中小型工廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

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摘要：結(jié)合計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的概況與發(fā)展前景，引入實(shí)例分析中小型工廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 

關(guān)鍵詞：中小型工廠 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 自動(dòng)化功能 設(shè)計(jì)研究  中圖分類號(hào)：g623.58文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：    隨著世界科技水平的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)作為一種以科學(xué)技術(shù)為支撐的管理運(yùn)營(yíng)手段，已經(jīng)普及到各行各業(yè)中。現(xiàn)今我國(guó)各中小型工廠采用的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，利用計(jì)算機(jī)智能化的自動(dòng)功能對(duì)工廠的綜合性系統(tǒng)進(jìn)行工業(yè)化的控制。這一功能對(duì)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成有著相對(duì)較高的要求，一要滿足監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，二要根據(jù)該工廠的性質(zhì)與運(yùn)作方式針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行工業(yè)控制。本文將根據(jù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在各中小型工廠中的運(yùn)用，解析其現(xiàn)狀與發(fā)展前景，探討與研究如何在中小型工廠中對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行最科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。  一、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)中小型工廠中運(yùn)用的現(xiàn)狀  從20世紀(jì)90年代中期開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界范圍內(nèi)的崛起，我國(guó)已經(jīng)有不少的中小型工廠采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)自身的傳統(tǒng)工業(yè)監(jiān)控進(jìn)行自動(dòng)化的改造。但是由于工廠大部分技術(shù)人員對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的不完全掌握，未能結(jié)合工廠本身的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況去構(gòu)建計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，導(dǎo)致在工廠生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)期間計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備不匹配、手動(dòng)操作方式不利于工廠運(yùn)營(yíng)等技術(shù)性的漏洞。  二、我國(guó)中小型工廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展前景  我國(guó)各個(gè)中小型工廠對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀與國(guó)內(nèi)各新型科技技術(shù)的興起情況表明，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有無限的發(fā)展?jié)摿Α?nbsp; （一）中小型工廠的設(shè)備缺乏健全與完善性，人工操作水平較為低下，需要新型的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行規(guī)范；  （二）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自身的穩(wěn)定、準(zhǔn)確性，能夠幫助工廠對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與頻繁的施工事故進(jìn)行較好地處理，鞏固工廠的安全運(yùn)營(yíng)，減輕技術(shù)人員的工作負(fù)擔(dān)；  （三）科技水平的提升，支持了計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新與完善，使計(jì)算機(jī)監(jiān)控日漸成為工廠運(yùn)營(yíng)的一項(xiàng)核心運(yùn)作系統(tǒng)，不斷根據(jù)工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)進(jìn)行自我完善與修復(fù)。  三、我國(guó)各中小型工廠使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)  使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)工廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是基于“無人值班”的大前提下，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置各項(xiàng)指標(biāo)，在生產(chǎn)過程中發(fā)生故障或事故的時(shí)候，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算故障或事故的偏差值，點(diǎn)擊鼠標(biāo)以及在鍵盤上輸入對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)備的控制數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化功能對(duì)一系列突發(fā)狀況進(jìn)行控制。本文將根據(jù)中小型工廠自身的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，結(jié)合實(shí)例分析中小型工廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本文所引用的是2008年某市在鄰近的河上興建小型水電站的實(shí)例。  （一） 規(guī)劃設(shè)計(jì)方案需要注意的問題  1、設(shè)計(jì)人員必須依照中小型工廠的生產(chǎn)特點(diǎn)來規(guī)劃計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；由于中小型工廠的生產(chǎn)線較為單一，生產(chǎn)工序相對(duì)也比較簡(jiǎn)單，在遵循簡(jiǎn)單可靠的原則下去制訂設(shè)計(jì)方案；  2、考慮計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用性與可靠性，結(jié)合工廠自身的特定性質(zhì)，保證所選用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)下的所有設(shè)備都能正常運(yùn)轉(zhuǎn)且最大限度發(fā)揮自身的技術(shù)。  （二） 嚴(yán)格遵循中小型工廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)定  1998年某市利用城區(qū)的生態(tài)資源—水力，欲在河上興建5座小型的水電站；  在建站初期，設(shè)計(jì)部人員嚴(yán)格參考了國(guó)家電力工業(yè)部所頒發(fā)的dl/t5065—2008《水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》中的要求，設(shè)計(jì)出本次建造水電站應(yīng)達(dá)到的系統(tǒng)功能指標(biāo)，選擇了硬件設(shè)備、二次接線、傳感器等系統(tǒng)設(shè)施，規(guī)劃了系統(tǒng)下的開關(guān)數(shù)量與模擬數(shù)量的點(diǎn)數(shù)；某市的小型水電站設(shè)計(jì)人員還參照了國(guó)標(biāo)gb50071—2007《小型水力發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定，設(shè)計(jì)出該工廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與自動(dòng)化裝置之間的信息聯(lián)系、交換方式；  （三） 中小型工廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求  本著“簡(jiǎn)單、實(shí)用性高”的設(shè)計(jì)原則，此小型水電站設(shè)計(jì)人員結(jié)合建站的實(shí)際情況，為本次計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案提出以下幾點(diǎn)要求：  1、計(jì)算機(jī)監(jiān)控的自動(dòng)化系統(tǒng)必須保證能夠?qū)?00—800kw、400v發(fā)電機(jī)電壓的低壓機(jī)組實(shí)行故障自動(dòng)停機(jī)與自動(dòng)開機(jī)；  2、對(duì)于發(fā)電電壓較高的高壓機(jī)組，本水電站必須引進(jìn)微型的自動(dòng)控制系統(tǒng)，達(dá)到高壓機(jī)組能進(jìn)行半自動(dòng)開關(guān)機(jī)、自動(dòng)化根據(jù)被輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行電流頻率的調(diào)節(jié)、半自動(dòng)地進(jìn)行準(zhǔn)同期并網(wǎng)等操作標(biāo)準(zhǔn)；  3、本次建站，5個(gè)小型水電站一共有兩臺(tái)單機(jī)容量在1000—25000kw的水輪發(fā)電機(jī)組；從成本方面考慮，要求在滿足監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，盡可能簡(jiǎn)化監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化功能與系統(tǒng)其他配置；本次設(shè)計(jì)只需要配置工程師工作站與水輪機(jī)操作器和無刷勵(lì)磁調(diào)節(jié)器監(jiān)測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化運(yùn)行，不需要設(shè)置過多的上位機(jī)等儀器，浪費(fèi)資源。  （四）選擇中小型工廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備  根據(jù)本次建站的設(shè)計(jì)要求結(jié)合周邊環(huán)境，確立需要選定的設(shè)備；  1、大量采用實(shí)用性高、可靠性強(qiáng)、性價(jià)比高的新型設(shè)備；如上文提到的水輪機(jī)操作器與無刷勵(lì)磁調(diào)節(jié)器等，它們能夠輔助計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，而且價(jià)錢相對(duì)其他儀器更為低廉，控制了整個(gè)建站的成本造價(jià)；  2、采用“一機(jī)一屏”的集成化模式；根據(jù)市場(chǎng)的要求以及水電建站的發(fā)展形式，這種大受好評(píng)的模式給發(fā)電站帶來更方便的監(jiān)控系統(tǒng)操作；本次水電站建立地點(diǎn)為河上，環(huán)境較為偏僻，通訊功能也較弱，這種集成化模式下的遠(yuǎn)程通訊終端以及水電機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能是特地針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)小型水電站而設(shè)計(jì)，將斷路器、準(zhǔn)同期并列網(wǎng)、無數(shù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)的測(cè)控保護(hù)儀器、數(shù)據(jù)顯示儀表器等集為一體，不但能遠(yuǎn)程對(duì)工廠進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控操作，還通過集中的方式提高了各種設(shè)備的綜合性能，符合了“無人值班”的設(shè)計(jì)原則。  （五）打造“箱式整裝小水電站”  本次的建站設(shè)計(jì)目標(biāo)是準(zhǔn)備將5個(gè)小型水電站都采用“箱式整裝”的形式進(jìn)行建設(shè)；一是符合環(huán)境地形要求，這類水電站適宜在偏遠(yuǎn)的地區(qū)修建；二是修建這類水電站本身成本較低、施工期也較短且在維護(hù)與修理上都十分方便；三則是這類水電站在建站上的各項(xiàng)指標(biāo)極大地支持了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝與運(yùn)行；本次建站成功后的數(shù)據(jù)情況如下：  1、將建站成本投資減少了35%；  2、減少了大約40—50%左右的建筑造價(jià)；  3、提高了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的造價(jià)，約7%；  4、根據(jù)檢測(cè)，本次5個(gè)小型水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控效率比起同地區(qū)的其他小型水電站，提升了14%。  四、我國(guó)各中小型工廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控的系統(tǒng)設(shè)計(jì)  上文提到了構(gòu)建整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備支持，下面將淺析設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控的系統(tǒng)需要采用的信息技術(shù)手段。  （一）采用分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)去取代集中式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)  1、集中式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)雖然構(gòu)造簡(jiǎn)單且成本低，但是可靠性不高，它采用的集中管理模式，會(huì)給整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)帶來“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的危害；  2、分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由具有不同功能且相互作業(yè)的計(jì)算監(jiān)控測(cè)量單位構(gòu)成；利用現(xiàn)地控制與電廠控制，以分散的形式將整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)分布開放，使每一個(gè)監(jiān)控單位與數(shù)據(jù)庫都具有獨(dú)立性，一旦一個(gè)監(jiān)控環(huán)節(jié)出現(xiàn)癱瘓的問題，馬上切斷監(jiān)控系統(tǒng)與其的聯(lián)系，不會(huì)影響到其他監(jiān)控單位的正常運(yùn)作，將對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的損失降到最低。  （二）整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用tcp/ip的通信協(xié)議作為標(biāo)準(zhǔn)  通信協(xié)議為tcp/ip、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為10/100mbps的以太網(wǎng)，具有快速、可靠的特點(diǎn)；通過串口與系統(tǒng)監(jiān)控單位進(jìn)行通訊，能夠提高監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送速度，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，提升整個(gè)監(jiān)控內(nèi)網(wǎng)的抗干擾性能。  結(jié)語：  本文根據(jù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的自身特點(diǎn)與中小型工廠的運(yùn)營(yíng)要求，結(jié)合實(shí)例分析了小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，文中的方法與設(shè)計(jì)要點(diǎn)僅供參考。    參考文獻(xiàn)：  [1] 方榮華.某水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[d].華中科技大學(xué),2010.  [2] 鄭曉丹,丁國(guó)平,任健等.小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用度探討[j].水力發(fā)電,2011,37(7):37-39,78.  [3] 劉卉.中小型水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討[j].無線互聯(lián)科技,2011,(11):49-50.  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用pdf形式查看。