摘要：
介紹了威達牛頓系列模塊在熱電廠調度系統(tǒng)中的應用，并對模塊在工業(yè)實時應用中的幾個要注意的問題進行了論述。
某集團公司動力廠是一個利用蒸汽透平供熱背壓發(fā)電的熱電廠，由四臺鍋爐動力鍋爐和三臺發(fā)電系統(tǒng)，兩個公用系
統(tǒng)三大部分組成。這個系統(tǒng)設備多而龐大，相關檢測參數(shù)多而分散，因此如何在綜合考慮供熱和發(fā)電效率的條件下，協(xié)
調各個設備的關聯(lián)運行參數(shù)，真正做到高效、低耗、安全運行，歷來是這類工廠的一個難題。系統(tǒng)的九個設備操作間分
別相距幾十到幾百米，而動力廠的中心調度室又距現(xiàn)場500 米。整個生產(chǎn)的指揮和調度只能靠電話而不可能到現(xiàn)場進行
監(jiān)控，因此下面操作人員抱假數(shù)，隱瞞生產(chǎn)故障的事情時有發(fā)生，各個設備的操作實際上是各行其是，調度基本上是調
而不度。整個系統(tǒng)生產(chǎn)效率低下，故障頻發(fā)。
為強化生產(chǎn)的調度和管理，極大地提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，我們以牛頓-7000 系列遠程檢測模塊網(wǎng)絡系統(tǒng)為
基礎，以計算機局域網(wǎng)絡為操作平臺，完成了該廠的遠程計算機調度系統(tǒng)。本系統(tǒng)由下層的檢測網(wǎng)絡系統(tǒng)和上層的計算
機局域網(wǎng)組成，是一個系統(tǒng)復雜，要求高，功能多，實時性強，涉及面廣的一個計算機工業(yè)檢測網(wǎng)絡和計算機通信網(wǎng)絡
系統(tǒng)，本文僅以下層檢測網(wǎng)絡中牛頓系列模塊應用中的一些重要點進行簡述。 1 系統(tǒng)組成簡介
圖17 系統(tǒng)組成結構方框圖 系統(tǒng)組成如圖17所示，九個設備操作間每臺設備都有壓力、溫度、流量、液位等若干個需檢測的熱工量。檢測計算 機需要進行數(shù)據(jù)處理和上傳的69個主要檢測參數(shù)，由分散在每個儀表盤內的九個牛頓-7017 模塊來完成，這些熱工量通
過變送器轉換為標準信號送入牛頓-7017 工業(yè)遠程檢測的接口模塊，由模塊內置的計算機芯片進行處理后，通過工業(yè)半
雙工串行數(shù)據(jù)總線RS485將數(shù)據(jù)上傳給檢測計算機，工業(yè)計算機通過牛頓I-7520 RS485/RS232 接口轉換模塊完成與所有
模塊的通信，將所有的檢測量全部采集到計算機上，然后對數(shù)據(jù)進行處理，量程轉換，并將20個瞬時流量參數(shù)，通過對
同時采集的溫度、壓力信號進行復雜的補償、查表計算，計算出相應的實際累計流量值，然后又經(jīng)過一個復雜的計算和
通過對溫度、壓力的補償，計算出相應的累計熱量。這個過程完成后，將所檢測的63個量和40個計算出的量通過計算機
網(wǎng)絡進行傳送。
由于現(xiàn)場與調度室距離很遠，而且發(fā)電廠的干擾和環(huán)境很差，檢測計算機上傳給服務器采用了光纖，為了使現(xiàn)場的
重要崗位能夠充分利用系統(tǒng)信息掌握其他設備的運行狀況以協(xié)調生產(chǎn)，不僅調度室，生產(chǎn)廠長辦公室等能夠及時了解整
個系統(tǒng)運行的狀況，在幾個主要的操作間也從局域網(wǎng)上拉有系統(tǒng)顯示終端。
2 利用牛頓I-7017設計實時檢測系統(tǒng)的幾個問題
熱電廠遠程調度系統(tǒng)是一個典型的在強干擾、環(huán)境惡劣、參數(shù)分散的條件下運行的系統(tǒng)，因而是一個對系統(tǒng)可靠性
要求很高且實時性很強的檢測系統(tǒng)。牛頓I-7017是一個八路A/D轉換模塊，具有多種輸入模式，在本項目的設計和調試中，
我們體會到該模塊用于這種工業(yè)實時測控系統(tǒng)，具有可靠性高、抗干擾能力強、精度高、利用RS485總線遠程組網(wǎng)簡單等
特點。利用此模塊作為系統(tǒng)的檢測基礎，在可靠性和實時性方面完全可以滿足要求。但要在這種系統(tǒng)中用好該模塊，有幾
個設計關鍵必須要處理好，才能充分發(fā)揮其功能。
2.1 關于原有檢測系統(tǒng)與計算機檢測系統(tǒng)共存問題
對老的工業(yè)系統(tǒng)進行技術改造，有一個既要保留原有的儀表檢測系統(tǒng)，又要從原有系統(tǒng)中取出一些重要的檢測信號
的問題，盡管牛頓模塊有很全的輸入信號系列，但從設備上另加任何傳感器、變送器和檢測線路來組成新的系統(tǒng)都是不
現(xiàn)實的，只能在現(xiàn)有的系統(tǒng)中取信號，好在壓力、流量、液位等信號都是通過變送器送到儀表盤上的，只要將模塊的電
流輸入回路串到變送器的電流輸出回路中，就可以使儀表和模塊同時對變送器的輸出信號進行檢測；麻煩的是溫度信號，
有相當一部分溫度儀表是直接采用熱電偶或熱電阻輸入的，我們利用一體化溫度變送器巧妙地解決了這個問題，這種一
體化的變送器可以直接裝在現(xiàn)場的傳感器的鎧裝接線盒內，而將現(xiàn)場與儀表盤的原有連線作為對一體化溫度變送器的供
電和信號輸出回路，不必另外從現(xiàn)場向儀表盤拉線，僅將溫度儀表的輸入回路改為標準電流信號輸入，將溫度儀表和模
塊的輸入串在變送器的輸出回路上，它們即可同時對溫度信號進行檢測了。
2.2關于模塊的輸入回路保護問題
圖18 模塊輸入回路保護線路圖
牛頓-7017 模塊因為具有多種輸入模式，因此在內部輸入回路上，不好加上保護系統(tǒng)，而在工業(yè)檢測現(xiàn)場，它的
檢測輸入回路與原有的儀表回路串在一起，容易從線路上引入很強的交流干擾甚至直流干擾信號，尤其是Ⅱ型壓力變
送器，其輸出回路中串有一個很大的反饋饋線圈，當變送器的電源斷電時，會產(chǎn)生很高的反電勢（其開路電壓是60V），
將模塊的輸入賄賂達壞。在現(xiàn)場應用，對某個回路進行斷電檢修是經(jīng)常要做的事情，因此要設計一個既不能影響模塊
正常的檢測，又要在非正常的高壓發(fā)生是對模塊的輸入進行保護的線路，我們用兩個反接的5V穩(wěn)壓管并聯(lián)在作為電流
取樣的125歐姆電阻兩端，形成對模塊的電流輸入回路，很好地解決了此問題。圖18為實際的接線圖，這個圖看起來很
簡單，但卻十分解決問題，1K電阻與125歐電阻的串聯(lián)在正常檢測時可以將模塊輸入端的交直流干擾降低到十分之一，
1K與兩個反串的穩(wěn)壓管的串聯(lián)則在非正常情況下對模塊端口的電壓進行限幅保護，值得注意的是雖然模塊端口用做電
流輸入時最大電壓為2.5 V（20mA×125），但穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值要取高一點，而且要用圖示儀測試保證在2.5 V時反串的
穩(wěn)壓管不產(chǎn)生泄露電流以影響模塊的檢測精度。
2.3關于系統(tǒng)的實時性和可靠性問題
本機系統(tǒng)作為工業(yè)實時檢測系統(tǒng)，對其可靠性和實時性有較高的要求，尤其是工業(yè)檢測計算機，它承擔著整個系統(tǒng)
的數(shù)據(jù)源的采集和處理工作，為整個系統(tǒng)能否正常運行的核心部件。其可靠性可以從硬件和軟件兩個方面來保證，硬件
上采用工業(yè)控制計算機來完成，它具有很好的抗干擾能力，并帶有看門狗，用電子盤代替硬盤，其可靠性更高；軟件經(jīng)
反復研究采用DOS下面的BORLAND C 3．1來完成，C語言編程效率高，能直接對端口進行操作，可以與工業(yè)控制機主板配
合進行看門狗定時器的設定。本系統(tǒng)要通過對20種瞬時流量參數(shù)的檢測，經(jīng)過溫度和壓力補償，計算累計流量，要嚴格
保證每5秒進行一次，因此對軟件的實時性有極高的要求，C語言的高運行效率和充分利用系統(tǒng)資源的優(yōu)勢完全可以滿足
此要求，整個通信、數(shù)據(jù)采集和時間處理程序運行時間不超過3秒，保證了5秒的運行周期。系統(tǒng)實際運行的效果證明了
我們設計的正確性，此工業(yè)檢測計算機放置在一個發(fā)電機操作間內，從99年3月開始運行到現(xiàn)在，從未出過任何故障，
包括幾次設備故障引起發(fā)電機跳閘的強干擾信號都沒有影響機器的正常運行。
2.4 關于模塊通信程序的可靠性問題
由模塊與檢測計算機組成的下層檢測網(wǎng)絡是一個主-從通信系統(tǒng)，由檢測計算機對系統(tǒng)的每一個模塊進行巡檢和依次
進行通信聯(lián)絡。計算機通過RS485與下層檢測模塊的通信聯(lián)絡程序，采用了計算機底層BIOS INT14實現(xiàn)硬件的握手。與檢
測模塊的通信程序的可靠性也是C語言程序的關鍵之一，在C 語言程序調試過程中我們發(fā)現(xiàn)，當檢測模塊處于隨機停電的
時候，C語言程序常常出現(xiàn)死機現(xiàn)象，而現(xiàn)場某一設備由于檢修時會隨機使某一模塊所在的全部系統(tǒng)停電，因此在程序設
計時應充分考慮此情況的發(fā)生，這是程序運行可靠性設計的重要內容。其實死機的原因也很簡單，主機向某一個模塊發(fā)
出聯(lián)絡信號后，兩個正在聯(lián)絡之中，模塊電源斷電，檢測機長時間等待模塊的回答信號，因而出現(xiàn)死機現(xiàn)象。解決的方
法也很簡單，在計算機開始與模塊進行聯(lián)絡時打開定時器，當與某一個模塊 的聯(lián)絡時間超過0.2秒鐘模塊仍無回應信號，
則跳出等待程序，再進行聯(lián)絡，如三次皆聯(lián)絡不上，說明該模塊斷電，在屏幕上顯示該模塊的運行狀態(tài)，然后進行其他
模塊的聯(lián)絡。這個方法還可以避免由于干擾造成的瞬時通信中斷故障。實際運行效果很好。 3 系統(tǒng)運行效果
整個系統(tǒng)從99年3 月開始運行，由于所有重要的參數(shù)全部在各級生產(chǎn)指揮調度的監(jiān)控下進行運行，系統(tǒng)完善的歷史
記錄查詢、參數(shù)超差記錄、參數(shù)運行曲線顯示等功能使生產(chǎn)管理的力度大大增加，使整個生產(chǎn)的效率、效益上了一個新
的臺階，99年與98 年同期相比，多發(fā)電近400萬度，節(jié)約標準煤兩萬噸，新增產(chǎn)值近1000萬，充分體現(xiàn)了利用現(xiàn)代化測
控技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的威力和效益。
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