燃?xì)獍l(fā)電站中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳洪剛 廖成勝 李奇 宋泉訓(xùn)

摘要：隨著燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組電氣系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高，燃?xì)獍l(fā)電站對(duì)于集中監(jiān)控的要求越來(lái)越高。針對(duì)燃?xì)獍l(fā)電站的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于工業(yè)以太網(wǎng)的燃?xì)獍l(fā)電站中央監(jiān)控系統(tǒng)。電站值班人員通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)及曲線查詢、蝶閥開(kāi)度控制等。經(jīng)過(guò)發(fā)電站實(shí)際應(yīng)用，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)全面、操作簡(jiǎn)單實(shí)用、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃?xì)獍l(fā)電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制功能。

關(guān)鍵詞：燃?xì)獍l(fā)電站;中央監(jiān)控;工業(yè)以太網(wǎng);PLC

Abstract：With the improvement of the electric system automation in gas generator，gas power station require more and more centralized monitoring. According to the characteristics of gas power station，a central monitoring system of gas power station based on Industrial Ethernet is designed. Through the monitoring system，the on-duty personnel of the power station can realize real-time operation status monitoring， historical data and curve query，butterfly valve opening control and so on. Through the practical application of the power station， the system monitoring data is comprehensive，simple and practical，stable and reliable operation，and the real-time monitoring and control function of the gas power station is realized.

Key words：gas power station; central monitoring system; industrial ethernet;PLC

引言

隨著燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組電氣系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高，燃?xì)獍l(fā)電站對(duì)于集中監(jiān)控的要求越來(lái)越高。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電站多臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的集中控制和數(shù)據(jù)顯示，方便對(duì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的集中管理和控制。同時(shí)，可以記錄燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警參數(shù)，當(dāng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)查詢歷史數(shù)據(jù)分析故障產(chǎn)生的原因。

本文設(shè)計(jì)的燃?xì)獍l(fā)電站中央監(jiān)控系統(tǒng)以亞控組態(tài)軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合腳本語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，采用具有C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)形式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)設(shè)計(jì)。

1 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)總體架構(gòu)

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，第一部分為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組配備的各種檢測(cè)儀表，包括轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器、熱電偶、熱電阻等;第二部分為西門子PLC及科邁控制器，兩個(gè)控制器根據(jù)采集到的轉(zhuǎn)速、功率、壓力、溫度等參數(shù)對(duì)機(jī)組電子調(diào)速器、電動(dòng)蝶閥、勵(lì)磁板等做出相應(yīng)調(diào)試實(shí)現(xiàn)機(jī)組控制;第三部分為機(jī)組中央監(jiān)控系統(tǒng)，中央監(jiān)控系統(tǒng)主要有機(jī)組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)查詢、輔助控制等功能。

2 燃?xì)獍l(fā)電站中央監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

燃?xì)獍l(fā)電站中央監(jiān)控系統(tǒng)一般配備2個(gè)服務(wù)器，一個(gè)服務(wù)器A作為IO服務(wù)器，另一個(gè)服務(wù)器B作為登錄服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、歷史記錄服務(wù)器、WEB服務(wù)器;客戶機(jī)數(shù)量需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定。具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖1所示。

IO服務(wù)器：負(fù)責(zé)上位機(jī)及PLC的通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

登錄服務(wù)器：擁有網(wǎng)絡(luò)中唯一的用戶列表，負(fù)責(zé)身份驗(yàn)證及用戶信息的存儲(chǔ)。

報(bào)警服務(wù)器：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)報(bào)警信息。

歷史記錄服務(wù)器：負(fù)責(zé)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

WEB服務(wù)器：進(jìn)行WEB發(fā)布時(shí)，負(fù)責(zé)提供瀏覽服務(wù)的站點(diǎn)。

客戶機(jī)：被指定為客戶機(jī)的站點(diǎn)可以訪問(wèn)其指定的IO服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器。

3 燃?xì)獍l(fā)電站中央監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

燃?xì)獍l(fā)電站中央監(jiān)控系統(tǒng)用于在監(jiān)控室內(nèi)實(shí)時(shí)讀取電站所有的機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)、發(fā)電質(zhì)量數(shù)據(jù)、發(fā)電總量、總運(yùn)行時(shí)間、外圍設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，并實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控室內(nèi)對(duì)電站所有機(jī)組的遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)電站機(jī)組的集中式管理和歷史信息存儲(chǔ)。

3.1實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面主要分為以下區(qū)域：

1.排溫、水溫?cái)?shù)據(jù)區(qū)：以柱狀圖的形式實(shí)時(shí)顯示機(jī)組的排溫和水溫，正常運(yùn)行時(shí)柱狀圖為綠色，溫度過(guò)高時(shí)柱狀圖變?yōu)榧t色并報(bào)警;

2.發(fā)電質(zhì)量數(shù)據(jù)區(qū)：實(shí)時(shí)顯示發(fā)電機(jī)的三相電壓、三相電流、功率因數(shù);

3.機(jī)組重要參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)：實(shí)時(shí)顯示機(jī)組當(dāng)前轉(zhuǎn)速、濾前油壓、濾后油壓、冷卻水壓、燃?xì)鈮毫Α⑶S箱通風(fēng)壓力、油溫、水溫等數(shù)據(jù);

4.閥體開(kāi)度顯示與控制區(qū)：實(shí)時(shí)顯示調(diào)速器開(kāi)度、燃?xì)獾y開(kāi)度、空氣蝶閥開(kāi)度，且可以通過(guò)按鈕調(diào)節(jié)閥體的開(kāi)度，“++”“--”1次閥體變化2度;“+”“-”1次閥體變化1度;

5.功率設(shè)定、顯示區(qū)：設(shè)定機(jī)組的目標(biāo)功率，機(jī)組在自動(dòng)控制模式下機(jī)組將自動(dòng)控制功率在目標(biāo)功率±15kW以內(nèi)，且實(shí)時(shí)顯示機(jī)組的運(yùn)行功率;

6. 報(bào)警顯示和報(bào)警確認(rèn)區(qū)：當(dāng)機(jī)組存在任何報(bào)警時(shí)，報(bào)警顯示區(qū)實(shí)時(shí)顯示報(bào)警信息，且通過(guò)點(diǎn)擊“報(bào)警確認(rèn)”按鈕可5分鐘暫時(shí)屏蔽聲光報(bào)警，直到當(dāng)前報(bào)警恢復(fù);

7.停機(jī)按鈕：按下停機(jī)按鈕實(shí)現(xiàn)機(jī)組分閘、停機(jī)。

監(jiān)控系統(tǒng)主畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)控圖如圖2所示。

3.2系統(tǒng)安全管理設(shè)置

安全保護(hù)是監(jiān)控系統(tǒng)不可忽視的問(wèn)題，設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)工程進(jìn)行了加密，打開(kāi)工程時(shí)需要輸入正確密碼才能進(jìn)入該工程。對(duì)畫(huà)面上的按鈕也進(jìn)行了訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置，給操作者分配訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)和安全區(qū)，運(yùn)行時(shí)當(dāng)操作者的優(yōu)先級(jí)小于對(duì)象的訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)或不在對(duì)象的訪問(wèn)安全區(qū)時(shí)，該對(duì)象不可訪問(wèn)。

3.3報(bào)警查詢處理設(shè)計(jì)

中央監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò) ODBC 數(shù)據(jù)源將報(bào)警信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此我們必須先建立ODBC數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)庫(kù)以及 ODBC 數(shù)據(jù)源定義完成后，通過(guò)插入通用控件“KVADODBGrid Class”、日歷控件“Microsoft Date andTime Picker Control”，編寫(xiě)查詢按鈕命令語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)歷史報(bào)警記錄查詢。

3.4報(bào)表查詢及保存打印功能設(shè)計(jì)

通過(guò)報(bào)表控件、日歷控件，編寫(xiě)查詢按鈕、保存按鈕、打印按鈕命令語(yǔ)言，監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行各定義參數(shù)日?qǐng)?bào)表查詢，并且可以以.XLS格式保存，連接打印機(jī)打印。

4 結(jié)語(yǔ)

本中央監(jiān)控系統(tǒng)采用Windows7操作系統(tǒng)，以亞控組態(tài)軟件為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，利用工業(yè)以太網(wǎng)，設(shè)計(jì)了燃?xì)獍l(fā)電站中央監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的單機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相比，分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠大大減少服務(wù)器的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，提高了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊速度，使客戶機(jī)操作更為流暢、實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。電站現(xiàn)場(chǎng)PLC與中央監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并且具有實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)保存、歷史數(shù)據(jù)打印、實(shí)時(shí)曲線展示、歷史曲線展示等功能。中央監(jiān)控系統(tǒng)功能全面，人機(jī)界面美觀，操作簡(jiǎn)單方便，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在燃?xì)獍l(fā)電站具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：陳洪剛（1990～），男，漢，山東淄博，本科，主要研究方向?yàn)槿細(xì)獍l(fā)電技術(shù)。