量的水，這些水通過(guò)過(guò)流部件（引水管道和蝸殼）流入水輪機(jī)，驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)恩呢該，最后通過(guò)變電、送電設(shè)備將電能送到用戶。水電機(jī)組各系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)比較容易，各部分的聯(lián)鎖也相對(duì)簡(jiǎn)單，所以也必須對(duì)水電站控制系統(tǒng)的自動(dòng)化進(jìn)一步加大要求。水電站的地理位置特殊，自然條件和電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的不同可能會(huì)告知不同水電站具有很大的差異。 二、分散式處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 這種的監(jiān)控系統(tǒng)是新一代的繼直接作用式氣動(dòng)儀表、氣動(dòng)單元組合儀表等之后的控制系統(tǒng)。每個(gè)水電廠的本身也是可以分為幾個(gè)不同的層次：電廠控制層、機(jī)組控制層、功能控制層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。 ① 計(jì)算機(jī) 一般為一臺(tái) PC 或工作站，是硬件平臺(tái)的核心。 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(guān)按鈕、滑動(dòng)條，有顯示器顯示波形，有 LED 指示燈，有聲音和報(bào)警指示燈，有指針式表頭指示刻度等。在創(chuàng)建子 VI 時(shí)還需要?jiǎng)?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(yǔ)言中的參數(shù)列表，連接器從輸入端接收數(shù)據(jù)，通過(guò)前面板輸入控件傳送到框圖的程序代碼中，再?gòu)那懊姘屣@示控件中接收計(jì)算結(jié)果傳到輸出端。Nl 公司還開發(fā)的一種 Datasoeket 技術(shù),大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)通信編程,可以使用它很容易的在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由傳感器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集卡（通常集成模擬多路開關(guān)、采樣/保持器、程控放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、D/A 轉(zhuǎn)換器及定時(shí)器） 、計(jì)算機(jī)及一些外設(shè)等組成。 圖 36 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板圖 圖 37 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)程序框圖 如圖 37 所示，系統(tǒng)集成的程序設(shè)計(jì)采用了 While 循環(huán)結(jié)構(gòu)嵌套事件結(jié)構(gòu)（Event Structure）的形式，保證系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)始終處于可響應(yīng)狀態(tài)。 LabSQL 工具包簡(jiǎn)介L(zhǎng)abSQL 是由美國(guó) NI 公司開發(fā)的一個(gè)免費(fèi)的、多數(shù)據(jù)庫(kù)、跨平臺(tái)的 30LabVIEW 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)工具包，它通過(guò) Microsoft ADO 以及 SQL 語(yǔ)言完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，將復(fù)雜的底層 ADO 及 SQL 操作封裝成一系列 LabSQLVIs（如圖 42 所示） ，便于對(duì)軟件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。見表 47，48 。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下幾種功能： （1）可同時(shí)對(duì)多臺(tái)運(yùn)行水電機(jī)組在線監(jiān)測(cè)或單獨(dú)對(duì)某臺(tái)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)測(cè)。利用虛擬儀器技術(shù)，用戶可以自由定義,自由組合計(jì)算機(jī)平臺(tái)、硬件、軟件以及完成系統(tǒng)功能所需的附件，可以根據(jù)系統(tǒng)功能隨時(shí)增添模塊,即可以方便地對(duì)其進(jìn)維護(hù)、擴(kuò)展、升級(jí)，有較大的靈活性和廣闊的應(yīng)用前景。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)除了強(qiáng)調(diào)開發(fā)效率高，可靠性好以外，更強(qiáng)調(diào)其具有良好的實(shí)時(shí)性，因此采用圖形化編程語(yǔ)言 LabVIEW 作為應(yīng)用軟件的開發(fā)工具。 34 45 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置對(duì)話框換 至此，LabSQL 即可以利用所創(chuàng)建的 DSN 訪問(wèn)與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(kù)了。使用這種方式需要用戶對(duì) MicrosoftADO 控件以及 SQL 語(yǔ)言有比較深入的了解，而且在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作時(shí)需要從底層編寫較復(fù)雜的程序，這對(duì)于大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)也不現(xiàn)實(shí)。Case5 為數(shù)據(jù)管理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的查詢、分析和處理。(3) 若要從上位機(jī)下傳數(shù)據(jù)，需要先發(fā)呼叫命令，待下位機(jī)應(yīng)答后再發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。簡(jiǎn)單地說(shuō),數(shù)據(jù)通信就是數(shù)字計(jì)算機(jī)或其他數(shù)字終端裝置之間的通信?？驁D程序用 LabVIEW 圖形編程語(yǔ)言編寫，由圖框、端口、連線和節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。 2 具有標(biāo)準(zhǔn)的、功能強(qiáng)大的接口總線、板卡及相應(yīng)軟件 GPIB 通用接口總線（或稱 IEEE488 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口總線）近 30 年廣泛應(yīng)用于儀器領(lǐng)域，它只適用于消息級(jí)器件的互操作，不適于寄存器級(jí)器件。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的性能比較見表 31 所示。綜合考慮之下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)“分布” ，系統(tǒng)控制理論“分層”的綜合性監(jiān)控系統(tǒng)，在可靠性、靈活性和投資少的前提下，性價(jià)比比較高，所以中小型水電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)首選分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)非常的好。一個(gè)水電站的裝機(jī)容量和機(jī)組太熟、電站在電力系統(tǒng)中的地位、計(jì)算機(jī)在電站自動(dòng)化中的功能等都會(huì)影響到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的整個(gè)布局。電廠控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，要求也非常的高，所以計(jì)算機(jī)也必須有足夠高的時(shí)鐘頻率、品質(zhì)優(yōu)良的操作系統(tǒng)和豐富的操作指令等。水電廠的生產(chǎn)過(guò)程是實(shí)現(xiàn)水能、機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換。為了促進(jìn)小水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,水利部亞太小水電中心和國(guó)家電力公司南京自動(dòng)化股份有限公司都在小型水電站監(jiān)控方式方面進(jìn)行了一些探討。采用此方式時(shí),常規(guī)控制部分可以大大簡(jiǎn)化,平時(shí)都采用計(jì)算機(jī)控制。后來(lái),依泰普水電站已將它更新為具有復(fù)雜控制功能的、比較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。龔嘴水電站。運(yùn)行人員的操作已從過(guò)去的扭把手、按開關(guān)轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)操作。該系統(tǒng)的硬件部分主要采用了美國(guó) NI 公司的產(chǎn)品，包括信號(hào)調(diào)理設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)不論采集精度、速度以及抗干擾能力都能夠滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求。 與此同時(shí),計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展異常迅猛,技術(shù)日新月異,其性能日趨完善,而價(jià)格日益下降,這為計(jì)算機(jī)監(jiān)控取代常規(guī)的布線邏輯型自動(dòng)裝置提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。各公司都推出自己的系列產(chǎn)品,在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。電力自動(dòng)化研究院和水科院自動(dòng)化研究所還推出了自己的系列產(chǎn)品,不僅在國(guó)內(nèi)電站得到廣泛的應(yīng)用,甚至還出口到國(guó)外。（4）如果水電站己有常規(guī)系統(tǒng),加設(shè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以減少干擾,不影響電廠的正常運(yùn)行這一點(diǎn)對(duì)已運(yùn)行水電站的改造是有現(xiàn)實(shí)意義的。中控室還保留模擬顯示屏,但其信息取自計(jì)算機(jī)系統(tǒng),不考慮在機(jī)組控制單元(計(jì)算機(jī)型的)發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行機(jī)旁的自動(dòng)操作。將集中的水能通過(guò)引水管道和蝸殼輸送到水輪機(jī)，使水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生機(jī)械能，產(chǎn)生能量的大小與流量和水頭有關(guān)。在給定的條件之下，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)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(shí)間的長(zhǎng)短（平均故障間隔時(shí)間）可以用來(lái)衡量計(jì)算機(jī)系