,第二篇水电站计算机监控系统的基本技术
任务一、水电站计算机监控系统的工作原理
子任务一、电站主控层的计算机监控原理
电站主控层（主要由上位机组成），介于电网层与现地控制层之间，是操作员监控运行过程的主要窗口，负责对控制过程的“控、监、传”。其“控”，就是将“人”的操作信息送入控制系统，实现运行状态的转换，其“监”，就是对系统的数据库进行管理，进而实现信息处理和送达，其“传”，就是在电网层与现地控制层之间实现信息的传递。在水电站主控层安装有水电站计算机监控系统的历史数据库、实时数据库、历史数据库管理系统、实时数据库管理系统、上位机软件系统和人机接口界面等。现地控制单元层的数据首先采集进入实时数据库，一方面，上位机软件根据设定的时间，通过实时数据库管理系统定时访问实时数据库的数据，并定时刷新人机接口界面，这样便于操作运行人员了解整个电站的运行情况；另一方面，实时数据库的数据定时存储入历史数据库，历史数据库可以由历史数据库管理系统进行管理，操作运行人员可以一次通过人机接口界面、上位机软件和历史数据库管理平台对历史数据进行管理、修改和查询等操作。此外，实时数据库可以通过上位机中的远程通讯软件与电网层进行数据交换。主控层原理见（图2-1）。
图2-1 电站主控层的工作原理简图
子任务二、现地控制单元层计算机监控原理
水电站计算机监控系统的现地控制单元主要包括机组现地控制单元和开关站及公用设备现地控制单元。其中，机组现地控制单元主要在现场对机组运行实现监视和控制。它需要直接与水电站的生产过程接口，对发电机生产过程进行监控，运行中要实现数据采集、处理和设备运行监视，同时通过局域网与监控系统其他设备进行通信，以及完成自诊断等。同时，它要协调功能层设备如调速器、励磁装置、同期装置、备自投装置等与现地控制单元的的联动以完成调速、调压、调频以及事故处理等快速控制的任务。在上位机系统出现故障或退出运行时，现地LCU应能够正常运行和实现对水轮发电机组发电的基本控制。而开关站及公用设备现地控制单元主要完成对开关站以及公用设备的计算机监控。现地LCU主要技术有：
1.水轮发电机组的测量
水轮发电机组的测量主要包括电量和非电量的测量。电量包括交流电参数和直流电参数。非电量包括水位、油位、压力、温度等。
2.水轮发电机组的顺序控制
水轮发电机组的顺序操作功能是机组现地控制单元中自动控制的组成部分，是实现水电厂计算机监控的基础，其任务是按照给定的运行命令自动地按规定的顺序控制机组的调速器、励磁设备、同步装置和机组的自动化原件，实现机组各种工况的转换。常规机组通常有停机、发电和调相三种运行状态。机组的顺序操作主要是机组三种运行状态的转换，实际运行中，也包括发电、并网、空载、空转等运行状态的转换。
1）水轮发电机组的PLC控制系统设计
目前在水电站中广泛应用的计算机监控系统现地控制单元是以可编程序控制器（PLC）和人机接口界面（触摸屏）为控制核心的。PLC的输入输出原理如图所示：
从上图可知，PLC一般由CPU，开关量输入单元（DI）、模拟量输入单元（AD）、开关量输出单元（DO）、模拟量输出单元（DA）、脉冲量输入单元、脉冲量输出单元、电源单元以及通讯接口单元等组成。
开关量输入单元（DI）采集机组各种开关（ON/OFF）信号，如事故信号、断路器分合信号以及重要继电保护的动作信号等；
模拟量输入单元（AD）采集电站的电压、电流、水压、油压、水位等模拟信号，如机组励磁电压、励磁电流、调速器油压、蜗壳水压等；
开关量输出单元（DO）用来执行各类操作控制指令，如机组的自动开停机控制、事故紧急停机控制等；
模拟量输出单元（DA）用来执行各类调节指令，如机组有功功率和无功功率的调节、发电机出口电压的调整、系统频率的调节等。
PLC通讯单元一般有两种形式，其一为单口型式，另一种为双口型式。当为单口型式时,由于PLC通信单元的RS－485或RS232C通讯接口只能与上位机进行串行通讯，不能直接通过以太网进行通信，所以PLC对各种采集的信号通过程序进行分析和处理后，需经协议的转换把数据传送到电站主控层的上位机。双口型式有双以太网口和一以太网口一串口（RS-232，或RS-485）。
任务二顺控程序的意义及编写原则
子任务三、PLC 控制系统设计与调试的步骤
1. PLC 控制系统设计与调试的一般步骤，如下图：
2. PLC 控制系统设计与调试的主要步骤说明： 注意：将此处的功能表图
改为控制流程图。 分析被控对象工艺过程
提出系统控制要求
确定外部输入、输出设备
PLC选型
分配I/O点，设计I/O接线图
绘制功能表图
设计梯形图
编制程序清单
修改
模拟调试
输入程序并检查
设计控制台（柜）及安装接线图现场施工接线联机调试
满足要求？
编制技术文件
交付使用
满足要求？
N N
N Y
Y
（1）分析被控对象并提出控制要求
详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，确定控制系统的可靠性指标及质量和品牌要求，了解被控对象机、电、液、光之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制流程，确定控制方案，拟定设计任务书。
（2）确定输入／输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。
（3）PLC选型
PLC选型包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。
（4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
1）分配I/O点
画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第（2）步中进行。
2）设计PLC外围硬件线路
画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。
由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。
（5）程序设计与模拟调试
1）程序设计
根据系统的控制要求，主要根据流程图的逻辑关系，采用合适的设计方法来设计PLC 程序，该步骤一般在电脑上使用与PLC兼容的专用的PLC编程软件来编辑，各厂家均有自己的PLC编程软件，编程完成后再使用专用的数据线或通过网络等将程序传送到PLC内部。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：
A.初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。
B.检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。
C.保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。
2）程序模拟调试
程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。
A. 硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。
B. 软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。
（6）硬件实施
硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有：
A.设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
B.设计系统各部分之间的电气互连图。
C.根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
（7）联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。
全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。
（8）整理和编写技术文件
技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。
任务三、了解通信技术在计算机监控系统中的应用
对于计算机监控系统，数据通信是不可缺少的。很多计算机监控系统或控制系统是难以用一台计算机实现的，而是由多个控制单元或监控单元共同构成的，其中控制单元是为了完成为被控对象的自动控制，而集中监控和操作管理单元是为了达到综合信息全局管理的目的。这种结构称之为分布式结构，这些分布式的单元之间就是通过计算机网络连接在一起，并通
过网络进行相互之间的通信的。
子任务一、计算机网络
计算机网络指在其中运行通信程序以相互传送信息的计算机集合。当代、凡稍具规模的计算机监控系统，都已毫不例外地采用计算机网络。从网络角度考察，称这些在网的计算机或自动装置为通信站或通信点。各站点之间由通信子网连接起来，
按计算机网络在地域上的分布，又可分为局域网（LAN，Local Area Network）、广域网（WAN，Wide Area Network）以及遍布全世界的网际网（Internet）。
1.局域网
局域网，就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少得可以只有两台，多的可达几百台。一般来说在企业局域网中，工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所设计的地理距离上一般来说可以是几米至10km以内。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内，不存在寻径问题，不包括网络层的应用。
2.广域网
广域网是在一个广泛地理范围内所建立的计算机通信网，简称WAN。其范围可以超越城市、国家乃至全球，因而对通信的要求及复杂性都比较高。广域网侧重共享位置准确无误及传输安全性。
在实际应用中，LAN可与WAN互连，或通过WAN与位于其他点点的WAN互连，这时LAN就成为WAN上的一个端系统。
子任务二、常用的传输介质
作为网络中信道的传输媒介，人们通常会想到一对电线。事实上，电线是最常用的传输媒介体。此外还有其他传输媒介，例如无线电、微博、光纤、激光束、同轴电缆等，还有卫星通信以及电力线载波通信等。在电力系统计算机监控系统中，上列通信手段几乎都在使用着。不同的媒介体有不同的特性，适用于不同的场合。
（1）双绞线。双绞线是由两个绝缘道题扭绞而成的线对，导体通常由高纯度的铜制成，在导体的外面包一层塑料或纸绳予以绝缘。若干扭绞的线对组成电缆芯，其外层包上护套。它最适合于两台计算机近距离直接经端口互连。如假装调制解调器之类设备，距离则可延长至几十公里。
（2）同轴电缆。在局域网（LAN）中，最常是用同轴电缆。它又可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。前者具有可达10Mbps或更高的传输速率和优良的抗干扰性能，但可用的
传输距离不超过数公里，适于远程传输。所说的基带传输，指的是可以传输经过特殊编码的二级制数字信号。而宽带电缆则主要用于传输模拟信号。频率可以用到400Mhz或更高，传输长度可达100km，但中途要加装许多模拟放大器。宽带系统主要用于城市闭路电视中。当它用于计算机远程通信时，除要加装调制解调器以外，信道中途还要加装放大器。
（3）光导纤维。光导纤维是比较新的传输介质，是一种能够传送广播的电介质，内层为光导玻璃纤维和包层，外层为保护罩。它的频率带宽非常巨大，抗干扰性能特别好，既可用于局域网，又可用于广域网和远程互联网。在局域网中，它的传输速率可达1000Mbps。在远程传输中，国外已经开发出大功率激光器，可以驱动100km无中继电器。
（4）微波、无线传输。微波、无线电传输主要用于远距离通信。微波借助安装在高塔上的抛物线型天线传输，属于视距信号传输系统。一般情况下，塔高100m，两塔相距100km，相互通信是没有问题的。大多数微波传输频率在2~40GHz之间。微波传输的优点是建设费用比宽带同轴电缆和光缆低很多。无线电传输建设费用更低，但它的传输质量极差，只能用在极次要的场合。
子任务三、网络拓扑结构
对于点对点的数据通信，数据的传输只在两点之间进行，不存在连接形式问题，而对于多点之间的数据通信，由于各自所需求的数据通信情况不同，它们之间相互连接的形式也就不一样，目的是为了通信数据能快速可靠地通过传输到达目的地。
网络拓扑结构式指网络链路和节点在地理上所形成的集合构成。拓扑是一种研究与大小、形状无关的线和面的特性方法。计算机网络拓扑结构常见的主要有树形结构、星形结构、总线结构、环形结构及点到点互连模式五种结构。
1.树形结构
在树形网络中，主节点又叫做根节点，由根节点开始向下分级的从节点，又叫做枝节点或叶节点等。所以，带树根形的信号流通路是分级组成的，即从树根开始分级向下连接。树形网络的主要问题在于可靠性差，主节点有故障时影响较大。
2.星形结构
星形结构式通过点到点链路接到中央节点的各站点组成的。通过中心设备实现许多点到点连接。在数据网络中，这种设备是主机或集线器。在星形结构中，可以在不影响系统其他设备工作的情况下，非常容易地增加和减少设备。
星形结构的优点是：利用中央节点可方便地提供服务和重新配置网络单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网，容易检测和隔离故障，便于维护；任何一个连接只涉及到
中央节点和一个站点，因此控制介质访问的方法很简单，从而访问协议也十分简单。
星形结构的缺点是：每个站点直接与中央节点相连，需要大量电缆，因此费用较高；如果中央节点发生故障，则全网不能工作，所以对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。
树形和星形也称为集中式网络，因为其处理功能集中于主节点。
3.环形结构
环形网络形成一个简单的闭合回路，任何两个节点之间都要通过环路互相通信。信息传递是从发送节点一次经过各节点，最后回到发送节点。
环形结构的优点就是控制方式比较简单，各站点之间可采用不同的传输媒体和不同的传输速度。其缺点是某节点故障会阻塞信息通路。
4.总线结构
总线型网络采用单根传输线作为传输介质，所有站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质或总线上。是用一定长度的电缆将设备连接在一起，设备可以在不影响系统中其他设备工作的情况下从总线中取下。任何一个站点发送的信号都可以沿着介质传播，而且能被其他所有站点接收。
总线结构的优点是：电量长度短，易于布线和维护；结构简单，传输介质又是无源元件，从硬件的角度看，十分可靠。
总线结构的缺点是：因为总线结构网络不是集中控制的，所以故障检测需要在网上的各个站点上进行；当扩展总线的干线长度时，需重新配置中继器、裁剪电缆，调整终端器等；总线上的站点需要介质访问控制功能，这就增加了站点的硬件和软件费用；如果总线出现故障会造成整个系统瘫痪，淡然可以采用冗余措施进行补救。
5.点到点互连模式
点到点互连模式有两个基本类型，即全点到点互相连接模式和部分点到点相互连接模式。在全点导电相互连接模式中，每一个节点都直接和网络中的所有其他节点相连。在全点到点相互连接模式中，每一个节点都直接和网络中的所有其他节点相连。在部分点到点相互连接模式中，直接的通路只是某些节点对，并不是所有的节点对都有直接通路。部分点到点相互连接模式的价格低于全点到点模式，但可靠性不如全点到点的高。这是因为任何一条通路的故障都可能把整个系统分成两部分。所以部分点到点相互连接模式应保证每一个节点至少能和另外两个节点相连，以提高可靠性。
子任务四、数据通信技术
数据通信是在20世纪50年代后期，随着电子计算机的广泛应用而发展起来的。它是以
信息处理技术与计算机技术为基础而发展起来的新的通信方式，是建立计算机控制系统网络的基础。数据通信的内容很广，如各计算机之间，控制系统之间，计算机内部各部件之间，CPU与存储器、人机接口之间等的信息交换都是数据通信的范畴。
1.数据通信系统基本组成
数据通信是一种通过计算机与通信线路相结合，来完成编码信息的传输、转接、存储和处理的通信技术，图1－3是简单的数据通信系统的基本结构框图。
一个通信系统包括四类部件：计算机、通信控制器、收发器或调制解调器、通信线路。其中通信控制器负责数据传输控制，主要有链路控制和同步差错控制。收发或调制解调器是一种信号变换装备，用以完成数据信号与电信号之间的转换，信号的传输与接收。通信线路是数据传输的通道，包括通信介质和有关中间的通信设备。
2.并行与串行，同步与异步
在计算机通信技术中，含有一定信息的最小单位是字节（byte）。一个字节包含二进制的八位（bit），即1byte=8bit，例如二进制数“11010010”就代表一个字节，它的最高位是二进制数1，最低位是0。对一个字节而当8个位进行任意排列，有28=256种，可以代表256种不同的含义，从而构成了包括大、小写英文字母、数字符号、制表符、简单图符等在内的所谓ASCII码表集。在计算机技术中，二个字节前后排列在一起，称为一个字（word）。显然，1word=2byte=16bit，可以代表216=65536种不同的含义。
数据通信方式主要采用并行通信和串行通信两种。
1）并行数据通信是指以字或字节的传输方式。并行通信速度快，但用的通信线多，成本高，不宜进行远距离通信。计算机各种内部线就是采用并行通信方式。
2）串行数据通信是指以位为单位的数据传输方式。在这种数据传输方式中，数据传输在一个传输方向上只用一根通信线。串行传送的速度低，但传送距离长，适用于长距离而速度要求不高的场合。在水电站计算机控制系统中普遍采用串行数据通信方式。
在计算机对外的端口设备上，如果除公用的信号以外，采用八根信号线传送一个字节的信息，这种通信就称为并行的。如果采用一根信号线配合一根公共的信号线，用先后顺序改变八次状态的办法传送一个字节的信息，这种通信就称为串行。举一个例子，我们要用串行通信方式发送上面提过的那个字节11010010，则可先发送最高位1，再发送次高位1，在按
此发送0、1、0、0、1、0。一个字节分八次发送完。顺便说明一下，在计算机串行通信中，一般规定每个字节的最低位要最先发，按从低到高地先后次序发送完一个字节。
在数据通信中，发送端发出信息后，接收端能否正确地接收下来，关键是解决同步问题。通常字符同步传输的同步技术有异步和同步传输两种。
1.异步传输
异步传输每次只传送一个字符，其传输格式如图所示，首先发送起始位，接着是数据位、奇偶校验位，最后是停止位。
其中，第一位为起始位，第2~8位为7位数据位，第9位为奇偶校验位，第10~11位为停止位。停止位可以用1位、1~5位或2位脉宽来表示，因此一帧信息可由10位或11位构成。平时不传送字符时，传输线一直处于停止位状态，即高电平。
发送端发送时，从低位到高位逐步顺序发送。传输线的电平为“1”→“0”时，通知接收端开始接收信息。为了保证发送与接收同步，接收时钟与发送时钟应一致，但由于手法起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，而且接收端要采用信频时钟对受到的数据同步采样限制，因而传送效率低。
2.同步传输
同步传输每次传送几个字节的数据块。其传输格式如图所示，用1个或者2个同步字符表示传送过程的开始，接着是几个字节的数据块，字符之间不允许有空隙；当没有字符可发送时，则连续发送同步字符。
发送端发送时，首先对要发送的原始数据进行编码，形成编码数据后再向外发送。由于每位编码元中包含有数据状态和时钟信息，接收端经过解码，便可以得到原始数据和时钟信号。因此接收端无需设置独立的接收时间源，而由发送端发出的编码自带时钟实现了收、
发双方的同步功能。
同步传输中取消了每个字符的停止起始位，且在一帧信息中，多个要传送的字符放在同步字符后面，数据传输效率要高于异步传输速率，且传输的编码数据中自带时钟信息，保证了收、发双方的绝对同步，但其硬件较为复杂。
子任务五、常用的串行通信技术
在水电站计算机监控系统网络中，数据通信较多采用串行通信技术。在实现计算机与计算机之间、计算机与外围设备之间的通信时，一般采用标准通信接口。在串行通信中，要求发送和接收双方必须遵守统一的规定，这样才能保证通信正常进行，这些对数据传送方式的规定就是通信协议。通信协议包括数据格式和时间限制等方面的定义和要求等。通信协议可由用户自己制定，也可采用标准通信协议。
在串行通信中，必须遵从的是物理上的电器接口标准，它是通信协议的重要组成部分。除现代网络技术中所用的接口标准之外，目前，在电力系统的网络通信中，较常用的主要有RS-232、RS-422和RS-485等集中串行通信接口。其中RS-232和RS-485两种作为异步串行通信接口使用最多，下面重点介绍RS-232和RS-485两种串行通信接口。
1.RS-232串行通信
在计算机网络数据通信中，当属于点对点的通信时，多采用RS-232串行通信接口。RS-232为目前最常用的串行接口标准，其内容包括接口的信号定义和电气特性。最简单全双工连接最少只需3根导线，两个设备通过各自的RXD与TXD信号的交叉连接实现点对点通信。
RS-232串行通信标准由于其单端信号的不平衡传输而容易受到以共模信号出现的干扰，在这一点上与以TTL电平传输的并行传输没有本质的差别，因而传输速率和距离均有限，采用最高数据速率19.2kb/s时通信距离最大只有15m。因此RS-232在电气特性上只适用于点对点传输，难以直接形成总线网络。
2.RS-485串行通信
在电气特性上，RS-485标准允许点对点的全双工通信，但是不能直接行程总线式网络。在现代计算机网络测控系统中，总线网络是优点较为突出的网络拓扑结构。为此在RS-422的基础上推出了RS-485标准。RS-485在电气标准上与RS-422完全相同的借口芯片，但是由于其特殊的线路连接而具有如下的特点：
（1）某一设备与其他设备的连接只需两根导线，与其他设备之间的数字信号的发送和接受均通过这两根导线。
（2）不能实行全双工通信，在任何时刻，只允许连接中的一台设备发送信息，其他设
备的发送器电路输出应处于高阻状态。
（3）由于RS-485总线上缺乏仲裁机制，挂接在RS-485总线上的所有设备中必须安排一个设备作为主设备，并为它编制软件来调度其他设备的接收和发送，形成主从式总线网络。子任务四、了解现场总线技术（FCS）在水电站计算机监控系统中的应用
子任务一、总线的概念
现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，现场总线既是通信网络，又往往被看作是一种控制网络结构，是自动化领域中通信体系最底层的低成本网络。根据国际电工委员会的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。由现场总线和现场智能设备组成的控制系统称为现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。从系统角度看，现场总线系统是以单个分散的数字化智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
国际IEC/TC65标准化组织为统一现场总线通信协议，与1999年12月底由各委员会国家通过了8种总线标准的折衷方案。这8种总线标准的类型是：IEC技术报告、CONTROLNET、PROFIBUS、P-NET、FF HSE、SWIFT NET、WORLDFIP、INTERBUS。再加上IEC TC通过的3种现场总线国际标准，即SDS、ASI与Device Net，还有ISO11898的CAN，共有12种之多。
子任务二、现场网络总线的特点
1.系统的开放性。
开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换。现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。在遵从共同标准的前提下，开放系统集成的权利交给了用户。
2.互可操作与互用性。
互可操作性是指实现互连设备之间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则是可对不同生产厂家的性能类似的设备进行互换，实现互用。
3.现场设备的智能化与功能自治性。
它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成、仅靠现场设备即完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
4.系统结构的高度分散性。
由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，导致现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS几种与分散相结合的集散控制系统体系，
简化了系统结构，提高了可靠性。
5.对现场环境的适应性
工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并满足本质安全防爆要求等。
子任务三、几种典型现场总线
任务五、了解组态技术在水电站监控系统中的应用
水电站最根本的任务是实现安全经济运行。随着计算机技术的快速发展，计算机性能的日趋完善，性能先进，运行可靠稳定的水电站综合自动化系统得到了广泛的应用，逐步替代了传统的布线逻辑型自动装置。
要提高水电站自动化水平，不仅要有高质量的硬件支持，且需要与之配套的高效简单，功能强大的自动化软件系统。组态软件就是可以从可编程控制器、各种数据采集设备汇总实时采集数据，发出控制命令并监控系统运行状态的软件集合体。它用动画的方式显示监控设备的运行状态，方便地构成监控画面和实现控制功能，并可以生成报表、历史数据等。
一般组态软件配合厂家提供的PLC，智能检测仪表来实现水电站的监控。投入运行后，组态软件是系统的数据收集处理中心、远程监视中心和数据转发中心，监控组态软件与各种控制、检测设备如PLC、智能仪表等，共同构成快速响应控制中心，运行人员可以随时查看机组运行的实时数据以及流程画面，实时检测现场各个实时趋势画面；系统自动记录并保存各种实时数据，具有报警功能并能及时得到并处理各种报警过程；在需要时，可人为干预工作过程，修改水电生产参数和状态，同时也大大加强了监控系统控制级与现场级的信息交互性。
1.1组态软件的内容
控制系统的软件组态是生成整个系统的重要技术，组态软件主要包括：控制组态、图形生成系统、显示组态、I/O通道等级。单位名称等级、趋势曲线等级、报警系统等级、报表生成系统共八方面的内容。
1.2组态软件的特点
组态软件提供了灵活的组态工具和模块，人机交互界面好，使系统功能易于实现，由组态软件构建的应用软件系统较常规开发软件而言，具有更直观、更生动、操作效率更高等特点，同时，软件的可靠性也得到保证。
1.3水电站监控系统组态软件的设计与实现
一般采用组态软件设计水电站监控系统，包括了网络组态、通信组态、软件组态、登录界面、数据显示处理、系统界面等。
某某电站计算机监控系统 1.水电发电设备监控的要求 （1）电网对水轮发电机组控制的要求 水轮发电机组的控制调节灵活，与火电厂相比，机组的启动和停止要求非常迅速，有时更要求频繁对负荷进行调节；另外，在电力系统的经济运行中，还必须考虑长距离输电的线路损耗，这都对电站计算机监督控系统提出了高要求。 （2）水轮发电机组控制的特殊性 水轮发电机组如何在运行时避开振动、汽蚀区，如何对油泵、水泵进行合理地切换这都是水轮发电机组常要面临的问题。 水电厂的自动化不仅要实现机组一级的自动化，还要实现电厂一级的自动化，即不仅要求机组、开关站及辅助设备实现自动监控，还要将全厂电气系统作为一个整体实现统一的监控；同时监控系统还要考虑水力系统对运行方式的制约，实现能与水库优化调度计划相协调的优化控制等等。 2.某某水电站计算机监控系统的设计原则 （1）某某水电站按“无人值班（少人值守）”的管理模式设计。运行初期在电站地下厂房中控室安排少量值班人员，系统稳定运行后运行人员将在某某枢纽管理综合楼电站控制室值班，电站地下厂房中控室将不再安排值班人员。计算机监控系统要与第一台机组同时投运。 （2）计算机监控系统能实现电站机组及其附属设备、全厂公用设备、断路器、隔离开关、接地刀闸等主要机电设备的远方控制，并具有事故分析和处理能力。 （3）计算机监控系统能完成与广西电网调度中心、某某电网调度中心、水情自动测报系统、主坝计算机监控系统、视频监视系统、电站继电保护信息管理系统、枢纽生产管理系统之间的通信。 （4）按电网调度自动化的要求将电站的主要信号和参数送至调度中心，并按调度中心给定方式，实现电站的优化调度、安全、稳定及经济运行。 （5）系统采用全分布、全开放系统，LCU这样的控制器应具有能独立工作能力，所有应用软件为模块式并且能同时运行。 （6）计算机监控系统能提供整个电站在正常和事故情况下可靠的操作环境和良好的实时响应特性。 （7）人机接口界面友好、操作方便。 3.某某水电站计算机监控系统的结构 系统结构图如下图 电站计算机监控系统由相互连接成网的如下设备组成：2套厂级管理工作站，3套操作员工作站，1套工程师工作站，3套通信处理站，1套电话语音报警处理站，1套打印处理站，4套机组现地控制单元（LCU），1套升压站现地控制单元（LCU），1套公用设备现地控制单元（LCU）。此外还应包括1套模拟返回屏，1台大屏幕投影仪，2台激光打印机，2台喷墨打印机，2台全厂公用便携式人机接口MMI，1套GPS时钟装置以及1套电站控制级UPS电源（含2台冗余UPS）。 （1）电站控制级 ① 2套厂级管理工作站，2套通信处理站，1套GPS时钟装置，1套电站控制级UPS电源将布置在地下厂房计算机室内。 ② 2套操作员工作站，1台大屏幕投影仪将布置在地下厂房中控室内； ③ 1套工程师工作站，1套打印处理站，4台打印机运行初期将布置在地下厂房计算机室，系统稳定运行后将布置在某某枢纽管理综合楼电站控制室；
船闸计算机监控系统 摘要：现如今，我国的国民经济在快速的发展，社会在不断的进步，随着自动 化技术和信息化技术不断发展，以及运行管理体制的改革，对水利水电工程的自 动化技术提出了更高的要求。计算机技术、信息技术和现场总线技术的飞速发展 给水利水电工程自动化系统无论在结构上还是功能上，都提供了一个广阔的发展 空间。水利水电工程自动化系统应该成为一个集计算机、远程控制、网络以及多 媒体为一体的综合系统。 关键词：船闸；计算机；监控系统 引言 船闸计算机监控系统是航运行业管理自动化信息化的重要组成部分，涉及计 算机控制、分布式数据管理、上下位软件编程、传感器技术、通信技术等。随着 船闸布点的迅速发展，建立一套船闸计算机监控系统迫在眉睫，以实现船闸管理“无人值班、少人值守”的目标。 1系统配置与结构 某船闸上、下闸首均采用人字门启闭，卧式液压启闭机提供动力，闸首左、 右闸室均配置一套现地动力控制柜和一套现地左、右现地动力控制柜主要控制液 压油泵、人字门、泄水阀门及交通灯，左侧现地配置一套施耐德右侧现地配置一 套施耐德远程扩展机架，左、右侧采用扩展电缆连接，实现闸首左、右侧同步控制。上位机配置台操作员站、台历史数据库服务器和台调度服务器。监控软件采 用监控软件，台操作员站互为冗余，充分保证系统旳可靠性；历史数据库服务器 负责历史数据存储，能够实现报表分类查询，操作査询，事件査询、曲线査询等；调度服务器主要功能为船闸优化调度和船闸收费，船闸调度系统软件可以模拟闸 室尺寸与船闸尺寸，合理安排上行、下行船只数量，高效、快捷地实现船只上行 与下行。船闸收费系统配置了上闸首收费刷卡机、下闸首收费刷卡机及网络设备，采用收费系统软件，实现上行、下行船只收费工作。 2船闸计算机监控系统 2.1架构设计 枢纽船闸计算机监控系统采用分层分布式结构，采用开放式、全分布设计， 由集中控制单元和现地控制单元两部分组成。船闸计算机监控系统还包括广播、 收费、通航信号灯等设备，与西溪船闸工业电视图像视频系统构成一个完整的、 独立的船闸控制监视综合系统。船闸监控系统的网络拓朴结构分为以下三层，最 上层是监控管理层，包括2台互为热备用的操作员工作站（监控主机）、1台数 据服务器、1台调度工作站、2台收费工作站以及视频监视主机。中间层是现地LCU控制层，现地LCU向上通过以太网通信模块与监控管理层实现通讯，通讯介 质为光纤，上下闸首的两台收费工作站通过光纤以太网和监控管理层相连。现地LCU分布在上闸首、下闸首的左右机房和闸坝配电房内。底层是设备与器件层， 各种设备与器件通过硬线电缆与LCU及继电器、接触器相连接。各PLC与上位机 之间的通讯采用光纤以太网。现地控制单元PLC之间通过PROFIBUSDP现场总线 实现连接，总线安装方便简单，各PLC之间实现监测数据共享，LCU主要完成被 监控设备的就地数据的采集及监控功能。船闸收费系统作为计算机监控系统中一 个重要的子系统，完成对过往船只的注册登记、收费管理的采集船只信息与完成 缴交过闸费用的任务。船闸收费调度系统船闸收费调度由收费工作站、读卡器、 调度工作站和数据库服务器等组成。收费工作站一般放置于上游（下游）收费亭
水电厂计算机监控系统运行及维护规程 (DL/T 1009-2006) 1 范围 本标准规定了大中型水电厂计算机监控系统（简称监控系统）运行及维护的一般原则。规定了监控系统的运行操作、故障处理及日常维护、技术改造及技术管理要求。 本标准适用于大中型水电厂计算机监控系统的运行维护和技术管理。梯级水电厂和水电厂群的集中计算机监控系统可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）．或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 2887 电子计算机场地通用规范 GB 9361 计算机场地安全要求 DL 408 电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分） DL/T822水电厂计算机监控系统试验验收规程 国家电力监管委员会第5号令2004年12月20日电力二次系统安全防护规定 中华人民共和国公安部第51号令2000年4月26日计算机病毒防治管理办法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 操作员工作站 operator workstation 远行值班人员与监控系统的人机联系设备，用于监视与控制。 3.2
工程师工作站 engineer workstation 维护工程师与监控系统的人机联系设备，用于调试、修改程序等。 3.3 培训工作站 training workstation 培训人员与监控系统的人机联系设各，用于仿真培训。 3.4 主机 main server 监控系统的实时数据及历史数据服务器。 3.5 测点 processing point 数据采集点，包括从现场采集和外部链路数据等。 3.6 网控 power grid control 监控系统与电网调度相关功能的控制权转移至电网调度，并由其操作员工作站完成对相关设备的唯一控制。 3.7 梯控 cascade dispatch control 监控系统与梯级调度相关功能的控制权转移至梯级调度，并由其操作员工作站完成对相关设备的唯一控制。 3.8 站控 station control 监控系统控制权在水电厂厂站层，并由其操作员工作站完成对设备的唯一控制。 3.9 现地控制 local control 监控系统控制权在现地，设备由现地控制单元唯一控制。
中国大唐集团新能源股份有限公司 计算机监控系统管理制度 部门：万宝沟电站 年度：2016年度
计算机监控系统管理制度 第一章总则 第一条为加强万宝沟电站计算机监控系统的管理，确保计算机监控系统正常运行，特制定本制度。 第二条本制度包括：运行管理、维护管理、技术管理、安全管理。 第三条适用范围：电站计算机监控系统的管理。 第二章运行管理 第四条电站是计算机监控系统的运行维护管理部门，贯彻执行计算机监控系统各项技术标准、规程规范和管理制度；负责保障电站计算机监控系统相关设备正常工作所需条件，保障系统的安全、稳定运行，对系统运行率指标负责；负责电站计算机监控相关设备的日常巡视；负责自动化数据可靠上传、缺陷处理等维护、定检工作。 第五条计算机监控系统的安全是电站安全生产的重要环节，集中中心负责计算机监控系统软硬件的管理和维护，运行值班人员负责在操作员站上监视和控制。 第六条运行值班人员对计算机监控系统各设备进行定时巡检，及时发现计算机监控系统异常情况，并及时汇报处理。巡检内容应包括电站计算机监控系统各主机是否运行正常，各设备运行指示灯指示应正常，监控程序数据正常刷新，和各监控装置、智能设备通讯正常，监控功能正常。 第七条运行人员可按照现场运行规程的规定，对监控装置进行断电复位等简单缺陷处理工作。 第八条监控主机经验收合格投入运行后，如无特殊情况不得退出监控程序。 第九条运行人员严禁修改监控系统数据、配置，严禁在监控画面私自添加用户帐号和更改监控画面。 第十条运行人员如果发现监控装置设备紧急故障，如设备电源起火、有冒烟现象等，应立即断开监控装置电源，缓解故障情况后，及时通知相关人员进行处理。 第三章维护管理 第十一条电站维护专责对电站所有监控计算机及信息进行统筹管理，对电站所有监控计算机、设备进行登记、造册备案和维修；对软件系统进行维护和改造。 第十二条计算机监控系统的维护包括：系统故障后的系统软硬件、应用软件重新安装、根据运行需要对原有系统的功能完善，数据及系统备份，以及版本的升级等。 第十三条凡在电站计算机监控系统设备上的检修、试验、故障处理等工作，包括软件的修改、测试、对网络及硬件的维护等，必须办理工作票。 第十四条计算机监控系统的验收应按设备检修的验收规范进行。 第十五条应用软件（逻辑控制程序、数据库、画面及配置文件等）和硬件的更改必须经电站批准，重大技术更改须经总工程师批准。修改工作完成后需填写《计算机监控系统软硬件修改记录表》，集控中心定期进行检查。 第十六条电站根据定期工作计划，每月对计算机监控系统进行一次检测维护，并填写《计算机监控系统日常维护检测表》，班组审查、存档。 第十七条在对软件、监控程序、数据库、通讯规约、配置文件等进行修改之前及修改完成后均需对系统进行备份，以备意外情况下的及时恢复。 第十八条未经电站负责人批准，不允许任何人改变计算机监控系统网络拓扑结构。禁止计算机监控系统与Internet及其他系统连接。 第十九条计算机监控系统必须使用专用磁盘。 第二十条维护人员应定期对监控程序、数据库、通讯规约、配置文件、历史记录进行备份，应有不少于两份的可用备份，并存放于不同介质与不同地点。 第二十一条新增监控设备需经相应的验收程序后，方可投运。 第二十二条电站的计算机监控系统各装置由运行人员负责清洁。 第二十三条电站应建立计算机监控系统的定期巡检、定期校验、轮换规定，建立巡检记录簿、检验记录簿、缺陷处理记录簿，上述各项工作均应详细记录在相应的记录簿上。
电站计算机监控系统、电能量计量系统、在线监测系统设备1、概述 糯扎渡电站计算机监控系统是由南瑞公司生产，主要包括电站监控系 统、电站在线监测及故障诊断系统、电站电能量计量系统。 1.1 电站计算机监控系统： 电站计算机监控系统监控范围包括水轮发电机组及辅助设备、公用设 备、厂用设备和500kV开关站设备及坝区泄洪设备等。计算机监控系 统设有与上级调度计算机监控系统的通信接口，接受集控、省调、南 方电网调度指令，实现“四遥”功能。此外，还设有与厂内消防报警 系统、工业电视系统、电站MIS系统、水情测报系统等设备之间的通 信接口，以实现与这些系统之间的信息交换。 电站计算机监控系统采用分布式体系结构。整个系统分电站级和现地 控制单元级两层。控制网络采用冗余交换式快速以太网，传输介质采 用光纤，现地控制单元采用现场总线连接远程I/O及现地智能监测设 备。 现地控制级设备包括机组现地控制单元LCU1至LCU9、500kV开关站 现地控制单元LCU10、公用设备现地控制单元LCU11、厂用设备现地 控制单元LCU12、坝区设备现地控制单元LCU13。每套LCU由主机架、 双CPU模块、双网络接口模块、现场总线模块、双电源模块、本地 I/O模件、远程I/O模件、电气量测量单元、同期装置(LCU11、LCU12、 LCU13除外)等组成。上述模件中除远程I/O模件组盘布置于所对应 被测设备的附近外，其余模件均装于LCU盘内。 公用及辅机控制系统包括对机组辅助设备及电站公用设备的控制。 1.2 电站在线监测系统： 在线监测系统自动采集、记录、分析水轮发电机组振动、摆度、轴位 移、局放、气隙、变压器油中气体、温度、油中微含水量等主要状态 参数。 电站在线监测系统由传感器、监测屏柜及后台机构成，其监测信息除
,第二篇水电站计算机监控系统的基本技术 任务一、水电站计算机监控系统的工作原理 子任务一、电站主控层的计算机监控原理 电站主控层（主要由上位机组成），介于电网层与现地控制层之间，是操作员监控运行过程的主要窗口，负责对控制过程的“控、监、传”。其“控”，就是将“人”的操作信息送入控制系统，实现运行状态的转换，其“监”，就是对系统的数据库进行管理，进而实现信息处理和送达，其“传”，就是在电网层与现地控制层之间实现信息的传递。在水电站主控层安装有水电站计算机监控系统的历史数据库、实时数据库、历史数据库管理系统、实时数据库管理系统、上位机软件系统和人机接口界面等。现地控制单元层的数据首先采集进入实时数据库，一方面，上位机软件根据设定的时间，通过实时数据库管理系统定时访问实时数据库的数据，并定时刷新人机接口界面，这样便于操作运行人员了解整个电站的运行情况；另一方面，实时数据库的数据定时存储入历史数据库，历史数据库可以由历史数据库管理系统进行管理，操作运行人员可以一次通过人机接口界面、上位机软件和历史数据库管理平台对历史数据进行管理、修改和查询等操作。此外，实时数据库可以通过上位机中的远程通讯软件与电网层进行数据交换。主控层原理见（图2-1）。 图2-1 电站主控层的工作原理简图
子任务二、现地控制单元层计算机监控原理 水电站计算机监控系统的现地控制单元主要包括机组现地控制单元和开关站及公用设备现地控制单元。其中，机组现地控制单元主要在现场对机组运行实现监视和控制。它需要直接与水电站的生产过程接口，对发电机生产过程进行监控，运行中要实现数据采集、处理和设备运行监视，同时通过局域网与监控系统其他设备进行通信，以及完成自诊断等。同时，它要协调功能层设备如调速器、励磁装置、同期装置、备自投装置等与现地控制单元的的联动以完成调速、调压、调频以及事故处理等快速控制的任务。在上位机系统出现故障或退出运行时，现地LCU应能够正常运行和实现对水轮发电机组发电的基本控制。而开关站及公用设备现地控制单元主要完成对开关站以及公用设备的计算机监控。现地LCU主要技术有： 1.水轮发电机组的测量 水轮发电机组的测量主要包括电量和非电量的测量。电量包括交流电参数和直流电参数。非电量包括水位、油位、压力、温度等。 2.水轮发电机组的顺序控制 水轮发电机组的顺序操作功能是机组现地控制单元中自动控制的组成部分，是实现水电厂计算机监控的基础，其任务是按照给定的运行命令自动地按规定的顺序控制机组的调速器、励磁设备、同步装置和机组的自动化原件，实现机组各种工况的转换。常规机组通常有停机、发电和调相三种运行状态。机组的顺序操作主要是机组三种运行状态的转换，实际运行中，也包括发电、并网、空载、空转等运行状态的转换。 1）水轮发电机组的PLC控制系统设计 目前在水电站中广泛应用的计算机监控系统现地控制单元是以可编程序控制器（PLC）和人机接口界面（触摸屏）为控制核心的。PLC的输入输出原理如图所示：
实用文档 变电站综合自动化系统 技术要求 XXXX公司 O—四年十月
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招标项目技术要求 说明：对于招标文件中标有“ * ”下画线的条款，投标人必须满足；对这些条款的偏 离可能会导致废标。 1适用范围及工程概况 1.1适用范围 本项目要求书适用于 10kV & 0.4 kV 变电站综合自动化系统项目 所用的变电站自动化系统，满 足实现高、中、低压设备智能化监控的集成。 1.2 工程概况 本项目变电所为10kV 变电站和0.4 kV 变电所，工程内容为 10kV 变电站增加一台高压配电设 备，0.4kV 变 电所增加相应的一套低压配电设备。 投标单位需将0.4 kV 变电所按照综合自动化系统的要求进行系统集成，具体要求如下: 1.2.1按要求提供系统后台硬 件及软件，软件必须有免于买方第三方侵权起诉的完整知识产权。 1.2.2设计并实施系统综合布线，该布线内容除网络布线外尚需包含低压柜等智能设备的通讯网络系 统的二次接线设计、端子排布置设计和供货及现场接线等。 1.2.3*提供智能仪表 YYEL2000系列硬件和配套的通讯接口软件，并接入监控系统，要求监控系统完 整采集中标设备可提供的有关参数如：电流、电压、功率、功率因数、有功电度、无功电度等。 1.2.4提供系统所需的操作台、椅、控制柜等。 2供货范围及工程要求 *投标方必须是施耐德公司电力配电监控系统的系统集成商，并且须具有相关的授权书资质; 近三年内具有两个以上的电力监控系统的系统集成业绩。 2.1 *低压开关柜上的多功能智能型电力参数测量仪必须为 液晶显示屏、 10 模块、通讯接口等。 2.2设备的生产制造应按照设计图纸进行。 卖方责任范围 负责提供所供系统（设备）与其它系统（设备）的接口要求，配合相关的接口设计。 提供所供系统（设备）的技术文件、拓扑图、技术资料及与其它（系统）设备的接口设计。 YYEL2000系列，每台仪表应配置大屏幕 2.3 设备的包装及运输应符合相关标准要求。 2.4 设备的交货地点：XXXXX 工地。 2.5 设备的交货日期：合同签订生效后 1个月内。 2.6 设备的现场安装、调试：现场条件具备后进场。 3.1 负责监控系统的设计、生产、安装调试。 3.2 3.3 3.4 负责对买方技术人员的培训。
精心打造 计算机监控系统管理制度 部门：万宝沟电站 年度：2016年度
计算机监控系统管理制度 第一章总则 第一条为加强万宝沟电站计算机监控系统的管理，确保计算机监控系统正常运行，特制定本制度。 第二条本制度包括：运行管理、维护管理、技术管理、安全管理。 第三条适用范围：电站计算机监控系统的管理。 第二章运行管理 第四条电站是计算机监控系统的运行维护管理部门，贯彻执行计算机监控系统各项技术标准、规程规范和管理制度；负责保障电站计算机监控系统相关设备正常工作所需条件，保障系统的安全、稳定运行，对系统运行率指标负责；负责电站计算机监控相关设备的日常巡视；负责自动化数据可靠上传、缺陷处理等维护、定检工作。 第五条计算机监控系统的安全是电站安全生产的重要环节，集中中心负责计算机监控系统软硬件的管理和维护，运行值班人员负责在操作员站上监视和控制。 第六条运行值班人员对计算机监控系统各设备进行定时巡检，及时发现计算机监控系统异常情况，并及时汇报处理。巡检内容应包括电站计算机监控系统各主机是否运行正常，各设备运行指示灯指示应正常，监控程序数据正常刷新，和各监控装置、智能设备通讯正常，监控功能正常。 第七条运行人员可按照现场运行规程的规定，对监控装置进行断电复位等简单缺陷处理工作。 第八条监控主机经验收合格投入运行后，如无特殊情况不得退出监控程序。 第九条运行人员严禁修改监控系统数据、配置，严禁在监控画面私自添加用户帐号和更改监控画面。 第十条运行人员如果发现监控装置设备紧急故障，如设备电源起火、有冒烟现象等，应立即断开监控装置电源，缓解故障情况后，及时通知相关人员进行处理。 第三章维护管理 第十一条电站维护专责对电站所有监控计算机及信息进行统筹管理，对电站所有监控计算机、设备进行登记、造册备案和维修；对软件系统进行维护和改造。 第十二条计算机监控系统的维护包括：系统故障后的系统软硬件、应用软件重新安装、根据运行需要对原有系统的功能完善，数据及系统备份，以及版本的升级等。 第十三条凡在电站计算机监控系统设备上的检修、试验、故障处理等工作，包括软件的修改、测试、对网络及硬件的维护等，必须办理工作票。 第十四条计算机监控系统的验收应按设备检修的验收规范进行。 第十五条应用软件（逻辑控制程序、数据库、画面及配置文件等）和硬件的更改必须经电站批准，重大技术更改须经总工程师批准。修改工作完成后需填写《计算机监控系统软硬件修改记录表》，集控中心定期进行检查。 第十六条电站根据定期工作计划，每月对计算机监控系统进行一次检测维护，并填写《计算机监控系统日常维护检测表》，班组审查、存档。 第十七条在对软件、监控程序、数据库、通讯规约、配置文件等进行修改之前及修改完成后均需对系统进行备份，以备意外情况下的及时恢复。 第十八条未经电站负责人批准，不允许任何人改变计算机监控系统网络拓扑结构。禁止计算机监控系统与Internet及其他系统连接。 第十九条计算机监控系统必须使用专用磁盘。 第二十条维护人员应定期对监控程序、数据库、通讯规约、配置文件、历史记录进行备份，应有不少于两份的可用备份，并存放于不同介质与不同地点。 第二十一条新增监控设备需经相应的验收程序后，方可投运。 第二十二条电站的计算机监控系统各装置由运行人员负责清洁。 第二十三条电站应建立计算机监控系统的定期巡检、定期校验、轮换规定，建立巡检记录簿、检验记录簿、缺陷处理记录簿，上述各项工作均应详细记录在相应的记录簿上。
检测试验报告 客户名称：淮安供电公司 工程名称：淮安黄岗220KV变电站庆鼎110KV出 线间隔扩建工程 项目名称：计算机监控系统调试报告 检验时间： 报告编号：JNDL-调试-XLBH-004 报告编写/日期： 报告审核/日期： 报告批准/日期： （检测报告章） 江南电力有限公司
第一部分整体说明及功能、性能报告 一、整体说明 本调试报告内容主要分分以下二个部分： 第一部分为概述及功能、性能试验； 第二部分为站内测控装置系统调试报告； 1、调试、检验依据 1.1调试依据 1.1.1GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 1.1.2DL/T 《电力建设安全工作规程（变电所部分）》 1.1.3DL/T995-2006《继电保护和电网安全自动装置检验规程》 1.1.4DL/T630-1997 《交流采样远动终端技术条件》 1.1.5DL/ 《远动设备及系统第5部分传输规约第101 篇基本远动任务配套标准》1.1.6DL/T667-1999 《远动设备及系统第5部分传输规约第103 篇继电保护设备信 息接口配套标准》 1.1.7DL/T719-2000 《远动设备及系统第5部分传输规约第102 篇电力系统电能累 计量传输配套标准》 1.1.8DL5002-2005《地区电网调度自动化设计技术规程》 1.1.9DL5003-2005《电力系统调度自动化设计技术规程》 1.1.10DL/T5136-2001《火力发电厂、变电所二次线设计技术规定》 1.1.11DL/T5149-2001 《220kV～500kV变电所计算机监控系统设计技术规程》 1.1.12Q/GDW 140-2006 《交流采样测量装置运行检验管理规程》 1.1.13国家电网安监[2005]83号《国家电网公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气 部分）》 1.1.14《华东电网500kV计算机监控系统技术规范和验收标准》 1.1.15《江苏电网时间同步系统技术规范》 1.1.16设计院、制造厂有关的图纸、技术资料、相关技术规范 1.1.17监控系统的功能技术规范书、工厂验收报告、入网检测报告 二、后台应用及功能、性能试验
计算机控制系统习题集计算机控制系统课程课题组编 青岛科技大学信 息科学技术学院 2008.10
目录 一各章习题.........................................................1二填空题练习......................................................6三简答题练习......................................................8四综合题练习 (11)
一各章习题 1.1 第1章绪论 1.计算机控制系统的硬件主要包括哪几个部分？ 2.什么是过程控制通道，过程控制通道主要有哪几种？ 3.根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态，计算机控制系统可分为哪6类，各有何特点？ 4.计算机控制系统从深度和广度两方面各有何发展趋势。 1.2 第2章计算机控制系统中的检测设备和执行机构 1.什么叫传感器及变送器？ 2.简述压力检测的主要方法和分类。 3.简述温度检测的主要方法和分类。 4.简述热电偶测温的原理。 2. 物位仪表分为哪几类？ 6.简述电容式差压变送器的工作原理。 7.简述常用执行机构和执行器的工作原理。 8.简述TT302温度变送器的结构和工作原理。 9.简述交流、直流伺服电机的工作原理。 6.简述步进电机的工作原理。 1.3 第3章计算机总线技术 1.什么叫总线？为什么要制定计算机总线标准？ 2.计算机总线可以分为哪些类型？ 3.评价总线的性能指标有哪些？ 4.STD 总线有哪些特点？ 5.常用的PC总线有哪些？各有什么特点？ 6.简述PCI总线的性能特点。
1、技术名称：H9000计算机监控系统 2、申报单位：中国水利水电科学研究院 3、技术简介（技术原理，技术特点，应用范围，解决的具体问题等） H9000计算机监控系统是面向水利水电工程监控与自动化应用而研制开发的全新的具有国际先进水平的分层分布式计算机监控系统，总体结构一般分两层：全厂控制层(PCL)和现地控制层(LCL)，两层之间采用冗余的高速网络连接。它结合了当代国内外最新计算机硬件产品、软件产品、网络技术、实时工业控制产品，集中体现了中国水利水电科学院自动化所(北京中水科水电科技开发有限公司)在水利水电自动化领域20多年的研制开发经验，系统配置灵活具有良好的可靠性、可变性、可扩充性和可移植性。不仅适用于水电站、蓄能电站、抽水泵站、水电站群、梯级水电站的集中监控，也适用于变电站、泵站及其它领域集中控制的计算机监控系统。 系统主要功能：数据采集处理，综合参数统计计算与分析，实时运行与安全监视，实时数据库管理，画面显示与人机联系，电站设备操作控制，自动发电控制(AGC)，自动电压控制(AVC)，经济运行(EDC)(包括梯级经济运行)，语音报警、电话短信报警及查询，生产统计与管理，系统授权管理，时钟管理，故障检测与自恢复，报表查询，运行指导，培训仿真，WEB服务等。 目前，针对巨型机组特大型电站对控制系统性能及功能要求，H9000系列产品已经开发升级到V4.0版。进一步完善和优化了数据采集与处理、图形界面、报警处理、人机联系、报表管理、信息发布、历史数据管理等功能，不仅具有卓越的系统可靠性和可维护性，而且使系统更加开放、友好。 H9000系统具有完全兼容的在UNIX和WINDOWS两个操作系统平台运行的版本，不仅用户界面完全相同，具有相同的性能与功能，而且软件代码也兼容，进一步提高了系统的兼容性和可维护性。 H9000系统已被广泛地应用于180多个各类大中小型水利水电自动化工程，受到广大水电用户的欢迎和好评，如黄河上游梯级集控、东北白山梯级及白山蓄能、青海龙羊峡、公伯峡、湖南五强溪、东江梯级、凤滩及扩机等大型水电站，特别是通过三峡工程的国际合作和成功应用于三峡右岸电站监控系统，使我们及时跟踪国际最新的技术发展，进一步丰富和完善了H9000系统的功能和设计，保持了自主研发的H9000系统在国内的领先地位。 4、技术指标（经过具有资质的检测部门认可的性能指标） 系统主要技术性能指标： 1.系统容量：开关量：200000点（可扩）、模拟量：80000点（可扩） 2.数据采集周期：小于1秒 3.实时数据库更新时间：1秒 4.事件分辨率：1ms 5.画面的响应时间：0.5~1秒 6.操作员命令发出到现地控制单元接受命令的时间：小于1秒 7.AGC任务执行周期：1秒~5分钟（可在画面上设置）
1、水电站计算机监控的目的和意义，就是通过对电站各种设备信息进行采集、处理，实现自动监视、控制、调节、保护，从而保证水电站设备充分利用水能安全稳定运行，并按电力系统要求进行优化运行，保证电能的质量，同时减少运行与维护成本，改善运行条件，实现无人值班或少人值守。具体来说主要有以下几个方面：（1）减员增效，改革水电站值班方式；（2）优化运行，提高水电站发电效益；（3）安全稳定，保障水电站电能质量；（4）竞价上网，争取水电站上网机会；（5）简化设计，改变水电站设计模式。 2、随着计算机技术的不断发展，水电站监控的方式也随之改变，计算机系统在水电站监控系统中的作用及其与常规设备的关系也发生了变化，其演变过程大致如下：（1）以常规控制装置为主、计算机为辅的监控方式；（2）计算机与常规控制装置双重监控方式；（3）以计算机为基础的监控方式；（4）取消常规设备的全计算机控制方式。 3、从国外水电站计算机监控系统发展的实践情况来看，水电站计算机监控系统大体上可分为两种模式。一种是专用型计算机监控系统，它是以原来传统上从事发电厂设备及其控制的公司，从常规控制的方法为出发点逐渐将计算机技术应用到水电站的控制之中。 该系统特点：其主导思想是按照电站监控原有的要求和习惯，推出的一种“朴实”的监控系统，能满足习惯性的控制要求，且总备品备件的品种和数量都少，但这些备品备件必须由原供货厂家提供。 另一种称为集成型或通用型计算机监控系统，是原来从事计算机技术研究的公司，在将计算机推广到水电站控制的应用中，仍明显地保留了计算机控制的思维方法，并用这种方法来改造或适应水电站控制的要求。 该系统特点：由于直接采用通用的控制计算机和接口，国内较容易选购备品和进行维护。由于控制计算机的研究和监控系统其余部分的研究可以分开进行，技术更新快，哪一部分有新技术都可部分改进，适宜于计算机技术飞速发展而价格迅速下降的今天。 4、水电站分层分布式监控系统具有以下特点： 优点：（1）提高系统的可靠性。凡是不涉及全系统性质的监控功能可安排在较低层实现，提高了响应性能，减轻了控制中心的负担，减少大量的信息传输，提高了系统的可靠性；即使系统的某个部分因发生故障而停止工作，系统的其他部分仍能正常工作，分层之间还可以互为备用，从而也提高了整个系统的可靠性。（2）提高了系统的灵活性和经济性。可以灵活地适应被控制生产过程的变更和扩大，可实施分阶段投资，提高了系统的灵活性和经济性。需要传送的信息量减少，敷设的电缆也大大减少，有利于减少监控系统设备的投资。（3）提高系统的工作效率。各级计算机容量和配置可以与要实现的功能紧密地配合，使最低层的计
浅谈公伯峡水电厂计算机监控系统 公伯峡水电厂计算机监控系统采用中国水利水电科学研究院自动化所研制开发的H9000 V3.0系统，该系统自2004年9月投产以来，系统运行稳定，为电站的安全生产做出了重要贡献，并为电站进一步提高设备安全运行及自动化水平，实现“无人值班”（少人值守）奠定了重要基础。文章从H9000系统在电站的实际应用出发，介绍了系统结构、特点、配置以及功能实现。 标签：公伯峡水电厂；计算机监控系统；H9000 V3.0系统 1 引言 近年来，为了合理的利用我国有效的水资源，各地的水电站相继的建成，水电站的建设规模的不断扩大，有效的缓解了我国电力紧张的局面，同时也保证了水电站辖区内的农田灌溉用水和生产用水的需求。黄河所流过的区域，人们利用黄河水不仅保证了农业生产的需要，同时黄河所流经的区域内也是水电站建设的最有利位置。公伯峡水电站就是在黄河干流在青海省化隆、循化两县交界处汇集时所建成的以发电和灌溉供水需求为主的水电站，此水电站按无人值班方式进行的设计，并装设了H9000 V3.0计算机监控系统，已成为西北电网调峰、调频和事故备用主力电站。 本站计算机监控系统采用全计算机控制的分层分布开放式结构，由按功能分布的主控层及按对象分布的现地单元（LCU）层组成。 2 系统功能 2.1 主控层功能 主控层从LCU 实时采集反映全厂主要设备运行状态和参数的各类数据，如通信量、模拟量、扫查量和中断开关量等，并对全厂主要设备进行集中监控管理，主要包括设备调节控制、工况转换及参数设置等操作、防误操作输出闭锁、报警记录及历史查询、温度趋势报警与分析、事故语音报警、系统数据库管理等功能，实现自动发电控制（AGC）等高级应用，并与西北网调、青海省调以及黄河公司梯调进行通信，提供反映设备实时状态的遥信、遥测数据和接收西北网调下发的遥调、遥控命令。 2.2 现地控制单元层功能 LCU作为监控系统的底层控制设备，主要是完成各类数据的采集与预处理，随机响应主控级的召唤，向主控级发送采集的数据和各类报警信息，同时接受主控级的控制命令，进行有效性检查并核对后执行。而当主控级设备出现故障或退出运行时，LCU仍能正常运行和就地实现对设备的基本监控功能，如数据采集、处理；设备调节控制、工况转换等操作；事件顺序记录；硬件自诊断等。
GER-6000水电厂计算机监控系统 技术说明书 上海申瑞电力自动化科技有限公司 南京申瑞电气系统控制有限公司 二零零四年四月
目录 1 概述 (1) 2 系统结构 (1) 3 上位机系统及通讯网络 (2) 3.1 体系结构 (2) 3.2 数据库系统 (3) 3.3 系统安全 (4) 3.4 人机界面 (4) 3.5 事故追忆 (5) 3.6 语音报警 (6) 3.7 公式编译 (6) 3.8 AGC/A VC (6) 3.9 对外通讯 (6) 3.10 网络互联和Web浏览 (6) 4 现地控制单元 (7) 4.1 装置特点 (7) 4.1.1 结构配置灵活 (7) 4.1.2 功能齐全强大 (7) 4.1.3 高可靠性和抗干扰能力 (7) 4.1.4 多样化的通讯接口 (7) 4.1.5 信息丰富的人机界面 (8) 4.1.6 强大的组态和调试软件 (8) 4.1.7 易于维护 (8) 4.2 装置结构 (8) 4.2.1 装置基本结构 (8) 4.2.2 装置的冗余 (8) 4.2.3 双LCU冗余 (8) 4.2.4 电源冗余 (9) 4.2.5 CPU模件冗余 (9) 4.2.6 通讯通道的冗余 (9) 4.2.7 盘柜结构 (9) 4.3 装置功能 (10) 4.3.1 数据采集和处理 (10) 4.3.2 顺序控制操作 (10) 4.3.3 机组转速测量功能 (10) 4.3.4 自动准同期功能 (10) 4.3.5 功率调节功能 (10) 4.3.6 通迅功能 (11) 4.3.7 当地人机界面 (11) 4.3.8 自诊断 (11) 4.3.9 时钟同步 (11) 4.4 主要技术指标 (11) 4.4.1 开关量输入 (11) 4.4.2 开关量输出 (11)
第一部分 基础理论 水电站计算机监控技术是一门综合性很强的科学，它是水电站硬件技术、计算机技术、通信技术、数据库技术、网络技术和自动化监控技术等多种技术的有机融合。要深入了解水电站计算机监控技术，必须先了解水电站监控系统的各种基础装置、计算机应用基础、数据通信基础以及计算机监控系统的模式和配置等内容。在后面的学习中，我们将逐步理解水电站计算机监控技术的深刻内涵。
第1章概论 1.1 水电站计算机监控系统的发展概况 安全经济运行是水电站最根本的任务之一。随着国民经济的持续发展，电力需求迅猛增长，兴建的水电站越来越多，其容量也越来越大，如正在建设的三峡水电站，总装机容量高达18200MW。为了实现安全发供电，需要经常监测的量成千上万，需要实现的控制功能也越来越复杂。特别是抽水蓄能电厂的出现，机组的工况不仅有发电、调相，而且还有抽水、各种工况之间的相互转换，使控制功能进一步复杂。为了实现水电站的优化运行以期达到整个系统的的经济运行，需要进行的计算更为复杂。以上这些复杂的工作使原来在水电站上广泛使用的布尔逻辑型自动装置越来越难以胜任，因此采用更为先进的技术成了迫不及待的任务。 与此同时，计算机科学发展异常迅猛，技术日新月异，其性能日趋完善，而价格日益下降，这为计算机监控取代常规的布尔逻辑型自动装置提供了良好的物质基础。 早在20世纪70年代，计算机已开始应用于水电站，起先用于各项离线计算和工况的监测，后来，逐渐进入到控制领域。它经历了一段从低级到高级，从顺序控制到闭环调节控制，从局部控制到全厂控制，从电能生产领域扩展到水情测报、水工建筑物的监控、航运管理控制等各个方面，从监控到实现经济运行，从个别电厂监控到整个梯级和流域监控的发展过程。出现了一批用微机构成的调速器、励磁调节器、同期装置和继电保护装置等。多媒体技术应用使电厂中控室的设计发生了巨大的变化。巨大的模拟显示屏正在逐渐被计算机显示器所代替；常规操作盘基本上已被计算机监控系统的值班员控制台所取代；运行人员的操作已从过去的扭把手、按开关转为计算机键盘和鼠标操作。运行人员的工作性质也发生了质的变化，从过去的日常监盘和频繁操作转变为巡视，经常的监测和控制调节工作都由计算机系统去完成。运行人员的劳动强度大大减轻，人数也大大减少，甚至出现了无人值班或“无人值班”（少人值守）的水电站。总之，采用计算机监控已成了水电站自动化的主流。 1.1.1 国内外发展现状 从20世纪70年代起，计算机监控在国外一些水电站上取得了实质性的进展，出现了用计算机控制的水电站。最初，由于计算机价格比较昂贵，全厂只用一台计算机实现对主要工况的监视和操作，通常采用开环调节控制。后来，随着计算机性能改善和价格下降，出现了采用多台计算机实现闭环调节控制的水电站。高性能微机的出现使微机在水电站监控系统中得到普遍的应用。现在，新投入的水电站大都采用由多台计算机构成的计算机监控系统。世界各国的发展是不平衡的，目前关于水电站实现计算机监控的情况还缺乏完整统计资料。就国家来说，美国、法国、日本和加拿大等国在这方面是比较领先的。 国外研制水电站计算机监控系统有许多公司，其中比较著名的有，加拿大的CAE公司、瑞士和德国的ABB公司、德国的西门子公司、法国的ALSTOM公司（原CEGELEC公司）、日本的日立公司和东芝公司、美国和加拿大的贝利公司、奥地利的依林（ELIN）公司等。各公司都推出自己的系列产品，在世界各地得到了广泛的应用。 我国水电站计算机监控系统的研制工作起步并不晚。早在70年代末，原水电部就组织了南京自动化研究所（现改为电力自动化研究院）、长江流域规划办公室（现改为长江水利委员会）
计算机监控系统研究论文 计算机监控系统研究全文如下： 【摘要】随着我国社会经济的发展，科学技术取得了巨大的进步，与此同时，计算机监控系统也在我国各个领域中得到了广泛的应用，极大的促进了我国社会经济的发展进步。 【关键词】计算机;监控系统;应用;研究 一、计算机监控系统介绍 (一)计算机监控系统的重要性 近年来，计算机网络技术的发展进步对整个人类社会产生了极大的影响，目前，计算机网络已经深入到了我国各个领域行业中去，对社会发展起到了巨大的作用。但是需要注意的是，虽然计算机及网络技术的发展带来了很多的方便，但是仍然存在很多问题。在公司、企业、学校等事业单位和职能部门当中都普遍出现了这样一类现象：上班时间上网聊天、玩游戏，滥用电脑等，对人们的工作学习产生了一定的负面影响。根据相关部门的统计调查发现，在很多互联网办公的企事业单位中，员工每天一半的工作时间都耗费在了上网聊天当中，更有甚至，公然浏览国家所明令禁止的网站、打游戏、恶意攻击等，不仅极大的降低了工作效率，而且使企事业单位受到了严重的安全威胁。特别是当前很多企事业单位都简称了电子政务互联，在内联网当中存在着多个部门及网络系统，由于不同部门的保密要求不尽相同，但是由于其互联性很容易导致重要信息的泄露和窃取现象，为不法分子打开了通道。不仅如此，在保密专用网络系统当中，不同等级的用户与信息如果没能采取有效的措施加以防范，就很容易导致信息数据的失窃与破坏，给信息数据的安全带来了极大的安全威胁。 正因如此，企事业单位需要一种能够监控员工对计算机使用情况和信息的工具，并在不良或破坏问题出现时能够及时的加以保护和
控制，确保信息数据安全，在这一大环境下计算机监控系统呼之欲出。鉴于很多单位中电脑数量众多，管理人员每天都需要耗费大量 的精力做好维护管理工作，但是仍然无法取得良好的成效，因此将 计算机监控系统应用在具体的工作当中非常必要，这对于提高工作 效率、提高安全性具有重要的作用。 (二)计算机监控系统特点分析 1、实时性。众所周知，计算机监控系统实际上就是一个较为特 殊的计算机系统，他其它普通计算机系统最大的区别就在于具有实 时性的特点，不仅如此，实时性也是计算机系统的一个重要的性能 指标。实时性从某种程度上来说主要指的是计算机监控系统对外界 事件作出反应的能力，通俗来讲就是看计算机系统响应所耗时间， 这一层次上主要是通过系统响应时间来加以反应。由于计算机监控 系统在具体的工作当中需要对现场各类数据信号加以收集并响应， 因此实时性是计算机监控系统一个最为基本的特性。其次需要注意 的是，监控系统的实时性也要求系统能够在规定的时间内完成任务，因此实时性实际上确保了计算机监控系统的高效率与高准确性。另外，考虑到计算机监控系统的实时性是与分时相对应的，因此在监 控系统当中各项操作已经按照所分好的时间来处理的，在这些操作 中往往有不同的优先级。比如计算机监控系统在正常的工作运行过 程中，如果其高优先级的操作得到满足，监控系统便会立即终端正 在运行的操作区执行高优先级的任务。 2、交互性。通常情况下，计算机监控系统同普通操作系统一样 具有丰富的人机交互方式，尤其是对于某些大型、复杂、连续的监 控过程当中，交互性体现的更为明显。因为在这一过程当中，监控 系统的操作人员往往需要在较短的时间内接受大量的信息数据、分 析并完成操作，所以只有较高的交互性才能确保操作人员工作的效 率与质量。比如键盘鼠标、显示器等常规的交互工具外，计算机监 控系统往往还配备了语音功能、触摸大屏等设备。 3、可靠性与可维护性。计算机监控系统的可靠性主要是指计算 机无故障运行的能力，及时计算机在具体的工作运行过程中受到各 种因素的影响而导致的故障，但是基于这一特性能够保证计算机及