中小型工廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計研究

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摘要：結合計算機監(jiān)控系統(tǒng)的概況與發(fā)展前景，引入實例分析中小型工廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計要點。 

關鍵詞：中小型工廠 計算機監(jiān)控系統(tǒng) 自動化功能 設計研究  中圖分類號：g623.58文獻標識碼：a 文章編號：    隨著世界科技水平的飛速發(fā)展，計算機作為一種以科學技術為支撐的管理運營手段，已經(jīng)普及到各行各業(yè)中。現(xiàn)今我國各中小型工廠采用的計算機監(jiān)控系統(tǒng)基于計算機的網(wǎng)絡通訊功能，利用計算機智能化的自動功能對工廠的綜合性系統(tǒng)進行工業(yè)化的控制。這一功能對于計算機監(jiān)控系統(tǒng)的構成有著相對較高的要求，一要滿足監(jiān)控系統(tǒng)的實時監(jiān)測功能，二要根據(jù)該工廠的性質(zhì)與運作方式針對性地對其進行工業(yè)控制。本文將根據(jù)計算機監(jiān)控系統(tǒng)在各中小型工廠中的運用，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計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行最科學合理的設計。  一、計算機監(jiān)控系統(tǒng)在我國中小型工廠中運用的現(xiàn)狀  從20世紀90年代中期開始，隨著計算機技術在世界范圍內(nèi)的崛起，我國已經(jīng)有不少的中小型工廠采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)對自身的傳統(tǒng)工業(yè)監(jiān)控進行自動化的改造。但是由于工廠大部分技術人員對計算機監(jiān)控系統(tǒng)技術的不完全掌握，未能結合工廠本身的實際運營情況去構建計算機監(jiān)控系統(tǒng)，導致在工廠生產(chǎn)運轉期間計算機監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)自動化設備不匹配、手動操作方式不利于工廠運營等技術性的漏洞。  二、我國中小型工廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展前景  我國各個中小型工廠對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀與國內(nèi)各新型科技技術的興起情況表明，計算機監(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，需要新型的計算機監(jiān)控系統(tǒng)對其生產(chǎn)運營進行規(guī)范；  （二）計算機監(jiān)控系統(tǒng)自身的穩(wěn)定、準確性，能夠幫助工廠對復雜的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與頻繁的施工事故進行較好地處理，鞏固工廠的安全運營，減輕技術人員的工作負擔；  （三）科技水平的提升，支持了計算機技術的更新與完善，使計算機監(jiān)控日漸成為工廠運營的一項核心運作系統(tǒng)，不斷根據(jù)工廠運轉的特點進行自我完善與修復。  三、我國各中小型工廠使用計算機監(jiān)控系統(tǒng)的前期設計  使用計算機監(jiān)控系統(tǒng)對整個工廠生產(chǎn)運營進行實時監(jiān)測，是基于“無人值班”的大前提下，通過計算機網(wǎng)絡設置各項指標，在生產(chǎn)過程中發(fā)生故障或事故的時候，利用計算機系統(tǒng)計算故障或事故的偏差值，點擊鼠標以及在鍵盤上輸入對現(xiàn)場操作設備的控制數(shù)據(jù)，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)的自動化功能對一系列突發(fā)狀況進行控制。本文將根據(jù)中小型工廠自身的生產(chǎn)運營特點與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能，結合實例分析中小型工廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案。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例。  （一） 規(guī)劃設計方案需要注意的問題  1、設計人員必須依照中小型工廠的生產(chǎn)特點來規(guī)劃計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案；由于中小型工廠的生產(chǎn)線較為單一，生產(chǎn)工序相對也比較簡單，在遵循簡單可靠的原則下去制訂設計方案；  2、考慮計算機監(jiān)控系統(tǒng)的實用性與可靠性，結合工廠自身的特定性質(zhì)，保證所選用計算機監(jiān)控系統(tǒng)下的所有設備都能正常運轉且最大限度發(fā)揮自身的技術。  （二） 嚴格遵循中小型工廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計規(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，設計部人員嚴格參考了國家電力工業(yè)部所頒發(fā)的dl/t5065—2008《水力發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計規(guī)定》中的要求，設計出本次建造水電站應達到的系統(tǒng)功能指標，選擇了硬件設備、二次接線、傳感器等系統(tǒng)設施，規(guī)劃了系統(tǒng)下的開關數(shù)量與模擬數(shù)量的點數(shù)；某市的小型水電站設計人員還參照了國標gb50071—2007《小型水力發(fā)電站設計規(guī)范》中的規(guī)定，設計出該工廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)與自動化裝置之間的信息聯(lián)系、交換方式；  （三） 中小型工廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計要求  本著“簡單、實用性高”的設計原則，此小型水電站設計人員結合建站的實際情況，為本次計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計方案提出以下幾點要求：  1、計算機監(jiān)控的自動化系統(tǒng)必須保證能夠?qū)?00—800kw、400v發(fā)電機電壓的低壓機組實行故障自動停機與自動開機；  2、對于發(fā)電電壓較高的高壓機組，本水電站必須引進微型的自動控制系統(tǒng)，達到高壓機組能進行半自動開關機、自動化根據(jù)被輸入的數(shù)據(jù)進行電流頻率的調(diào)節(jié)、半自動地進行準同期并網(wǎng)等操作標準；  3、本次建站，5個小型水電站一共有兩臺單機容量在1000—25000kw的水輪發(fā)電機組；從成本方面考慮，要求在滿足監(jiān)控系統(tǒng)正常運行的前提下，盡可能簡化監(jiān)控系統(tǒng)的自動化功能與系統(tǒng)其他配置；本次設計只需要配置工程師工作站與水輪機操作器和無刷勵磁調(diào)節(jié)器監(jiān)測水輪發(fā)電機組的自動化運行，不需要設置過多的上位機等儀器，浪費資源。  （四）選擇中小型工廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設備  根據(jù)本次建站的設計要求結合周邊環(huán)境，確立需要選定的設備；  1、大量采用實用性高、可靠性強、性價比高的新型設備；如上文提到的水輪機操作器與無刷勵磁調(diào)節(jié)器等，它們能夠輔助計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行自動化運轉，而且價錢相對其他儀器更為低廉，控制了整個建站的成本造價；  2、采用“一機一屏”的集成化模式；根據(jù)市場的要求以及水電建站的發(fā)展形式，這種大受好評的模式給發(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程通訊終端以及水電機組的自動調(diào)節(jié)功能是特地針對偏遠地區(qū)小型水電站而設計，將斷路器、準同期并列網(wǎng)、無數(shù)勵磁調(diào)節(jié)器、發(fā)電機的測控保護儀器、數(shù)據(jù)顯示儀表器等集為一體，不但能遠程對工廠進行計算機監(jiān)控操作，還通過集中的方式提高了各種設備的綜合性能，符合了“無人值班”的設計原則。  （五）打造“箱式整裝小水電站”  本次的建站設計目標是準備將5個小型水電站都采用“箱式整裝”的形式進行建設；一是符合環(huán)境地形要求，這類水電站適宜在偏遠的地區(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與修理上都十分方便；三則是這類水電站在建站上的各項指標極大地支持了計算機監(jiān)控系統(tǒng)的安裝與運行；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；  3、提高了計算機監(jiān)控系統(tǒng)的造價，約7%；  4、根據(jù)檢測，本次5個小型水電站的計算機監(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、我國各中小型工廠計算機監(jiān)控的系統(tǒng)設計  上文提到了構建整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設備支持，下面將淺析設計計算機監(jiān)控的系統(tǒng)需要采用的信息技術手段。  （一）采用分層式網(wǎng)絡結構去取代集中式網(wǎng)絡結構，優(yōu)化整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡設計  1、集中式網(wǎng)絡結構雖然構造簡單且成本低，但是可靠性不高，它采用的集中管理模式，會給整個監(jiān)控系統(tǒng)帶來“牽一發(fā)而動全身”的危害；  2、分層式網(wǎng)絡結構由具有不同功能且相互作業(yè)的計算監(jiān)控測量單位構成；利用現(xiàn)地控制與電廠控制，以分散的形式將整個監(jiān)控系統(tǒng)分布開放，使每一個監(jiān)控單位與數(shù)據(jù)庫都具有獨立性，一旦一個監(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，不會影響到其他監(jiān)控單位的正常運作，將對監(jiān)控系統(tǒng)的損失降到最低。  （二）整個監(jiān)控系統(tǒng)應采用tcp/ip的通信協(xié)議作為標準  通信協(xié)議為tcp/ip、工業(yè)標準為10/100mbps的以太網(wǎng)，具有快速、可靠的特點；通過串口與系統(tǒng)監(jiān)控單位進行通訊，能夠提高監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送速度，加強數(shù)據(jù)的實時性，提升整個監(jiān)控內(nèi)網(wǎng)的抗干擾性能。  結語：  本文根據(jù)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的自身特點與中小型工廠的運營要求，結合實例分析了小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計，文中的方法與設計要點僅供參考。    參考文獻：  [1] 方榮華.某水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[d].華中科技大學,2010.  [2] 鄭曉丹,丁國平,任健等.小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)應用度探討[j].水力發(fā)電,2011,37(7):37-39,78.  [3] 劉卉.中小型水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構優(yōu)化探討[j].無線互聯(lián)科技,2011,(11):49-50.  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用pdf形式查看。