從廣義上講它應(yīng)該稱為計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)(MCS)，習(xí)慣上稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)。 所謂計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為核心對生產(chǎn)過程進(jìn)行全工況開環(huán)監(jiān)視的系統(tǒng)，是發(fā) 電機(jī)組起停、.正常運(yùn)行和事故工況下的主要監(jiān)視手段。采用計(jì)算機(jī)對機(jī)組的現(xiàn)場信號進(jìn)行數(shù) 據(jù)采集，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算和邏輯分析能力實(shí)現(xiàn)對機(jī)組的監(jiān)視、提示、記錄等，可以為 運(yùn)行操作提供指導(dǎo)，提高機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展概況

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)經(jīng)歷了模擬顯示向數(shù)字處理、顯示、存儲發(fā)展的過程，大致可分為單元儀 表、組合儀表、組件組裝儀表、小型計(jì)算機(jī)、微機(jī)分散控制系統(tǒng)5個(gè)階段。在單元儀表階段 里，數(shù)據(jù)采集僅僅將現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為獨(dú)立的參數(shù)供運(yùn)行人員監(jiān)視；組合儀表可以把多個(gè)同類參 數(shù)組合到一個(gè)顯示儀表上顯示，雖然大量節(jié)省了監(jiān)視盤、臺的空間，但僅限于一些輔助及次 要數(shù)據(jù)；到了組件組裝儀表階段，已經(jīng)具備了把多種不同的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單計(jì)算顯示出來，但 遠(yuǎn)未達(dá)到數(shù)據(jù)處理及儲存的水平。以小型機(jī)為宿主機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用到發(fā)電廠數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)中是革命性的變革，到了這個(gè)時(shí)期，數(shù)據(jù)的處理、顯示、存儲、打印構(gòu)成了數(shù)據(jù)采集的基 本功能。利用計(jì)算機(jī)的高速處理能力完成事故記錄并計(jì)算機(jī)組的效率已經(jīng)成為可能，但當(dāng)時(shí) 受計(jì)算機(jī)硬件的限制，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性并不高。加之當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)還僅用于數(shù)據(jù)顯 示，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處于相對獨(dú)立的地位，現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為機(jī)組運(yùn)行的依據(jù)，還遠(yuǎn)未能實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)共享、分布計(jì)算的理想。20世紀(jì)80年代初，由于以微處理器為基礎(chǔ)的微計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)通 信網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，微機(jī)分散控制系統(tǒng)進(jìn)入了機(jī)組自動化領(lǐng)域，此時(shí)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅克 服了小型機(jī)的種種不足，而且在運(yùn)行操作指導(dǎo)、故障分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等方面取得了長足的 進(jìn)步。_

從熱控技術(shù)的發(fā)展上看.計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是微計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促進(jìn)了發(fā)電過程 監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。同時(shí)，電力系統(tǒng)的發(fā)展也使分散控制系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景，而作為分 散控制系統(tǒng)組成部分的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也將得到更好的發(fā)展。

二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)

大型火電單元機(jī)組采用多級網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由分散處理單元、數(shù)據(jù)高速通 道、操作員站、土程師站等人機(jī)接口單元構(gòu)成，如圖11-10所示。

分散處理單元具有數(shù)據(jù)采集和處理功能，可以通過過程通道從現(xiàn)場采集各種過程變 量，并將采集到的數(shù)據(jù)先進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)處理.然后送到數(shù)據(jù)高速通道。

過程通道是一個(gè)在生產(chǎn)過程與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)碾娐贰＿^程通道 按信息的傳輸方向可分為輸人通道和輸出通道；按信息類型可分為模擬量通道、數(shù)字量通道 和脈沖量通道。模擬量是指隨事件連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、電流、電壓等，模擬量通 常要按比例經(jīng)過量化和編碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字量才能輸入計(jì)算機(jī)；開關(guān)量是指只具有兩個(gè)狀態(tài)的過 程量，如開關(guān)的“斷開”與“閉合”，信號的“有”與“無”等，開關(guān)量要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換和 按計(jì)算機(jī)字長進(jìn)行分組才能輸入計(jì)算機(jī)；脈沖量是指隨著時(shí)間的推移周期性重復(fù)出現(xiàn)短暫起伏的過程量，如轉(zhuǎn)速表輸出的代表轉(zhuǎn)速的一定頻率的脈沖信號等，計(jì)算機(jī)要對單位時(shí)間內(nèi)的 脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)才能知道該數(shù)值的大小。一般情況下，過程通道包括模擬量輸入(AI)通道、 模擬量輸出(A0)通道、數(shù)字量輸入(DI)通道、數(shù)字量輸出(DO)通道、脈沖量輸人 (PI)通道、脈沖量輸出(P0)通道6種。

高速數(shù)據(jù)通道負(fù)責(zé)分散處理單元和上一級計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)絡(luò)通信，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的神 經(jīng)中樞，也是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向分布式發(fā)展的基礎(chǔ)。

操作員站從高速數(shù)據(jù)通道上獲取全部信息，經(jīng)復(fù)雜的數(shù)字處理后經(jīng)人機(jī)接口裝置一 CRT、鍵盤(或鼠標(biāo)等其他光電輸入設(shè)備)、記錄數(shù)據(jù)站、打印機(jī)等實(shí)現(xiàn)顯示、打印、備份 等功能，并建立數(shù)據(jù)庫。

工程師站用于系統(tǒng)的組態(tài)和修改，也可作為操作員站的后備。

三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是機(jī)組起停、正常運(yùn)行和事故處理工況下的主要監(jiān)視手段，通過CRT顯示和打印機(jī)等人機(jī)接口向操作員提供各種實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)及信息，以指導(dǎo)運(yùn)行操作。數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集與處理、屏幕顯示、打印記錄、歷史數(shù)據(jù)存儲與檢索、性能 計(jì)算等。此外，針對火電廠的特點(diǎn)和要求，還可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的壽命管理、能量損耗分析和運(yùn)行 操作指導(dǎo)等高級處理功能。

1.數(shù)據(jù)釆集與處理

數(shù)據(jù)采桌與處理是由計(jì)算機(jī)對發(fā)電機(jī)組的各種參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)按一定周期進(jìn)行測量和檢 查，采入計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，以保證采人參數(shù)的正確性和準(zhǔn)確性。一旦發(fā)生參數(shù)越限或設(shè)備 狀態(tài)異常，則以適當(dāng)?shù)男问綀?bào)警。經(jīng)過采集和處理過的數(shù)據(jù)還可供性能計(jì)算、報(bào)警分析、機(jī)組自起停和控制等方面使用。

2.屏幕顯示

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是利用CRT顯示屏幕進(jìn)行圖形顯示(如可顯示模擬圖、趨勢圖、奪 狀圖、曲線圖、成組圖等)、參數(shù)顯示(如一覽表顯示、選點(diǎn)顯示等)以及人機(jī)會話內(nèi)容的 顯示，每個(gè)CRT屏幕均可將全部過程變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)，以適應(yīng)運(yùn)行人員 監(jiān)視的方式顯示出來，屏幕上顯示的內(nèi)容統(tǒng)稱為畫面。一套系統(tǒng)一般包含若干臺CRT顯示器，可同時(shí)顯示幾個(gè)不同的畫面。CRT屏幕顯示己成為實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視的重要工具和人機(jī)聯(lián) 系的主要手段，它可以采用多種生動明確的表現(xiàn)形式來顯示生產(chǎn)過程中參數(shù)的變化和祅態(tài)。

3.打印記錄

記錄的打印輸出是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能之一，通過漢字打印可準(zhǔn)確、及時(shí)地打印各種記錄報(bào)表。用計(jì)算機(jī)制表打印代替手工抄表大大減輕了運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，并為生產(chǎn)過 程的管理提供準(zhǔn)確的文字資料，以便今后分析、研究和查證。

4.歷史數(shù)據(jù)存儲與檢索

歷史數(shù)據(jù)是機(jī)組運(yùn)行管理的重要依據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要功能之一。存儲歷史數(shù)據(jù)的方式有本機(jī)存儲、異機(jī)存儲和分布存儲等。

5.性能計(jì)算

機(jī)組的在線性能計(jì)算功能是利用DCS數(shù)據(jù)共享的優(yōu)勢，再根據(jù)熱力系統(tǒng)正、反平衡的 方法計(jì)算出機(jī)組主輔設(shè)備的性能，并將結(jié)果用于顯示、打印、存儲、歸檔等。通過對單項(xiàng)設(shè) 備乃至全廠效率的監(jiān)視，為運(yùn)行人員和管理人員提供操作和運(yùn)行管理信息。借助于機(jī)組性能 的連續(xù)監(jiān)視，通過運(yùn)行人員的調(diào)整，可使整個(gè)機(jī)組處于最佳運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

機(jī)組性能計(jì)算的主要內(nèi)容包括廠用電、汽耗、機(jī)組熱耗率、鍋爐效率、汽輪機(jī)效率、發(fā)電機(jī)效率、機(jī)組效率、鍋爐給水泵效率、鍋爐給水栗小汽輪機(jī)效率、凝汽器效率、高壓加熱 器效率、空氣預(yù)熱器效率、汽輪機(jī)壽命管理等。

6.事件順序記錄

機(jī)組運(yùn)行中的事件順序記錄(SOE)功能是指利用事件順序記錄儀(SER)，運(yùn)行人員 可以方便、迅速地確定事故發(fā)生的直接或間接原因，及時(shí)采取措施消除機(jī)組的故障或事故。 SER可分為組件式和獨(dú)立式兩種形式，組件式必須依賴DCS運(yùn)行，獨(dú)立式則可脫離DCS單 獨(dú)運(yùn)行。

SOE可按信號的重要程度，用不同的分辨率進(jìn)行事件記錄。對于主燃料跳閘(MFT)、 鍋爐跳閘、汽輪機(jī)跳閘、電氣跳閘、控制電源喪失等一些直接導(dǎo)致機(jī)組故障停機(jī)的事件，不 但需要完整地反映出事件發(fā)生前的所有可能的因素，還要完整地記錄下事件發(fā)生后的操作情況，以便檢驗(yàn)執(zhí)行事故程序的正確性。

四、顯示畫面

電廠的所有顯示畫面都存儲在每一個(gè)操作終端的本機(jī)磁盤存儲器內(nèi)，操作終端具有完整 的人機(jī)接口功能。通過終端總線.操作終端能訪問存儲在所有的短期文檔或長期文檔內(nèi)的數(shù) 據(jù)，從而可以完成電廠中所有的操作和監(jiān)視任務(wù)。

人機(jī)接口通過功能軟件為全廠提供統(tǒng)一的全圖形用戶界面，具有先進(jìn)的窗口平臺顯示方 式，它可以通過不同的顯示方式來滿足運(yùn)行人員的監(jiān)視要求。

1.顯示畫面的結(jié)構(gòu)

CRT屏幕(包括大屏幕)顯示畫面從總體上可以劃分為兩個(gè)區(qū)域，即主要顯示區(qū)域和 屏幕邊框(屏幕頭標(biāo)和屏幕腳注)。

(1)主要顯示區(qū)域。主要顯示區(qū)域位于CRT屏幕中央，是顯示被監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行工況的 區(qū)域，其顯示內(nèi)容可根據(jù)操作人員的要求或運(yùn)行設(shè)備的工況而變化，在主要顯示區(qū)域內(nèi)可以 選擇一種基本顯示以及選擇顯示一個(gè)或若干個(gè)窗口。

(2)屏幕邊框。屏幕邊框由屏幕頭標(biāo)和屏幕腳注組成。顯示形式通常是固定不變的而且不會被基本顯示的內(nèi)容或窗口所覆蓋。屏幕邊框的內(nèi)容包括了顯示日期、時(shí)間和某些操作按鍵。按鍵用于選擇或取消某項(xiàng)功能或啟動某個(gè)操作，由代表操作功能的字母或符號組成= 按鍵有兩種狀態(tài)，即可操作狀態(tài)和不可操作狀態(tài)。在屏幕頂部所看到的按鍵總是可操作的，當(dāng)?shù)卿浐缶涂墒褂谩Ｆ聊荒_注中的各鍵通常總是可見的，但并不總是可操作的。

2.電廠顯示

通過管道和測量圖，電廠顯示系統(tǒng)將電廠的情況全部或部分地顯示出來，顯示形式包括 狀態(tài)信息、數(shù)字、棒圖、顏色等(如溫度、壓力的顯示及報(bào)警顯示)。為了對全廠進(jìn)行操作監(jiān)視和故障分析，各種電廠顯示被操作員廣泛地采用。電廠顯示可用于電廠生產(chǎn)過程全貌、 過程操作、過程監(jiān)控和過程控制信息、故障原因分析。

3.過程顯示

過程顯示以曲線、條形圖(棒圖)或特性曲線等形式將運(yùn)行過程當(dāng)前的或歷史的狀態(tài)顯示出來。過程顯示通常采用基本顯示的形式，過程顯示的分層組織與電廠顯示類似。

4.報(bào)警順序顯示

報(bào)警順序顯示按時(shí)間先后順序列出了系統(tǒng)中出現(xiàn)的報(bào)警情況。最新出現(xiàn)的報(bào)警優(yōu)先顯示 在報(bào)警畫面的頂部或底部，每一個(gè)報(bào)警點(diǎn)可有6個(gè)不同的優(yōu)先級，每個(gè)優(yōu)先級用不同的顏色 顯示該點(diǎn)的標(biāo)簽來加以區(qū)分。操作員可確切跟蹤以時(shí)間排序的報(bào)警顯示來分析故障。

在操作員站，通過一次擊鍵可調(diào)用多頁的報(bào)警一覽表。報(bào)警一覽的信息以表格的形式顯 示，主要內(nèi)容包括點(diǎn)的標(biāo)識號、用途描述、帶工程單位的當(dāng)前值、帶工程單位的報(bào)警限值、 報(bào)警狀態(tài)(高、低)及報(bào)警發(fā)生的時(shí)間。

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總結(jié)

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