中央集控系统

关键词： 教室 多媒体 学生 教师

中央集控系统（精选八篇）

中央集控系统 篇1

1.实现办学以学生为主体, 教师为中心的目标。由于网络多媒体教室的应用, 越来越多的教师由于有更丰富的资源, 使得他们能教授的学生数量更多, 从而推动对学校的贡献率, 推动整个教学改革与发展。而对于学生来说, 多媒体教室的到来, 让学生可以选择学习的内容与学习的时间都可以自由安排, 这对于学生来说就变成了学习的主体, 能有效提升学生的学习积极性与学习效率。

2.促进课堂教学内容、教学手段、教学方法的创新。由于网络多媒体教室的应用, 教室对现代教育技术能力更为提升, 对于教师来说通过多媒体教室可以制作出丰富多彩的教学课件, 并且也可以通过网络了解到更现代化的教学手段, 应用到教学中, 能让学生学习到更加丰富的知识, 也能快速找到让学生接受的教学方式。

3.缓解师资不足的矛盾。优秀的教师相对较少, 而且在一些学校只有重点班才能让优秀的教师进行授课, 但是网络多媒体教室的出现就缓解了这一困难, 可以通过一个主讲教师来授课, 其他学生可以通过听课教室来进行听课, 让一个优秀的教师能同时教授更多的学生。并且其他教师也能进行学习, 逐渐打造一支优秀的教师团队, 提升教学质量。

4.促进教学资源建设与共享。网络多媒体教室的使用主要是几个, 第一就是教师制作、上载教学材料, 第二是购买和交流教学资源, 第三就是主讲教师录制教学资源。这些优秀的资源通过网络就可以让各大高校互相交流互相学习, 让教学资源得到共享。

5.有利于对学生的教育管理。由于高校办学规模越来越大, 而对学生的教育管理也会越来越困难, 如果应用网络多媒体技术, 就能让学生通过多媒体方式来进行教育管理, 比如召开全校大会、全校通报等。同时, 通过网络多媒体教室能让学生找到有利于自己学习的资源, 让每个学生都得到自己所需要的学习资源。

6.推动数字校园建设工作。网络多媒体教室的应用能让全体师生更加方便的访问到教学资源, 而为了满足师生不同个体需求就必须要配套相应的设备, 也要有相应的管理系统, 并且有强大的网络支撑, 这势必会推动着数字校园的建设与发展。

二、中央集控系统应用在多媒体教室的特点及影响

1.结构。中央集控系统的结构一般分为几个部分, 第一部分界面, 界面一般都是用于用户操作。第二部分就是中央控制主机, 第三部分是各类控制的接口, 第四部分是一些受控设备, 比如音视频切换模块、设备电源模块等等。

2.管理功能强大。设备要使用就一定要对设备进行充分的了解, 对设备的各方面都要进行严格的检查, 并通过网络可视化形式, 开检测各种设备的运行情况, 比如中央集控系统本身、摄像机的清晰度、运行状况等等, 只要设备没有问题, 才能发挥中央集控系统强大的管理功能。

中央集控系统最大的功能就是实现远程控制, 在中央控制室就能检测到多媒体教室中计算机的本地桌面, 并能实现远程操作, 比如异地文件的传递、计算机中软件的卸载、防火墙、病毒软件的升级等等这些实操都可以通过远程控制来实现。另外, 中央集控系统的监管功能还能实时查看多媒体教室运作情况, 教室中有呼叫对讲设备, 教师如有问题、需要帮助都可以通过呼叫与技术人员取得联系, 技术人员通过后台为其解决问题, 或是到达现场进行处置;并且通过多媒体教室内的摄像设备, 可以实时的观察每一个教室的上课情况, 设备运转情况。

随着网络多媒体的发展与功能的扩展, 视频直播也被频繁的运用的其中, 通过摄像机与音频采集可以在中央控制室内远程观看教师实时授课情况, 学校领导可以通过这个功能查看教育质量及学生情况, 同时由于这种视频直播形式, 让技术人员能够更好地观察多媒体教室中各种设备的运行情况, 提前解决一些故障隐患。

3.操作简便。没有中央集控系统的时候, 在操作多媒体教室设备的时候, 教师要花很长时间, 要忙着插线, 要忙着频繁换线、要遥控很多设备, 通常都是手忙脚乱, 在进行教育教学的时候往往需要花很长一段时间准备设备仪器上, 非常不利于操作, 并且由于操作复杂, 教室担心会因为自己的操作失误而损坏设备, 所以很多教师就不常用多媒体教室教学。

中央集控系统最大的功能就是能对多媒体设备集中的控制起来, 让教师在多媒体教室设备操作的时候更加的简便易懂。让计算机、投影仪、影响设备都都能采用一键启动的方式, 教师只要按一下上课键, 就能实现这些设备的同时启动功能, 等到下课的时候, 教师再按一下下课键, 又能让设备一键关闭, 非常简单又简便。对一点都不懂这些的教师来说也能快速上手, 减少了种种不便。哪怕教师真的不知道如何操作的时候, 可以直接与主控室求助, 让主控室的技术人员快速解决问题, 教师可以有更多的精力花在教育教学上, 花在学生身上, 不必担心怎么操作的问题了。更加方便教师进行多媒体教室教学活动, 提高整体教学质量。

4.课表功能。有了课表功能后, 中央集控系统能读取课表时间, 教师上课前5分钟提前预热设备, 准备好所需的设备, 让教师花更多的时间在教育学生上。同时在下课后5分钟, 中央集控系统会自动关闭设备, 这也减少了因教师忘记关闭设备带来的损失。

多媒体教室是一个高效的教学系统, 而中央集控系统在多媒体教室应用作用中起着非常重要的作用, 未来如果能更加集成化、智能化必然能给师生的校园生活带来巨大的便捷性, 同时也能促进校园数字一体化的建设进程。

参考文献

[1]王丹.浅谈多媒体教室的中控系统及其作用[J].科技与社会, 2010 (04) .

[2]雷志华.多媒体教室中控系统及其选用[J].中国现代教育装备, 2008 (02) .

[3]王忠政.论智能化多媒体课室的设计[J].中国教育技术装备, 2003 (12) .

[4]文川.现代中控系统不断向网络化发展[J].信息化视听, 2003 (05) .

[5]陈中男、钟辉.以校园网系统为基础的多媒体教室系统的设计[J].信息化建设.

[6]徐汹涛, 杜志明, 陈孟娴.智能化多媒体教室建设探索[J].现代远距离教育, 2004 (03) .

某污水处理厂集控室PLC控制系统 篇2

环保行业解决方案

一、系统要求：

生产过程的监测与自动控制，可以实现生产现场的无人值守和全厂微机化管理，为具有先进水平的现代化污水处理企业提供一个生产控制和管理的信息交换处理平台。生产管理计算机网络系统可实现生产、管理的高效、可靠运行并实现无纸化办公。

并要求全厂设中央控制室，通过对现场控制站和现场仪器仪表的连接，实现数据采集与控制功能，并可在中央控制室对主要设备实施软手动开、停控制，及工艺自动控制

二、系统组成：

本系统控制方案主要分为以下几个工段的控制：

◆前处理（格栅及提升泵）工段：

1）粗格栅开、停控制 ：根据进水时间启动粗格栅，无水后自动关闭，正常工作时可根据需要在操作站对主、备粗格栅进行手动切换：也可以在故障状态下，报警后经过操作人员确定，手动切换。

2）污水提升泵的控制（位于集水池）：将设定的水位范围定为100％，当水位低于60%时只开启一台泵，当水位上升至设定参数60％、90％时就分别增开一台泵，水位降至30%、60％、90％时则分别停运一台泵。自控系统还可根据水泵的台时数运行泵调度。当水位下降时．按先开先停的原则依次停泵。此控制方式可较好的保证水泵运行时间均匀，减少单台水泵的过频繁启动情况。

3）细格栅开、停控制：根据进水时间启动停细格栅。同时，检测细格栅前、后水位差，设置上限报警，根据水位差自动开、停细格栅，无水后自动关闭。

4）旋流沉砂池排砂控制：在正常工作情况下，可由操作人员手动也可由旋流沉砂PLC系统自动控制。排砂控制分段进行，运行一段时间，停止一段时间。

◆生化处理（CASS池及鼓风机）工段：

1）CASS反应池时序控制 ：CASS工艺是采用间歇反应器体系的间歇进水，周期排水，定时曝气的活性污泥工艺。针对CASS工艺特点，自控采用PLC时序控制，每座池子的周期控制过程为：进水(曝气)-沉淀-滗水。

2）CASS反应池溶解氧测量和控制 ：检测CASS反应池溶解氧含量，鼓风机出口的管道上安装电动调节阀，通过对DO分析仪参数的分析处理，对电动调节阀进行控制。以此调节氧含量的大小，使溶解氧的含量保持在规定范围内。在没有安装DO分析仪前，使用人工对电动调节阀开度进行控制。

3）鼓风机 ：现场控制柜可手动控制鼓风机启、停。风机出现故障，PLC报警，人工切换风机。

4）pH的测量

5）滗水器的控制：由PLC时序控制滗水器的开、停，根据液位控制滗水速度。滗水器电控柜不需要带PLC。

6）CASS池的液位控制：液位控制通过进水电动阀实现。由液位和时序配合控制进水电动阀。在自动控制情况下，电动阀打开条件满足：时序中进水时间和水位是否到位，其一条达到就关闭电动阀停止进水。

◆后处理工段：

1）加药系统 ：加药系统采用手动配制方式，配好的药排入贮存容器以备投加,PLC监测加药泵的运行及故障状态。

2）污泥脱水系统 污泥脱水系统为成套设备(包括污泥进料泵、加药泵、离心机)，自带现场控制柜。PLC监测其运行状态。

3）消毒系统 ：消毒系统为成套设备，以余氯自动控制二氧化氯的投加量。

4）总排放口安装一台COD监测仪，24V供电。

三、系统功能：

◆数据处理功能：系统将应用最新的电子数据处理技术，帮助信息处管理和用户决策。具有数据分类、检索及显示基本的点状态清单的功能，具有历史数据存档、显示管理功能。

◆报警处理功能：当故障发生时，发出声光报警(报警时取消原有电铃报警方式，采用电脑显示器上光报警和电脑扬声器声报警)，并记录打印输出。

◆应具有事件处理功能：包括事件登录、检索、事件驱动报表。

◆报表及打印功能：全厂成本分析报表打印，事故报警打印，检测量的曲线图显示记录打印事故追忆记录。

中央集控系统 篇3

1 DCS系统硬件结构①

内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气项目一系列的DCS系统采用Foxboro I/A Series V8.4,由容错核心层交换机(MESH)网、交换机、工程师站、操作站、历史库服务器和控制站、I/O卡件、各类机柜、辅操台及OPC服务器等构成。各装置的DCS控制站和I/O卡件完全独立设置,以保证各装置在正常生产和开停工过程中互不干扰,减少关联影响。

DCS系统网络采用全光纤结构,中央控制室设置4台MESH,核心层为1 000M光纤接口。28台容错式交换机接入层交换机(两台在工程师室,4台在中央控制室,22台分布在各机柜室)。在接入层,控制站FCP270和工作站均以100M光纤接入交换机,接入层交换机以1 000M光纤接入核心层交换机。交换机设置的特点在于各个装置/机柜室独立工作,任意交换机故障不影响整个系统的正常运行。

2 DCS系统通信故障的检查与分析

系统投入运行后,两次出现DCS操作员站在正常操作时画面停滞的现象,部分操作员站画面数据更新时间超过2s,画面切换时间大于1s,并且两次通信故障都持续了40min以上。问题最严重的是与现场控制器CP7115进行数据采集、发送的操作员站。

2.1 对现场控制器CP7115的检查与分析

仪控专业人员对化工区的DCS网络通信情况和控制器CP7115的工作负荷情况,进行了仔细的检查。在对控制器CP7115进行检查的过程中发现,现场控制器中组态的控制模块数量在设计范围内。但CP7115的整体工作负荷却相对较高,如图1所示,而控制器CP7115的工作负荷却属于正常情况。

图1所示的负荷情况说明,CP7115当前控制模块的负荷为42%,其空闲时间约61%。从组态来看,其负荷分为:控制逻辑模块负荷、AIM历史库实时采集负荷、SIS数据采集负荷、其他通信负荷和控制器内部程序负荷。控制器CP7115中控制模块的数量见表1。控制器CP7115中共有1 509个控制模块,一个周期的处理时间为116ms,占用大约16%的控制器的空闲时间。

从控制器CP7115的AIM历史库实时数据采集点的负荷来看,AIM历史采集1 038个数据点,收集发送占用控制器的空闲时间4%。

关闭SIS前,空闲时间61%,如图2所示。关闭SIS后,空闲时间上升12%(空闲时间越大表明负荷越小)如图3所示。从SIS系统占用的控制器负荷来看,SIS数据采集程序共向CP7115请求1 673个点,却占用了该控制器12%的空闲时间。对比发现,SIS读取的数据点不到AIM历史库的1.5倍,但负荷却是AIM的3倍。

通过对SIS采集点的分析发现,它没有设置读写死区,在每次扫描周期,所有的采集点都要从控制器发送。

综合以上分析,CP7115的当前负荷构成如图4所示。

在检查中还发现,控制器CP7115在Checkpoint(数据同步写入、读取)时,空闲时间会降至14%以下,流程画面上出现对外数据中断的情况,它连接的交换机对应的端口上记录的通信情况如图5所示。可以看出,控制器端口每秒输出72.76KByte(对应交换机上的端口IN,即控制器输出);控制器端口每秒输入11.6Kbyte,约占FCP270输出通信能力的40%左右;零个广播包和3个组播数据包,用于寻找该控制器的HOST工程师站。无错误(invalid)的数据包,工程师站和该控制器在同一个交换机上,交换机本身负荷小于1%。

2.2 对网络的检查与分析

仪控人员又检查整个MESH网络的运行情况。通过操作员站WP1123上安装的Netsight软件,监视整个IA系统MESH网络的运行状态。从该软件获取的系统交换机的工作负荷信息可知,所有交换机的CPU负荷非常低,核心交换机的负荷也仅为1.7%。

从交换机互连端口状态指示界面可知,整个网络没有错误数据包。从MESH网络的快速生成树协议(RSTP)的情况来看,整个网络拓扑结构稳定。两台根交换机间互连端口数据流量非常小,仅2KByte(与1GByte对比),广播数据包也非常少。从上面的数据来看,整个MESH网络运行状态良好,不存在任何故障,可以排除MESH网络问题造成“工作站调用缓慢问题”的可能性。

2.3 应用软件的检查

在排查软件影响因素的过程中发现,系统标配的杀毒软件Mc Afee在运行过程中,对网络数据有很大影响。在默认安装IA系统工作站的情况下,杀毒软件Mc Afee会默认配置“全盘扫描”计划任务,该任务在每个月的第一个星期天17点运行,扫描工作站整个硬盘中的文件,寻找并清除电脑病毒。测试时发现,在执行该任务时,扫描程序会占用大量的工作站CPU,并导致其他进程响应缓慢,其中就包括了foxview进程。这就导致了诸如流程画面调用缓慢的现象。又由于几乎所有的工作站上的Mc Afee的配置全部相同,所以在同一时刻,所有工作站都出现这种现象。

用户日志中记录了故障现象的发生日期。其他通过网络通信的故障发生时间与杀毒软件更新任务的执行时间也恰好吻合。

3 结束语

中央集控系统 篇4

根据四川明星电力股份公司发展战略需要,在遂宁市船山区龙凤古镇建设集控中心。在集控中心设置计算机监控系统,对三星水电站、过军渡水电站、小白塔水电站、龙凤水电站实现远方集中监视与控制、安全运行管理等功能。4座水电站除三星水电站、过军渡水电站完全实现水电站综合自动化外,其他各电站仍采用常规继电器控制。接入集控中心必须对小白塔水电站、龙凤水电站进行技术改造升级,实现计算机监控系统。

明星电力股份有限公司水电站集控中心采用许继电气自主研发的TJK-8600智能流域调度集控系统。各电站除三星水电站使用原有计算机监控系统外,其他各站均改造成TJK-8600子站系统。龙凤水电站本期暂不接入集控中心。

1 集控系统任务

集控系统对各电站设备进行自动监视,并按调度及各电站运行要求,实现各电站相关设备的自动控制,确保各电站机电设备的安全运行;与调度部门通讯,上送各电站运行数据,并接收调度指令或各电站负荷曲线,实现对各电站的调度运行管理,以达到各电站经济运行的目的;集成视频监控系统,实现事故或操作视频联动,以观察设备动作情况;与其他系统通信,准确、及时、全面地收集各电站的各种数据(包括水文、气象、消防、继电保护等),以满足各电站运行的要求[1]。

集控系统建成后,各电站实现“少人值班”(无人值守)的运行模式,大幅度提升各电站的运行可靠性、安全性,降低运行人员劳动强度。

2 集控系统设计原则

集控系统设计应完全满足《DL/T 578-2008水电厂计算监控系统基本技术条件》《DL/T 5065-2009水力发电厂计算机监控系统设计规范》《DL/T 5345-2006梯级水电厂集中监控工程设计规范》《电力二次系统安全防护规定》和《电力监控系统安全防护总体方案》等有关技术规范、规程、标准的要求[2]。集控系统应具有高度可靠、冗余,其本身的局部故障不影响系统的正常运行,系统配置和选型应在保证整个系统可靠性、设备运行的安全稳定性、实时性和应用性的前提下,在系统硬件及软件上充分考虑系统的开放性,符合计算机发展趋势。集控系统应能够接入规划的所有水电站,并便于扩展,以满足后期水电站的接入。集控系统采用全分层分布式开放体系结构,便于功能和硬件扩展;采用符合IEEE和ISO标准的开放系统,便于系统的移植及系统二次开发,实现第三方系统或软件无缝集成和可靠运行,以最大限度地保护用户投资;采用软件模块化、结构化设计,实现功能模块的“即插即用”,满足业务功能快速发展的需要。同时,集控系统的设计还必须按照功能完善、可靠性高、实时性强、可扩充性好、技术先进、运维便捷、人机接口友好且操作方便等设计原则进行。

3 集控系统网络结构

3.1 集控层

集控层位于遂宁市龙凤古镇明星电力水电公司院内的集控楼。主要配置有:1套冗余的历史数据服务器(含光纤磁盘阵列1套)、1套冗余的数据接口服务器、1套冗余的实时数据服务器、2套双显示屏配置的操作员工作站、1套培训/工程师工作站、1套打印/语音报警/On Call工作站、1套通讯服务器、1套冗余的远动工作站、2套GPS/北斗双时钟授时系统、2套网络打印机和2套冗余UPS电源等组成。这些设备除网络打印机及显示器放置在操作台外,其他设备都组屏安装在计算机室。显示器通过KVM设备与主机连接。集控层主要设备的功能如下。

3.1.1 历史数据服务器。

安装Unix操作系统,采用Oracle数据库,配以光纤磁盘阵列,主要完成历史数据存储、检索,各记录数据的计算和处理,历史数据维护与管理等。

3.1.2 数据接口服务器。

安装Unix操作系统,起到前置服务的作用,用于规约解析,接收现场数据,进行预处理后转发给实时数据服务器,并转发来自实时数据服务器的指令;自诊断及冗余切换。

3.1.3 实时数据服务器。

安装Unix操作系统,接收前置发来的现场实时数据,进行实时数据计算和处理,并转发给历史数据服务器及各种应用服务器;自诊断及冗余切换。

3.1.4 操作员工作站。

安装Unix操作系统,其是集控系统的人机接口,用于显示各监控设备实时数据及状态,显示机组运行状态、升压站运行方式等,完成控制、调节指令等。

3.1.5 培训/工程师工作站。

根据用户需要可安装Unix或Windows操作系统,用于系统生成/备份、系统管理维护及故障诊断、数据库维护及管理、画面/报表等生成,并完成人员培训。在明星电力集控系统中,该工作站还承担报表工作站的功能。

3.1.6 打印/语音报警/On Call工作站。

可安装Win⁃dows或Unix操作系统,用于完成打印、语音报警功能,并将报警信息通过拨打语音电话或发送短信通知有关人员,同时也支持有关人员拨打电话或发送短信查询相关信息,实现“信息找人,人找信息”的功能。

3.1.7 通讯服务器。

根据实际情况,可安装Windows或Unix操作系统,完成与第三方系统或设备通讯,实现集控系统与水情自动测报系统、消防监控系统等的通讯。

3.1.8 远动工作站。

嵌入式设备,采用各种调度规约与调度中心通讯,上传各电站实时数据并接受调度下发的控制调节指令;明星电力集控中心采用IEC60870-5-101和IEC60870-5-104规约与调度中心通讯。

3.1.9 双时钟授时系统。

系统配置GPS、北斗双时钟授时系统,输出SNTP协议给集控系统校时,以保证系统时间的统一,满足集控中心各系统授时要求。

3.1.1 0 UPS电源。集控系统配置冗余UPS电源,以保证集控系统不间断工作。

3.2 网络层

网络层形成集控系统100/1 000Mbps自适应主干网络,用于连接集控层设备、厂站现地层设备,实现集控中心、厂站、现地设备的信息交换。明星电力集控系统采用双星型网络结构,通道采用明星电力已建成的调度数据专用网。网络层主要配置有中心交换机2套、硬件防火墙1套、网络入侵检测系统1套、纵向加密装置1套、隔离装置若干套、光传输设备若干以及光缆/网络双绞线若干等。

硬件防火墙用于安全Ⅰ区与安全Ⅱ的隔离,实现位于安全Ⅰ区的集控系统与位于安全Ⅱ区的继保信息主站通讯;纵向加密装置用于同一安全区内的纵向通讯,这里用于集控系统与三星水电站的监控系统通讯;隔离装置是用于安全Ⅰ区或安全Ⅱ与安全Ⅲ区间的单向通讯,一般用作隔离Web服务。

3.3 厂站现地层

厂站现地层应包括厂站计算机监控系统、厂站网络及现地控制层设备。厂站计算机监控系统除三星水电站使用第三方厂家系统外,其他各站均改造为TJK-8600子站系统,以降低接入难度和调试工作量。TJK-8600系统子站系统亦包括数据服务器、操作员工作站等,以完成计算机监控系统的数据解析、实时数据生成、历史存储、实时显示与操作控制等功能。厂站网络是为控制各水电站设备构成的控制子网,也是集控系统的重要组成部分,一般为100/1 000M自适应以太网。现地控制层设备主要由现地控制单元LCU组成,主要完成数据采集及预处理、网络通信(上送并接收计算机监控系统指令、与相关设备通讯等)等,实现单元设备控制、调节操作及监视等功能。现地控制单元一般由可编程控制器PLC、规约转换器、触摸屏等组成。过军渡水电站、小白塔水电站改造后,各现地控制单元LCU均使用施耐德Quantum冗余PLC,采用RIO方式扩展IO系统,以提高现地控制单元的可靠性,保证机组的安全运行。

4 TJK-8600智能流域调度集控系统

TJK-8600智能流域调度集控系统是许继电气专门针对中小型水电站群打造的一款集调度集控系统于一体的计算机监控系统。该系统是在总结多年电力系统计算机监控系统的经验基础上,结合当前水电站调度集控系统的优缺点和用户需求,以及充分吸收和利用国际计算机科学领域的最新技术开发的计算机监控系统。TJK-8600系统采用扩大厂站运行方式,直接访问厂站现地控制单元LCU,避免由于厂站端服务器故障造成的集控停运,以减少停运范围。系统包括TJK-8600主站系统、TJK-8600子站系统。TJK-8600主站系统,使用Unix操作系统,采用Oracle数据库,一般用作调度系统或集控系统;TJK-8600子站系统,使用Windows操作系统,采用My SQL数据,一般用作单个水电站监控系统。

4.1 系统架构

TJK-8600系统采用平台+业务应用架构设计,系统扩展灵活。业务应用采用即插即用技术,实现插件化、模块化功能扩展,便于应用功能扩充及快速构建。该系统使用跨平台设计方案,使用一套软件支持多种操作系统,并支持异构系统,满足用户的多种需要。TJK-8600主站系统和子站系统采用同一套代码,在不同环境下编译而成。TJK-8600系统架构框如表1所示。

4.2 系统功能

4.2.1 数据采集与处理。

系统自动采集各水电站监控对象的数据,包括实时运行数据、计算数据、历史数据和记录数据等,并对这些数据进行有效性和正确性分析,以能准确地反应出各监控设备的运行状态及工作情况。系统根据采集到的数据,经有效性、正确性分析后,用于更新实时库,并进行各类统计、计算分析,最后形成历史数据,存入历史数据库,以便用于历史查询分析,为生产管理系统提供基础数据。

4.2.2 安全运行监视。

集控中心运行人员通过集控中心计算机监控系统的人机接口实现对各电站监控对象进行安全运行监视。监控设备安全运行涉及到有关监控对象的运行状态、实时数据等,运行人员据此分析判断设备是否安全,是否满足与当前系统运行工况匹配。运行人员的监视手段是多样化的,如屏幕显示数据、文字、图形、曲线和表格等;事故或故障音响、语音、电话或短信报警;大屏幕拼接屏显示、打印输出等。

4.2.3 趋势分析。

趋势分析用于显示监控对象测点在一定时间内的变化趋势。在趋势分析画面上,以曲线形式显示测点的趋势数据。运行人员可进行在线趋势分析,并可对进行曲线分析的变量进行选择和重新定义。一般趋势分析数据包括在开机过程中发电机和水轮机轴承的温度-时间趋势监视、温度变化率和显示各轴瓦间的温差值等。

4.2.4 事故和报警。

系统应能按时间先后顺序列出事故和报警发生的顺序,对重要事件应产生事件顺序记录SOE。发生事故时,系统自动推出有关事故画面并给出事故处理指导意见,画面以闪光和变色形式显示,并伴随音响语音等予以提醒,通过On Call系统以拨打语音电话或发送短信的方式通知相关人员,以便快速及时地处理故障,减少停机时间。

4.2.5 事故追忆。

当发生事故时,系统能对事故前后电站运行方式及主要参数记录保存,用于事后分析事故发生原因,并避免类似事故的重复发生。系统记录事故发生前4min内和事故发生后6min内的主要参数及数据采样值,事件记录时间可根据需要进行调节。一般事故追忆主要参数为:各电站各段母线频率及三相电压;各线路三相电流及频率;主变零序电流和主变温度;发电机三相电压、三相电流、线电压、励磁电压、励磁电流、有功功率、无功功率、转速和导叶开度等。事故追忆的主要参数可根据实际需要和经验进行选择和重新定义。

4.3 系统特点

4.3.1 采用全分层分布式开放系统结构。

系统分为三层,各层间相互独立但又互相联系,即当集控层或网络层出现故障不影响厂站现地层设备的正常运行;分布式结构符合技术发展趋势,实现各服务器、工作站功能分散,数据处理分散,提高数据处理速度。

4.3.2 支持“即插即用”技术。

以开放的软件体系架构为基础,采用标准服务总线技术、标准接口访问等技术实现应用与平台之间插件化管理,将平台与应用解耦,最终达到业务功能模块化、业务功能高密度集成化、业务功能部署自由化的目的。通过应用模块化的“即插即用”技术,满足各类业务功能快速发展的需要。

4.3.3 基于管道和服务代理的厂站多规约接入机制。

基于管道机制开发通讯接入代理服务模块,将每种协议的解析作为一个单独的进程,通过服务代理模块和业务处理模块完成上、下行数据的交互,降低了协议解析模块和业务处理模块的耦合性,有新协议需要接入时,只需开发新的协议解析进程即可,提高了系统的可扩展性。系统天然支持IEC60870-5-104、IEC61850、Modbus/TCP规约,便于多种以太网设备直接接入,减少规约转换环节,降低故障率,提高系统可靠性,也便于其他厂家厂站监控系统无缝接入。

4.3.4 多种通道接入方式。

系统接入灵活,根据投资及便捷情况,可选用专用通道、SDH通道、VPN通道和公网通道等方式接入,并具有良好的安全性能。符合国家电力系统有关防护要求。

4.3.5 数据直采。

系统数据采集直接从厂站现地层获取,避免了由于厂站端服务器故障或停机造成集控系统停运,同时可减少停运范围,提高集控系统的可靠性。

4.3.6 嵌入式AGC/AVC功能。

AGC/AVC功能内嵌于系统软件,可方便布置于任何操作员工作站,便于AGC/AVC功能监控,且AGC/AVC数据来自SCADA系统,避免数据的重复采集。

4.3.7 优良的梯级经济运行功能。满足不同流域经济运行需求,直观反映由梯级经济调度带来的发电效益。

4.3.8 外围接口丰富。

系统具有丰富的外围接口,可设置独立的通信服务器,便于第三方系统接入,如实现水情测报系统、生产管理系统等系统互传数据。

4.3.9 完善的自诊断自恢复功能。

自诊断自恢复功能有利于系统实现“无人值班”(少人值守),提高系统的可靠性、安全性。

4.3.1 0 灵活的配置方式。

根据用户需求,可设置历史数据服务器、实时数据服务器、操作员工作站、Web服务器和AGVC服务器等,各服务器可冗余配置,提高系统的可靠性。

4.3.1 1 良好的扩展性能。

系统各服务器、工作站地位平等,系统扩充后不引起原系统较大的变化,并保证系统的完整性。

4.3.1 2 系统先进、可靠。冗余化的设计方案,使得系统既可靠使用又便于扩充,系统性价比得以最大化提升。

5 结语

四川明星电力水电集控中心于2015年6月正式投入运行,是TJK-8600智能流域调度集控系统的一个典型应用案例。该集控中心在建设过程中,先后对过军渡水电站和小白塔水电站使用TJK-8600子站进行了改造,这两个电站的改造和接入集控中心同时进行,由于子站系统数据库可以直接添加到主站系统中,避免了重复对点和调试工作,提高了集控中心建设效率。集控中心建成后,系统各项功能运行正常,为四川明星电力在实现“无人值班”(少人值守)提供了强有力的技术支撑,保证了各水电站的安全稳定运行,为用户带来了可观的经济效益。

摘要：本文从四川明星电力股份有限公司水电站集控系统入手,主要介绍水电站集控系统的任务、设计原则,并结合明星电力集控系统网络结构图,介绍TJK-8600系统硬件配置及网络架构,最后着重介绍TJK-8600系统的软件架构、功能、特点等。

关键词：集控系统,计算机监控系统,网络结构

参考文献

[1]左天才.乌江流域梯级电站远程集中监控系统设计与应用开发[J].水电厂自动化,2008(1):1-4.

钢轨平移集控系统的研制 篇5

高铁建设对焊轨基地的生产效率和作业质量提出了更高的要求, 钢轨从存放台输送到滚筒线, 传统的作业方式是使用四台门式起重机同步作业完成, 每次只能吊放一只百米定尺钢轨。或是使用伺服电机组控小车将钢轨放置到滚筒线上, 要求钢轨摆放须整齐一致, 且伺服电机易受工作环境的影响, 导致故障率高, 成为整个焊轨作业线的效率瓶颈。

1 问题的提出

济南铁路桑梓店焊轨基地在焊前进轨工位原配有8台拖轨小车, 其工作原理是:8台小车启动后, 统一走行至进轨线参考点, 确认8台小车的物理原点, 由伺服电机驱动小车寻到钢轨, 由液压顶杆起升钢轨, 伺服电机驱动走行机构至进轨线, 液压顶杆落下钢轨, 完成百米轨进轨作业。伺服电机在驱动走行机构时, 走行发生打滑后, 伺服电机编码器无法补偿走行机构的打滑, 经常造成小车停车位置与钢轨位置不一致。伺服电机在起升钢轨走行时, 易造成电机过载, 造成单车停机, 钢轨在走行中发生弯曲, 影响进轨速度与效率。

2 解决方案

针对上述问题, 我们从以下几个方面进行改进:采用变频电机驱动小车走行, 减少走行干扰因素;每台小车加装接近开关, 独立寻轨定位, 提高寻轨精度;每台小车轨道加装格雷母线, 提高定位精度。该设备由以下三部分组成:

2.1 集中控制系统

控制系统由控制台和格雷母线组成, 如图1所示。具有自动选向、自动定位、自动调整及手动控制功能, 既可自动定位, 也可根据钢轨的实际情况进行手动控制定位。根据钢轨底板宽度, 通过对格雷母线的物理地址划分, 定义钢轨在存放台上的物理地址, 位置定位精度可达10mm, 通过手动输入地址, 可对特定地址上的钢轨进行相关作业, 提高小车定位精度。每台小车在自动状态下, 到达钢轨正下方后, 通过接近开关的信号, 确认钢轨的实际位置, 然后启动液压推杆, 将钢轨缓缓抬起后, 所有小车同步移动到走行线放轨, 按照钢轨摆放顺序进行进轨作业, 提高小车的进轨速度与效率。

2.2 走行机构

走行机构采用变频器和三相异步电动机传动的方式, 三相异步电动机工作稳定可靠, 避免走行打滑的现象。电机扭矩大, 工作范围广, 变频器控制精度高, 速度可调、一致性强, 保证了每台小车走行速度的一致性。采用光电位置传感器, 通过对格雷母线及接近开关的信号反馈, 钢轨起升后, 走行速度一致、平稳。

同时在输送线附近设置待机位, 小车在准备放轨、取轨前在待机位待命, 可以短时间内从待机位到达指定地点。

2.3 起升机构

起升机构采用电动推杆, 起升力1.5吨, 升降速度一致, 压力开关安全可靠, 维护简单。

3 实施效果

通过近一年的实践, 该装置大幅提高了托轨生产效率, 整个钢轨横移过程平稳, 快速。单根100m钢轨进轨节拍小于2min。进一步提高了生产效率;

托轨装置平稳、安全、可靠, 上轨小车的走行及制动采用电气控制及电磁控制摩擦制动两种方式, 保证了移动小车走行的平稳启动及停车的安全、可靠;

采用横移控制方式, 避免因吊装作业出现的人身、设备安全事故;

整个平移托轨装置故障率低、维护方便。

4 结束语

随着科技的不断进步, 要自动控制一套移动设备, 达到全自动操作的要求, 首先要精确测量这个设备的准确位置, 并将这个位置信息输送到可编程控制器PLC, 通过PLC控制变频调速器, 进而控制走行电机的转速, 则可达到自动定位且定位精确的目的。

集控站系统的五防闭锁 篇6

在以往有人值班的变电所内的五防装置, 为有效防止电气误操作事故的发生, 一般都装设防止电器误操作装置, 它将模拟预演的步骤写入电脑钥匙, 现场操作时需严格按照预演步骤, 用电脑钥匙开锁才能执行操作。防止误操作装置可以保证现场操作与模拟预演的步骤完全相同, 从而有效防止误操作的发生。在实际应用中也取得了较好的防止误操作的效果。

但随着无人值班变电所和综合自动化变电所的增多, 越来越多的操作是通过集控站遥控实现的, 遥控的对象也从一开始只遥控开关到遥控刀闸, 遥控接地刀闸等等。而传统的五防装置闭锁不了遥控操作, 这就为防误闭锁装置提出了新的要求, 为此在集控站加装五防闭锁功能。

1 系统结构

本设计将操作票系统, 五防系统, 集控站系统按功能结合在一起。模型构架如图1所示。

2 功能说明

在原有的集控站主站系统和五防系统基础上完善、增加五防功能:

(1) 作票管理软件 (开票、打增加印、存档) 。

(2) 增加集控站SCADA软件遥控的五防检测功能。

(3) 增加集控站SCADA软件的遥控五防闭锁功能, 操作必须严格合乎操作任务的指定步骤 (操作票) , 否则, 无法执行并给出错误提示。

(4) 实现集控站SCADA到五防管理机的通讯, 将实时遥信送入到五防系统, 同时五防机将钥匙卡的操作结果 (虚拟遥信) 回送到SCADA系统。

(5) 增加操作票管理软件 (开票、打印、存档)

(6) 增加集控站SCADA软件遥控的五防检测功能。

(7) 增加集控站SCADA软件的遥控五防闭锁功能, 操作必须严格合乎操作任务的指定步骤 (操作票) , 否则, 无法执行并给出错误提示。

(8) 实现集控站SCADA到五防管理机的通讯, 将实时遥信送入到五防系统, 同时五防机将钥匙卡的操作结果 (虚拟遥信) 回送到SCADA系统。

2.1 操作票系统

操作票系统共用集控站系统的变电所的信息数据库, 它在一次图, 二次图上进行模拟仿真操作开出操作票。它开票过程必须遵循五防规则, 违反五防规则时报警并禁止操作。形成的操作票信息存入接口库中, 供集控站操作时调用和写五防钥匙卡用。

如图2所示的一次接线图, 可在此图上进行仿真操作票的操作。

如图3所示二次接线图, 可在此图上进行仿真操作票的操作。

2.2 集控站五防闭锁

改造后的集控站可在线选择正常操作或事故处理。选择正常操作时, 遥控操作前选择一个操作票, 此操作票的信息和所有步骤显示在屏幕上, 此时操作必须绝对遵照此步骤顺序执行。 当操作为遥控操作时, 每步遥控仍按以往的选择、返校、执行三步操作, 但必须满足操作票顺序及五防规则要求。 当操作项为现场操作时, 使用五防电脑钥匙在现场解锁操作, 操作结束后, 通过电脑钥匙将信息上传至集控站, 集控站监护人员确认后执行下一步操作。 当操作为检查项操作时, 集控站监护人员手动确认, 随后顺序住下执行直到完毕。

当选择事故处理时, 由于没有操作票, 此时遥控操作只需满足五防要求即可遥控操作, 现场操作及检查项与正常操作时相同。

如图4所示改造后的集控站, 可在图上进行在线选择正常操作或事故处理。

3 硬件配置

硬件配置如图5所示。

4 结束语

4.1 集控站五防闭锁实现的功能

(1) 集控站的SCADA系统为五防系统提供实时信息, 使其达到实用化。

(2) 操作票机提供操作票生成、管理专家。

(3) 实现集控站SCADA遥控的五防闭琐, 防止错误操作。

(4) 升级改过集控站软件的五防闭琐功能也适用于其管辖的二次变。

4.2 五防闭锁的实施对运行系统的影响 (完全不影响集控站运行系统)

(1) 不停运SCADA系统 (只是在运行目录下增加“五防遥控闭琐”软件模块, 以便选择遥控闭琐方式时调用) 。

(2) 不影响原有的集控站所有功能。

(3) 在SCADA工作站上安装操作票专家软件。

(4) 不改变原有数据库和遥控信息表。

(5) 五防机为离线机器, 其它管理软件升级、机器启停不影响运行系统或设备。

(6) 改造升级过的系统可通过设置, 选择启用/禁用新增功能。

摘要：集控站五防闭锁是在原有的集控站主站系统和五防系统基础上完善、增加五防功能。克服了传统的五防装置闭锁不了遥控操作的缺点, 使集控站的远方遥控操作增加了五防闭锁功能。改造后的集控站系统即可在图上进行在线选择正常操作或事故处理, 在线选择包括:正常操作遥控仍按以往操作, 但必须满足操作票顺序及五防规则要求;当选择事故处理时, 遥控操作只须满足五防要求即可。

关键词：SCADA,操作票,遥控五防闭锁

参考文献

水东电站弧门集控系统改造 篇7

关键词：水东电站,弧门集控

1 改造必要性

水东电站4扇弧门控制装置为单扇现地控制, 自1993年投运至今已有16年, 元器件老化严重, 大大增加了维护工作量, 也对弧门的安全运行带来了一定的影响。2009年11月24日至2010年01月06日对水东弧门进行技改, 将其改为EC2000型集监系统, 选用南瑞自动控制公司的SJ-600现地控制装置, 改造后将可在中控室进行远方集中监视和控制, 提高弧门控制现地控制单元健康运行水平。

2 SJ-600现地控制装置功能、配置及特点

SJ-600现地控制装置以南瑞自动控制公司自主开发MB80, MB60, MB40, MB20系列PLC为基础, 辅以其他外部设备, 温度巡检、同期、测速、人机接口组成。

2.1 主要实现以下功能

1) 数据采集和处理功能;

2) 顺序控制功能;

3) 报警、上升、下降、润滑水开关功能;

4) 当地人机接口功能;

5) 与上位机及其他辅助设备的通信功能;

6) 自诊断功能。

2.2 水东电厂弧门SJ-600现地控制装置主要配置, 如下图所示

1) PLC采用南瑞自主开发MB40系列智能可编程控制器;

2) 1台GP1312RL型开度仪 (SDY1) 装置和1套编码器装置;

3) 1台20BC85AOAYNANC0型变频器装置, 通过改变电动机电源频率实现调度调节的, 是一种理想的高效率、高性能的调速手段;

4) 1台EDS-208交换机, 安装在#2弧门控制A1柜内, 现地4套PLC使用屏蔽双绞线与交换机连接, 交换机与中控室上位机主机使用光纤经光电转换器连接来达到远方监控的目的。

5) 1块触摸屏与PLC直接联网, 作为操作人员现地监视和操作。

2.3 SJ-600现地控制系统主要特点

1) 用MB4O可编程控制器处理速度、可靠性、人机界面、组态等性能都有很大的提高。MB40是专为水电厂计算机监控系统而开发的控制器, 能完全满足和适应水电厂计算机监控系统的特殊要求。所有模件采用低功耗嵌入式32位CPU, 实时多任务操作系统, 功能强大。采用国际标准CAN—BUS现场总线。模件采用全封闭注铝外壳, 抗震防灰, 屏蔽性能好。所有模件均可带电插拔, 维护简单方便。调试时MB40控制流程可以上位机修改, 通过网络方式传输, 而不用现场接便携机调试。

2) 采用交、直流双重供电技术, 无扰动切换, 保证设备供电的可靠性。

3) 可直接接收GPS分同步信号, 保证所有LCU的时钟均与卫星同步。

4) 采用新技术具有开出保护功能, 彻底杜绝由开出模件故障而引起的误输出, 保证了被控设备的安全运行。

5) 用触摸屏实现弧门现地监视和操作, SJ-600上位机与PLC直接通信, 触摸屏也与PLC通信, 大大提高提高了可靠性。

6) 选用20BC85AOAYNANC0型变频器替换老式的接触器和电阻器对电机起动, 大大提高了机组弧门启闭机启闭的成功率和速度。

7) 安装性能更高的编码器、机械限位装置和GP1312RL型弧门开度仪, 具有方便的液晶显示/操作面板, 而原来的开度仪和传感器, 数据会经常跳掉。

8) 盘柜内设备布置、接线更加整齐美观。

3 改造的技术要求

1) 拆除原有1#-4#弧门启闭机控制屏及弧门开度显示屏, 更换为南京南瑞集团公司自动控制分公司提供的1#-4#弧门A1、A2控制柜, 按A1、A2控制柜安装尺寸要求进行安装, 符合安装要求;屏内各部件安装端正牢固。

2) A1、A2控制柜安装本体固定牢固可靠, 控制屏外壳、本体接地引下线连接满足要求, 接地牢固, 开启门接地用软导线可靠接地, 导通良好。

3) 控制屏柜各负荷在拆线前认真做好记号, 安装后相序与原先保持一致。

4) 电气连接回路所属连接螺栓均可靠紧固, 均采用符合国家标准的热镀锌螺栓、螺母和垫圈。

5) 主电源线电缆接头制作的工艺过程符合要求, 相序正确, 相色标示正确, 接地良好。

6) 屏柜内电缆的连接与图纸相符, 施工工艺良好, 压接可靠, 导线绝缘无裸露现象;端子排安装位置正确, 质量良好, 数量与图纸相符;

7) 切换开关、按钮、操作灵活、手感良好。

8) 端子排、导线接头、电缆及其接头、信号指示等均有明确的标示, 标示的字迹清晰无误。

9) 安装性能更高的编码器、机械限位装置和弧门开度仪, 开度仪显示与闸门实际高度相符, 各报警点输出正常, 各设备测试结果符合要求。开度仪电气全开限位设置为13m, 机械限位全开设置为13.5m;开度仪电气全关限位设置为0m, 机械限位全关设置为-0.10m。

10) 开度仪报警点RL1为全关点灯、RL2电气全关限位、RL3为送给PLC全关信号、RL5为全开点灯、RL6电气全开限位、RL7为送给PLC全开信号。弧门大齿轮与编码器处齿轮的比例为108∶17。开度仪采用三位小数显示, 参数FI为0.341m。

11) 润滑水取消全开、全关信号, 开润滑水采用保持型开出, 关润滑水将保持型开出清零。进行了上位机开润滑水、关润滑水实验;现地手动开润滑水、关润滑水实验, 实验合格。当上位机发令, 程序auto_s tart_zm中增加关润滑水程序, 用于现地把手 (SA3) 切除时清除开阀令。

12) 触摸屏和上位机画面中均增加“动门告警”、“流量告警”、“停止告警”控制操作。“动门告警”取消原定的只有第一次动门才能告警的方式, 采用根据实际情况进行告警。进行了上位机和触摸屏“动门告警”、“流量告警”、“停止告警”实验, 实验合格。当上位机或触摸屏发令, 程序auto_start_zm中增加停止告警程序, 用于现地把手 (SA3) 切除时清除开阀令。由于动门告警和流量告警的控制对象不一样, 在停止告警时, 程序auto_start_zm采用单点触 (AO_RAW) 的方式进行停止。

13) 告警和润滑水控制方式为:各弧门控制柜发控制令后, 通过硬接线将控制信号送至动力柜, 此信号触发动力柜的接触器动作, 从而使相应的设备动作。

14) 新增“控制电源消失信号”、“变频器输入端电源”、“抱闸电机电源”、“抱闸电机运行”四个开关量输入信号, 用于监视各电源的状态, 画面上也有相应的显示。同时增加了“PLC通讯中断”、“变频器故障”等信号的监视。

15) 取消上位机和触摸屏画面中弧门的“提门”、“落门”控制, 而只采用“开度设置”方式进行提门和落门。

16) 变频器BR1/BR2出线使用8个144Ω/2500W电阻并联-万用表测得阻值约为18Ω。

17) 在自动控制回路中, 新增一个通过停门按钮的常闭接点。在程序auto_start_zm中加入当上位机或触摸屏发提门或落门令时, 通过将现地控制屏的“现地/远方”、“自动/手动”把手放到切除位置, 或按停门按钮几秒钟来进行停门。

18) 编写了通过开度设置进行提门和落门的PLC程序, 并在现场完成实际动门试验。分别进行上位机正常提门、落门、紧急停门及模拟卡滞状态下紧急停机;现地触摸屏自动提门、落门、紧急停门;现地按钮手动提门、落门、停门实验, 实验合格。

19) 各电缆孔洞均有用防火泥或防火枕进行封堵。

4 结语

目前SJ-600现地控制装置已经在水东弧门控制屏投用, 弧门启闭机健康可靠运行, 增加远方监控系统, 实现远方、现地均可操控弧门的目的, 保证了弧门的安全稳定运行。同时也在改造中积累了一些经验, 能使后续其他LCU改造得以借鉴。

参考文献

[1]南瑞公司计算机监控系统介绍.

[2]南瑞公司LCU结构、原理接线图及对外接口介绍.

煤矿胶带集控系统实验装置的开发 篇8

煤矿运煤胶带是矿内煤炭物流的主要通道, 其正常运行与否直接影响到煤矿的安全生产和经济效益。在煤矿井下恶劣的生产环境中长期运行胶带, 随时都可能发生胶带跑偏、过速、温升、撕裂等故障。上述事故的发生轻则影响煤矿正常的安全生产, 重则造成重大人身安全事故, 因此, 必须对胶带运输系统进行实时监测和综合保护[1,2,3]。目前, 国内外煤矿胶带集控系统的跑偏、断带、撕裂、温升等保护措施正逐渐走向成熟, 但把煤矿生产中的胶带集控系统做成具有二次开发能力的实验教学装置在国内尚未发现。

本文介绍的煤矿胶带集控系统实验装置将煤炭胶带运输系统的实际工作环境、工艺流程再现于实验室, 使学生不出校门就可以了解煤矿胶带运输状况, 实现在校生与生产现场的零距离接触。通过该实验装置, 学生可以自己动手研究开发胶带集控系统并进行胶带运输设备的启、停、运转控制, 实现对胶带跑偏、过速、温升、撕裂等故障的监测功能, 保护胶带运输设备。整个装置既可以就地检测、控制, 也可以远程检测、控制。

1实验装置构成及工作原理

该实验装置由2台胶带机、控制箱、上位机、传感器、行程开关、接近开关等构成, 如图1所示。温度传感器用来测量胶带转轴的温度;烟雾探测器感测空气中因橡胶胶带、煤尘等摩擦起热或其它原因产生的烟雾及烟雾的浓度;行程开关1、2和行程开关5、6检测胶带跑偏, 行程开关3、7检测胶带上的煤位 (煤位过高即堆煤) , 行程开关4、8检测胶带撕裂;接近开关1、2用来测量胶带的速度。

控制箱内主要有控制器、供电电源等。单片机是控制器的核心, 它不断地将采集到的温度、速度、烟雾等数据上传给上位机进行实时显示。如果发生故障, 单片机驱动声光报警, 并将故障信息传给上位机, 使其在屏幕上显示, 或马上采取控制措施, 消除故障或实现保护。

2实验装置硬件组成及基本原理

煤矿胶带集控系统实验装置的工作原理如图2所示。温度传感器、烟雾探测器测得的模拟信号经滤波、放大后, 转换为0～+5 V电压信号, 该电压信号经AD转换器转换为数字量输入到单片机, 单片机对该数字量与设定的上限值比较, 若超出设定范围, 则控制面板上相应的指示灯闪烁, 同时发出警报声, 直到相关人员排除故障。若发生胶带跑偏、堆煤、撕裂或过速故障, 行程开关或接近开关的常开触点就会闭合, 该开关量信号经RC低通滤波电路滤波后输入到单片机, 单片机驱动声光报警器报警, 并将信号上传给上位机。

2.1 硬件器件选型

(1) 单片机选用ATMEL公司生产的低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器AT89S52。它具有8 KB FLASH、256 B RAM、32 位I/O 端口、看门狗定时器、2 个数据指针、3个16 位定时器/计数器、1个6向量2级中断结构、全双工串行口、片内晶振及时钟电路, 与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容[4]。

(2) 温度传感器选用美国EXERGEN公司生产的经济型、高性价比的红外温度传感器IRTP300L。红外线传感器利用红外线的物理性质进行测量, 包括光学系统、检测元件和转换电路, 测量时不与被测物体直接接触, 具有灵敏度高、响应快等优点。IRTP300L的测温范围为0～150 ℃, 输出信号为4～20 mA/0～5 V的电信号, 其测量精度不受污染、潮湿及电磁干扰环境的影响。

(3) 烟雾探测器选用光电式烟雾探测器SS-168P, 用于检测环境是否有烟雾及烟雾浓度。其功能特点:光电探测方式;吸顶安装;光学迷宫;采用低功耗CMOS微处理器;特殊防潮设计;具有手动测试、手动复位功能;工作性能稳定可靠;工作电压为9 V DC/12 V DC;烟雾灵敏度极高。

(4) 行程开关选用LXW5-11G1。行程开关也称限位开关, 它通过其它物体的位移来控制电路的通断。行程开关可以安装在相对静止的静物或相对运动的动物上, 当动物与静物发生相对运动时, 它可感知两者之间的位移, 并以连杆驱动开关触点闭合或分断, 以此来控制电路的通断。

(5) 接近开关选用电感式接近开关LJ12A-3-4-Z/BY来检测胶带的运行速度。电感式接近开关由高频振荡器、检波电路、放大电路、触发电路及输出电路等组成。高频振荡器在接近开关检测面产生一个交变电磁场, 当金属物体接近接近开关检测面时, 金属中产生的涡流吸收了高频振荡器的能量, 使振荡减弱以至停振。高频振荡器的振荡及停振这2种状态转换为电信号, 通过整形放大转换成二进制的开关信号, 经功率放大后输出。

(6) AD转换器选用逐次逼近型8位AD转换器ADC0809。ADC0809由单一的+5 V电源供电, 内部带有锁存功能的8路模拟电子开关, 可对0～5 V的8路输入模拟电压信号分时进行转换。本装置中ADC0809与AT89S52的硬件接口电路如图3所示[4]。

从图3可看出, AT89S52的ALE信号经74LS74二分频后作为ADC0809的CLK信号。这里采用74HC373作为地址译码锁存器, 其低3位地址分别接ADC0809的ADD-A、ADD-B、ADD-C, 实现模拟通道的选择。采用地址线性选择法, P2.7通过74LS02与P3.6和P3.7组合, 作为ADC0809的START、ALE、ENABLE的选通信号, 当P2.7为低电平时有效。ADC0809的转换结束信号EOC经自身或非 (即取反) 后与AT89S52的P3.3相连接。

2.2 上位机与单片机的串口通信电路[5,6]

随着工控技术的发展, 搭建工控系统逐渐走向标准化、通用化、多元化, 降低成本、提高性能是设计系统时所遵循的基本原则。单片机与上位机组合构成的分布式控制系统是工控系统的一个重要发展方向。单片机用来完成数据的采集和上传, 上位机对单片机的上传数据进行分析并处理, 关键工作是要解决上位机与单片机的通信问题。

AT89S52内部设有功能很强的全双工串行通信端口, 具有4种工作方式, 它与上位机之间的通信采用异步串行通信方式, 通过RS232C标准接口实现。RS232C接口连接器采用DB-9的9芯插头座, 传输线采用屏蔽双绞线。采用5 V工作电源的MAX232芯片实现AT89S52 TTL电平和RS232C电平的转换, 具体电路如图4所示, 其中P3.0、P3.1来自AT89S52。

3实验装置软件设计

煤矿胶带集控系统实验装置的软件设计可分为单片机程序设计和上位机程序设计两大部分。单片机程序采用汇编语言编写, 程序流程如图5所示。其中初始化程序包括P1、P2口清零, 设置定时/计数器T0、T1工作方式并赋初始值, 设置串口工作方式, CPU开中断等;数据采集模块包括开关量采集和AD转换程序。

上位机程序设计采用VB6.0软件开发平台来实现[7]。VB语言简单易学, 功能强大, 已经成为Windows系统开发的主要语言。VB支持面向对象的程序设计, 具有结构化的事件驱动编程模式并可以使用无限扩增的控件, 而且可以十分简便地做出友好的人机界面。在标准串口通信方面, VB提供了具有强大功能的通信控件MSComm, 文件名为MSComm.vbx。该控件可设置串行通信的数据发送和接收, 对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置[8,9]。

该实验装置的上位机实时监控界面如图6所示。

4结语

煤矿胶带集控系统实验装置是在完成临沂矿业集团的地面胶带集控系统的项目设计与开发的基础上设计的, 工程背景很强, 既可作为相关专业学生学习、实验、研究与开发用的实验平台, 又可以使学生了解煤矿胶带运输的实际生产过程, 零距离接触现场, 为学生走上工作岗位积累一些经验。该实验装置选用AT89S52单片机、温度传感器、烟雾探测器、行程开关、接近开关等, 成本比较低, 性价比高, 操作简单, 运行可靠, 尤其适合培养在校学生研究、开发能力。

摘要：以煤矿胶带集控系统的设计与应用为背景, 采用AT89S52单片机和VB 6.0软件开发平台开发了胶带集控系统实验装置。该实验装置具有友好的上位机监控界面, 通过RS232C通信协议实现上位机与单片机的通信功能, 可实现对胶带跑偏、过速、温升、撕裂等故障的实时监测功能。该实验装置将煤矿胶带运输系统的实际工作环境和工艺流程再现于实验室, 既可以应用到实际生产中, 也可以通过二次开发培养学生的创新意识和能力。

关键词：煤矿,胶带运输,集控系统,实验装置,单片机,Visual Basic6.0,故障检测,实时监控

参考文献

[1]张新文.煤矿矿井皮带运输机的集中控制[J].陕西煤炭技术, 2000 (2) :44-46.

[2]李修良, 陆永耕.煤矿井下皮带运输机自动张紧装置的设计与应用[J].机械制造与自动化, 2001 (6) :39-40.

[3]白亚林, 宋建成.基于PLC的胶带输送机综合保护系统的研究[J].工矿自动化, 2008 (5) :52-55.

[4]孙育才, 王荣兴, 孙华芳.ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[5]求是科技.单片机通信技术与工程实践[M].北京:人民邮电出版社, 2005.

[6]魏立峰, 王宝兴.单片机原理与应用技术[M].北京:北京大学出版社, 2006.

[7]求是科技.Visual Basic 6.0程序设计与开发技术大全[M].北京:人民邮电出版社, 2005.

[8]李江全, 张丽, 岑红蕾.Visual Basic串口通信与测控应用技术实战详解[M].北京:人民邮电出版社, 2007.