论文部分内容阅读
摘要：近年来，自动控制系统不断地向智能化和网络化方向发展。我们水气厂不断发展企业综合自动化系统，努力提高企业先进控制水平，以增强企业在石油化工市场中的竞争力。本文主要介绍了变电所倒闸操作监测系统的总体设计组成，操作系统的构成及其主要功能。
关键字： 倒闸操作、化工、变电所、控制系统
中图分类号：TQ083.1
前言
随着我国石油化工企业的不断发展扩大，电力的应用规模也在不断扩大，石油化工企业对供电系统的可靠性要求越来越高，需要电力调度能够实时掌握各种电气设备的运行状态和实时数据信息，使整个电力系统处于可控状态，保证电网的安全稳定运行。而化工厂建立倒闸模拟操作监测系统意义十分重大，势在必行。
一、倒闸模拟操作监测系统总体组成
变电所倒闸操作模拟控制系统主要由马赛克模拟屏、单片机和上位机控制系统（软件）等三部分组成。在下位机控制单元中，以STC单片机为主控制器，通过与上位机进行串行通讯，接收上位机发出的运行状态显示和开关运行方式，实现对马赛克模拟屏上的所有模拟开关的控制功能。在上位机控制系统中采用紫金桥软件，发布控制命令，做相关的数据处理，以及相关的可视化显示和图像操作，来完成监测功能。
系统的硬件框图如图1所示：
二、下位机控制单元
1、倒闸模拟操作监测系统硬件组成
在下位机控制单元中，采用STC12C5A60S2单片机作为主控制器，STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器（CPU）、程序存储器（Flash）、数据存储器（SRAM）、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、PCA、看门狗、片内R/C振荡器和外部振荡电路等模块。STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。
在下位机控制单元中，利用RS-232转换芯片MAX232，实现将硬件设计中单片机串口的TTL电平与带接口设备的RS-232电平的相互转换，便于实现与带RS-232接口的现场测控设备的数据交换与传输；也是此系统通过PC机串口进行程序下载的通道。
2、倒闸模拟操作监测系统软件组成
在下位机控制单元中，采用中断方式完成对数据的接收和处理。系统软件主要包括五个功能：系统初始化，数据采集，数据处理，键盘响应和数据显示。
由于在本系统中，所采用的是STC12C5A60S2单片机，结构比较简单，可实现性高，测量精度也比较高。通信方式采用的是单片机之间的串行通信，编程方便，易于维护，并在实际应用中达到了预订的功能，完全满足了变电所倒闸模拟操作的工作要求。另外本系统的串行扩展技术简单的硬件接口是以复杂的接口时序为代价的，因而在软件编程时一定要严格遵守器件的操作时序。
三、上位机控制单元
上位机操作监控系统采用紫金桥组态软件。紫金桥组态软件可以实时地监控变电所倒闸模拟的操作情况，并且符合化工厂变电的操作章程。上位机控制单元是具有监控，事件报警，并对数据进行预测和分析，进行图像化界面显示的功能。从结构层次上分，上位机控制单元分为事件报警，数据库管理和人机界面三个部分。上位机控制单元的组成框图如图2所示：
1、事件报警
在整套模拟倒闸操作系统中，离线式倒闸操作系统与正常电力系统运行状态保持一致。可控隔离开关在运行时在合位、断路器在运行时在合位，并用红色标牌表示其在运行状态，LED红灯亮表示运行，即操作处于正常运行状态。
当电力系统发生故障时，值班运行人员根据发生故障设备的双重编号，通过计算机模拟系统点击相应的故障设备模拟停运状态，断路器停运，并用绿色牌表示断路器在断位，甲乙刀闸断开，LED绿色灯亮表示停运状态。相应的光字牌亮，从而显示相应的故障，同时声音报警提示值班运行人员，即操作处于故障状态，采取事件报警。
2、数据库管理
化工二厂变电所所采用的模拟倒闸操作系统，下位机数据传输到上位机，由上位机处理中，需要存储到相关的数据库中，所以需要相关的数据库进行相关的管理。紫金桥实时数据库是一个性能好、容量大、可靠性高、安全性强的分布式实时数据库平台。适用于数据存储、生产管理、先进控制、优化控制、流程模拟等应用。紫金桥实时数据库能够长时间、高分辨率历史存储。历史保存时间可以精确到1毫秒，高效的数据存储算法，历史数据库采取了基于斜率滚动比较的压缩算法，数据压缩比低于10%；另外对于新近历史数据和早期历史数据可以指定不同的保存精度，这样可以进一步对历史数据进行压缩，大大节省存储空间。不但让你快速存取数据，而且能够快速进行历史数据插值。可以将延期采来的数据或者人工录入数据插入到过去指定的时刻。
3、人机界面显示
在整套模拟倒闸操作系统中，通过对数据进行处理和存储分析后，形成实时监控的功能，这就要求在上位机上，对图形化进行显示。点击倒闸操作模拟系统图标，出现输入用户名和密码提示，当输入用户名和密码正确后，方可进入系统，否则系统将提示输入用户名和密码有误，需重新输入的提示。人机界面图形显示，主要包括：显示变电所、配电所、线路断路器、隔离开关运行仿真系统；显示电力系统一次主结线圖；以及图形的无级缩放和旋转，平滑漫游和鹰眼功能。能够有效地配合现场操作人员，进行安全生产。
结束语
通过现场的调试，此操作监测系统能实现在无人值守的情况下，自动地完成测量，记录和控制的工作，并且还可以实现信息远距离传送和数据处理。 石化企业生产装置采用先进控制，可以提高装置运行的稳定性和安全性，提高产品的质量和收率，增加装置处理量，降低运行成本，带来明显的经济效益。
参考文献：
[1] 李文沅.电力系统安全经济运行.重庆：重庆大学出版社， 1990.
[2] 何立民. 单片机应用技术选编[M].北京：北京航空航天大学出版社， 1997.
[3] 李万昌.数据采集系统的构建及软件编制[J].电子测量与仪器学报，2004，18（3）.
关键字： 倒闸操作、化工、变电所、控制系统
中图分类号：TQ083.1
前言
随着我国石油化工企业的不断发展扩大，电力的应用规模也在不断扩大，石油化工企业对供电系统的可靠性要求越来越高，需要电力调度能够实时掌握各种电气设备的运行状态和实时数据信息，使整个电力系统处于可控状态，保证电网的安全稳定运行。而化工厂建立倒闸模拟操作监测系统意义十分重大，势在必行。
一、倒闸模拟操作监测系统总体组成
变电所倒闸操作模拟控制系统主要由马赛克模拟屏、单片机和上位机控制系统（软件）等三部分组成。在下位机控制单元中，以STC单片机为主控制器，通过与上位机进行串行通讯，接收上位机发出的运行状态显示和开关运行方式，实现对马赛克模拟屏上的所有模拟开关的控制功能。在上位机控制系统中采用紫金桥软件，发布控制命令，做相关的数据处理，以及相关的可视化显示和图像操作，来完成监测功能。
系统的硬件框图如图1所示：
二、下位机控制单元
1、倒闸模拟操作监测系统硬件组成
在下位机控制单元中，采用STC12C5A60S2单片机作为主控制器，STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器（CPU）、程序存储器（Flash）、数据存储器（SRAM）、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、PCA、看门狗、片内R/C振荡器和外部振荡电路等模块。STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。
在下位机控制单元中，利用RS-232转换芯片MAX232，实现将硬件设计中单片机串口的TTL电平与带接口设备的RS-232电平的相互转换，便于实现与带RS-232接口的现场测控设备的数据交换与传输；也是此系统通过PC机串口进行程序下载的通道。
2、倒闸模拟操作监测系统软件组成
在下位机控制单元中，采用中断方式完成对数据的接收和处理。系统软件主要包括五个功能：系统初始化，数据采集，数据处理，键盘响应和数据显示。
由于在本系统中，所采用的是STC12C5A60S2单片机，结构比较简单，可实现性高，测量精度也比较高。通信方式采用的是单片机之间的串行通信，编程方便，易于维护，并在实际应用中达到了预订的功能，完全满足了变电所倒闸模拟操作的工作要求。另外本系统的串行扩展技术简单的硬件接口是以复杂的接口时序为代价的，因而在软件编程时一定要严格遵守器件的操作时序。
三、上位机控制单元
上位机操作监控系统采用紫金桥组态软件。紫金桥组态软件可以实时地监控变电所倒闸模拟的操作情况，并且符合化工厂变电的操作章程。上位机控制单元是具有监控，事件报警，并对数据进行预测和分析，进行图像化界面显示的功能。从结构层次上分，上位机控制单元分为事件报警，数据库管理和人机界面三个部分。上位机控制单元的组成框图如图2所示：
1、事件报警
在整套模拟倒闸操作系统中，离线式倒闸操作系统与正常电力系统运行状态保持一致。可控隔离开关在运行时在合位、断路器在运行时在合位，并用红色标牌表示其在运行状态，LED红灯亮表示运行，即操作处于正常运行状态。
当电力系统发生故障时，值班运行人员根据发生故障设备的双重编号，通过计算机模拟系统点击相应的故障设备模拟停运状态，断路器停运，并用绿色牌表示断路器在断位，甲乙刀闸断开，LED绿色灯亮表示停运状态。相应的光字牌亮，从而显示相应的故障，同时声音报警提示值班运行人员，即操作处于故障状态，采取事件报警。
2、数据库管理
化工二厂变电所所采用的模拟倒闸操作系统，下位机数据传输到上位机，由上位机处理中，需要存储到相关的数据库中，所以需要相关的数据库进行相关的管理。紫金桥实时数据库是一个性能好、容量大、可靠性高、安全性强的分布式实时数据库平台。适用于数据存储、生产管理、先进控制、优化控制、流程模拟等应用。紫金桥实时数据库能够长时间、高分辨率历史存储。历史保存时间可以精确到1毫秒，高效的数据存储算法，历史数据库采取了基于斜率滚动比较的压缩算法，数据压缩比低于10%；另外对于新近历史数据和早期历史数据可以指定不同的保存精度，这样可以进一步对历史数据进行压缩，大大节省存储空间。不但让你快速存取数据，而且能够快速进行历史数据插值。可以将延期采来的数据或者人工录入数据插入到过去指定的时刻。
3、人机界面显示
在整套模拟倒闸操作系统中，通过对数据进行处理和存储分析后，形成实时监控的功能，这就要求在上位机上，对图形化进行显示。点击倒闸操作模拟系统图标，出现输入用户名和密码提示，当输入用户名和密码正确后，方可进入系统，否则系统将提示输入用户名和密码有误，需重新输入的提示。人机界面图形显示，主要包括：显示变电所、配电所、线路断路器、隔离开关运行仿真系统；显示电力系统一次主结线圖；以及图形的无级缩放和旋转，平滑漫游和鹰眼功能。能够有效地配合现场操作人员，进行安全生产。
结束语
通过现场的调试，此操作监测系统能实现在无人值守的情况下，自动地完成测量，记录和控制的工作，并且还可以实现信息远距离传送和数据处理。 石化企业生产装置采用先进控制，可以提高装置运行的稳定性和安全性，提高产品的质量和收率，增加装置处理量，降低运行成本，带来明显的经济效益。
参考文献：
[1] 李文沅.电力系统安全经济运行.重庆：重庆大学出版社， 1990.
[2] 何立民. 单片机应用技术选编[M].北京：北京航空航天大学出版社， 1997.
[3] 李万昌.数据采集系统的构建及软件编制[J].电子测量与仪器学报，2004，18（3）.