【正文】 ..................................... 10 監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................... 10 水電站的電廠分層設(shè)計 ............................................................................... 12 第 3 章 上位機(jī)的軟件設(shè)計 ...................................................................................... 14 虛擬儀器及 LABVIEW 概述 .................................................................................... 14 虛擬儀器技術(shù) ............................................. 15 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的對比 ................................ 15 虛擬儀器的構(gòu)成 .................................................................................... 15 虛擬儀器的特點 .......................................... 17 LabVIEW.................................................. 18 LabVIEW 各種通信方式介紹與實現(xiàn) ............................. 20 系統(tǒng)通信方式的比較與原則 ................................................................................ 21 上下機(jī)間的數(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)行實時監(jiān)測系統(tǒng)采集的實現(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 ................................................................................................ 27 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫平臺 ............................................ 27 LabVIEW 的數(shù)據(jù)庫訪問方式 .................................. 27 LabSQL 工具包簡介 ......................................... 28 LabSQL 的安裝及配置 ....................................... 30 LabVIEW 訪問數(shù)據(jù)庫的流程 .................................. 31 數(shù)據(jù)庫表單 設(shè)計 ..................................................................................................... 32 數(shù)據(jù)庫采集系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ................................................................................. 36 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能 ............................................................................................. 37 第 5 章 展望與總結(jié) ...................................................................................................... 38 展望 ............................................................ 38 總結(jié) ............................................................ 38 致 謝 .............................................................................................................................. 40 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 41 1 第 1 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)是實現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 ,隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展 ,電力需求迅猛增長 ,興建的水電站越來越多 ,其容量也越來越大 ,如正在建設(shè)的三峽水電站 ,總裝機(jī)容量高達(dá) 18200MW。為了實現(xiàn)水電站的優(yōu)化運(yùn)行以期達(dá)到整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 ,需要進(jìn)行的計算更為復(fù)雜。 后來 ,隨著計算機(jī)性 能改善和價格下降 ,出現(xiàn)了采用多臺計算機(jī)實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制的水電站 。 采用西門子公司產(chǎn)品的有魯布格水電站、廣州抽水蓄能電廠 C 二期。一期工程是一個實時監(jiān)測系統(tǒng) ,實現(xiàn)數(shù) 據(jù)的采集和處理 !提供機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指導(dǎo)和全廠運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視記錄 ,計算機(jī)不直接作用于生產(chǎn)過程的控制。（ 2）由于兩套系統(tǒng)并存 ,相互之間要切換 ,二次接線復(fù)雜 ,可靠性反而有所降低。 針對小型水電站的特點而專門進(jìn)行的一項研究是在 20世紀(jì) 90年代中期進(jìn)行的 ,是由國電自動化研究院與石景山發(fā)電總廠合作在下葦?shù)樗娬救萘烤?15MW的 5 號和 6 號機(jī)上進(jìn)行的發(fā)電綜合控制裝置 (GCU)的研究試驗。 （ 4） 輸送電能。 （ 2）實時響應(yīng)性 計算機(jī)系統(tǒng)完成生產(chǎn)過程中所指定的任務(wù)時，必須具有一定 的及時性，這就是實時響應(yīng)性，即實時性。所處的環(huán)境溫度較高，這些都對計算機(jī)系統(tǒng)附加了另外的要求。但是該系統(tǒng)要求的操作系統(tǒng)非常高級，要對整個系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理 ，然后按部就班的完成所需要的任務(wù)，所以這種系統(tǒng)也就有了非常統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，而且系統(tǒng)中的個資源運(yùn)行之間沒有主從關(guān)系，不存在層次控制。 虛擬儀器是指，在以通用計算機(jī)為核心的硬件平臺上 ，用途由用戶自己定義、 測試功能由測試軟件實現(xiàn)的、具有虛擬面板的一種計算機(jī)儀器系統(tǒng)。 圖形化編程語言：如 LabVIEW， HPVEE 等。 LabVIEW 是一個面向最 終用戶的工具，即使是毫無計算機(jī)背景知識的學(xué)習(xí)者，也可以在短期內(nèi)掌握 LabVIEW 的編程方法。 ⑥ 具有較高的 性價比，可以一機(jī)多用。用戶可以根據(jù)需要實時的對現(xiàn)場狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測 ,在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理 ,通過廠內(nèi)光纖連接到數(shù)據(jù)服務(wù)器上 ,再通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到遠(yuǎn)程用戶 ,遠(yuǎn)程不同類型的用戶根據(jù)不同需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理等操作。 24 系統(tǒng)程序框圖 系統(tǒng)程序框圖的設(shè)計如圖 34 和圖 35 所示。 與其他數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相比， Access 具有以下幾個突出的特點：存儲文件單一、兼容多種數(shù)據(jù)庫格式 、支持長文件名、可應(yīng)用于客戶 /服務(wù)器方式、具有 Web 網(wǎng)頁分布功能、操作簡單、使用方便，同時它還具有組織數(shù)據(jù)、設(shè)計窗體、查詢 信息、輸出報表、建立超鏈接、建立應(yīng)用系統(tǒng)、建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制等功能。 LabSQL 的安裝及配置 （ 1） LabSQL 的安裝 首先，下載 壓縮文件；然后，在 LabVIEW 安裝目錄中的 文件夾中新建一個名為 LabSQL 的文件夾，將 壓縮文件解壓到此文件夾中；最后，運(yùn)行 LabVIEW，在功能模板上就會自動加載 LabSQL。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分，系統(tǒng)軟件提供了實時采集 系統(tǒng)的工作環(huán)境，是系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此應(yīng)選用實時性好，安 全性高，多任務(wù)，多線程的操作系統(tǒng)，本系統(tǒng)選用操作簡單靈活、圖形用戶界面 友好豐富的 Windows XP 操作平臺。 34 表 49 試驗信息檢索表 表 410 試驗數(shù)據(jù)表 歷史數(shù)據(jù)庫設(shè)計 歷史 數(shù)據(jù)庫用于集中保存在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和離線試驗數(shù)據(jù)，其表單由實時數(shù)據(jù)庫和當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的表單共同構(gòu)成。 1 Command VIs：能夠完成最基本的 ADO 操作，如創(chuàng)建或刪除一個 Command，或?qū)?shù)據(jù)庫中的某個參數(shù)進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮鳌? 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫平臺 本文的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用的是 MicrosoftAccess 20xx，它是微軟公司 Office 辦公套件中一個極為重要的組成部分，是目前世界上最流行的桌面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （ RDBMS）。 23 圖 33 水力參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前面板 程序前面板分為輸入?yún)^(qū)域、顯示區(qū)域和操作區(qū)域等幾部分。 UDP 獲得數(shù)據(jù)單元與 TCP 不同 ,UDP 不提供數(shù)據(jù)的分組和組裝 ,也不提供對數(shù)據(jù)的排序 ,這 就意味著 UDP 提供的不是面向連接的 !可靠的數(shù)據(jù)傳輸 ,而是面向操作的；不可靠的數(shù)據(jù)流傳輸 ,應(yīng)用程序必須自己確定信息是否完全正確地到達(dá)目的地。 ② 具有高效性，以功能強(qiáng)大的 LabVIEW 為軟件開發(fā)平臺，能輕松解決數(shù) 20 據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理分析、文件管理、數(shù)學(xué)運(yùn)算等。一方面其可根據(jù)用戶不同要求修改同一個儀器的功能、性能和指標(biāo)；另一方面以軟件形式將多種儀器的功能、性能和指標(biāo)集成在虛擬儀器庫內(nèi)，通過它們的不同組合以及與不同類型的硬件系統(tǒng)的搭配在一臺計算機(jī)上 就可以實現(xiàn)各種儀器的功能，極大地擴(kuò)展了儀器的功能，提高了儀器功能的靈活性。虛擬儀器軟件由 3 部分構(gòu)成。 （ 4） 現(xiàn)場設(shè)備驅(qū)動層 水電站廠房中現(xiàn)場的機(jī)械、電器設(shè)備（水泵、閥門、開關(guān)等）和現(xiàn)場的驅(qū)動設(shè)備 （電機(jī)、電磁閥、電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)等）都是由這一層來進(jìn)行放大控制，而不是通過計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)直接驅(qū)動。所以當(dāng)時的人們把硬件和相應(yīng)的軟件都使之在大量重復(fù)的大規(guī)模的集成電路芯片中分布出來，來構(gòu)成一個新興的計算機(jī)系統(tǒng)。 計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的要求會根據(jù)電廠設(shè) 備和對象不同隨之表現(xiàn)出不同，所以系 10 統(tǒng)應(yīng)具備實現(xiàn)其基本功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以滿足基本功能要求為前提，全力做到簡單實用。 在給定的條件之下，計算機(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)的時間的長短（平均故障間隔時間）可以用來衡量計算機(jī)系統(tǒng)及設(shè)備的可靠性。將集中的水能通過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)。中控室還保留模擬顯示屏 ,但其信息取自計算機(jī)系統(tǒng) ,不考慮在機(jī)組控制單元 (計算機(jī)型的 )發(fā)生故障時進(jìn)行機(jī)旁的自動操作。 這一點對已運(yùn)行水電站的改造是有現(xiàn) 實意義的。當(dāng)時采用這種控制方式的理由是 ,根據(jù)巴西和巴拉圭的國情 ,認(rèn)為采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)驗還不夠成熟 ,缺乏相應(yīng)的技術(shù)力量 ,故而先采用能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視記錄等功能的計算機(jī)系統(tǒng) ,而水電站的控制仍由常規(guī)設(shè)備來完成。天津電氣傳動設(shè)計研究所 (簡稱天傳所 )也開始了永定河梯級水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研制工作。運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)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。 本系統(tǒng)的開發(fā)對于充分利用水資源，提高水