專利名稱：一種化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在火電廠應(yīng)用的分布式化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，屬于電力系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測和控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水汽作為熱力系統(tǒng)的工質(zhì)，其品質(zhì)的好壞及其運(yùn)行工況的正常與否直接關(guān)系到整個(gè)發(fā)電廠機(jī)組的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對水汽化學(xué)過程實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測和有效控制，是當(dāng)今電力生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。建立完善的、具有分布式格局的、以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主要手段的化學(xué)在線監(jiān)測系統(tǒng)，建立水汽品質(zhì)監(jiān)測預(yù)警機(jī)制和信息共享的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行管理，已成為電廠水汽化學(xué)監(jiān)測的發(fā)展方向和必然趨勢，也是避免由化學(xué)原因誘發(fā)設(shè)備故障和生產(chǎn)事故的根本途徑，具有重大經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。
然而，目前大部分發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督工作還停留在人工抄表、人工數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)和報(bào)表等的階段，由于采集數(shù)據(jù)不連續(xù)和分析控制不及時(shí)，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確及時(shí)地反映鍋爐水汽品質(zhì)，難以做出趨勢預(yù)測，亦不可能提出相應(yīng)的及時(shí)有效的處理措施；有些自動(dòng)化程度較高的發(fā)電廠則多采用了模塊化的、集線式的計(jì)算機(jī)采集、監(jiān)測和控制系統(tǒng)替代了原有的人工方式，但是這類采集系統(tǒng)存在很多諸如針對性不強(qiáng)、系統(tǒng)精度不高、柔性差、可靠性能低和網(wǎng)絡(luò)功能欠缺等不足，而且這類產(chǎn)品的成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有電廠化學(xué)監(jiān)測裝置中普遍存在的針對性不強(qiáng)、系統(tǒng)精度不高、柔性差、可靠性低、網(wǎng)絡(luò)功能欠缺和維護(hù)困難等不足，本實(shí)用新型提供一種化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，該裝置具有分布式格局，能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場級化學(xué)監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理和診斷分析，針對性強(qiáng)、性能好、精度高，成本也較低。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置主要由監(jiān)測點(diǎn)智能采集工作站、現(xiàn)場工控機(jī)組件、車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件三部分構(gòu)成。監(jiān)測點(diǎn)采集工作站的輸出端接現(xiàn)場工控機(jī)組的輸入端，現(xiàn)場工控機(jī)組的輸出端接車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器的輸入端，車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器的輸出可作為其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的輸入。
監(jiān)測點(diǎn)智能采集工作站是由多臺智能采集器通過工業(yè)現(xiàn)場總線級聯(lián)組成，工業(yè)現(xiàn)場總線可采用485總線，單臺采集器可選用專利號為ZL200420017184.4，名稱為“一種化學(xué)監(jiān)測采集器”的專利所公開的采集器。單臺采集器上均有外部通信接口和級聯(lián)接口兩個(gè)輸入輸出接口，一臺采集器的外部通信接口的輸出端通過現(xiàn)場總線連接到另一臺采集器的級聯(lián)接口的輸入端，形成一個(gè)鏈接；n臺采集器采用同種方式形成一個(gè)n-1個(gè)鏈接的大鏈接體一智能采集工作站，在最后形成的智能采集工作站上形成外部通信接口和級聯(lián)接口兩個(gè)輸入輸出接口。
現(xiàn)場工控機(jī)組件由工控機(jī)、工業(yè)級通信網(wǎng)卡和高速以太網(wǎng)卡構(gòu)成，采集器的輸出連接到工業(yè)級通信網(wǎng)卡的輸入端，工業(yè)級通信網(wǎng)卡的輸出端通過PCI總線連接到現(xiàn)場工控機(jī)的輸入端，現(xiàn)場工控機(jī)的輸出端通過PCI總線接入到高速以太網(wǎng)卡的輸入端。
車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件包括計(jì)算機(jī)服務(wù)器和與其相連的兩塊高速以太網(wǎng)卡，現(xiàn)場工控機(jī)上的高速以太網(wǎng)卡的輸出連接到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件上的高速以太網(wǎng)卡a的輸入端，高速以太網(wǎng)卡a的輸出端通過PCI總線連接到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器的輸入端，車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器的輸出端通過PCI總線連接到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件上的高速以太網(wǎng)卡b的輸入端，高速以太網(wǎng)卡b的輸出端連接到外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
本實(shí)用新型融合先進(jìn)的電子技術(shù)和可靠、高速和安全的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提供的這種分布式化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置針對火電廠水汽系統(tǒng)中待監(jiān)測點(diǎn)的位置分散、采樣信號類型多樣化、化學(xué)量變化緩慢等特點(diǎn)，采用分散級聯(lián)的、高精度的、智能化的監(jiān)測點(diǎn)采集工作站，在近點(diǎn)位置對待監(jiān)測點(diǎn)化學(xué)量儀表電信號進(jìn)行信號采集和采集數(shù)據(jù)的預(yù)處理，再通過高速現(xiàn)場總線將預(yù)處理后的數(shù)字信息傳送到現(xiàn)場工控機(jī)上進(jìn)行信息的再處理、統(tǒng)計(jì)、分析、顯示和存儲等，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場級化學(xué)監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理和診斷分析，通過高速以太網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)處理后的數(shù)據(jù)信息同步備份到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器上，最后實(shí)現(xiàn)電廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算機(jī)按權(quán)限進(jìn)行的現(xiàn)場化學(xué)監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和工況分析。因此，該化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置具有針對性強(qiáng)、性能高和精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且采集工作站是由多臺智能采集器根據(jù)多機(jī)通信的原理，經(jīng)485總線級聯(lián)組成，裝置可自動(dòng)識別采集工作站的組成和結(jié)構(gòu)，采集器之間工作相互獨(dú)立，單臺采集器停止工作不影響其他采集器和系統(tǒng)的正常運(yùn)作，所以具有較好的柔性，維護(hù)和管理非常方便。該裝置還能大幅提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。


附圖為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖中，1、智能采集工作站，2、現(xiàn)場工控機(jī)組件，3、車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件，4、Intranet子網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)終端，5、工業(yè)現(xiàn)場總線，6、以太網(wǎng)絡(luò)。
1.1、單臺智能采集器，1.1.1、采集器1.1外部通信接口，1.1.2、采集器1.1級聯(lián)接口；2.1、工業(yè)級通信網(wǎng)卡，2.2、工控機(jī)，2.3、高速以太網(wǎng)卡；3.1、高速以太網(wǎng)卡a，3.2、計(jì)算機(jī)服務(wù)器，3.3高速以太網(wǎng)卡b。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，裝置主要由監(jiān)測點(diǎn)智能采集工作站1、現(xiàn)場工控機(jī)組件2、車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件3構(gòu)成，智能采集工作站1的輸出端接現(xiàn)場工控機(jī)組件2的輸入端，現(xiàn)場工控機(jī)組件2的輸出端接車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件3的輸入端，車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件3的輸出組為其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的輸入。智能采集工作站1是由所需的數(shù)臺智能采集器通過485總線級聯(lián)組成，采集器均采用板載插卡式模塊結(jié)構(gòu)及多總線結(jié)構(gòu)。單臺采集器1分別安裝在接近待監(jiān)測點(diǎn)的不同位置，然后所有采集器通過工業(yè)現(xiàn)場總線5級聯(lián)起來組成智能采集工作站，通過工控機(jī)組件2發(fā)送到總線上的指令信息，采集器分別將采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到工業(yè)現(xiàn)場總線5上，工控機(jī)組件2獲取到該數(shù)據(jù)信息后，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)和分析、顯示等后存儲到本地，現(xiàn)場工控機(jī)組件和車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件中安裝有相應(yīng)的應(yīng)用程序，通過工控機(jī)組件2和車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件3上安裝的軟件，即現(xiàn)場應(yīng)用程序、辦公室服務(wù)端應(yīng)用程序的協(xié)作機(jī)制，車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件3通過與工控機(jī)組件2之間的高速專線網(wǎng)絡(luò)將工控機(jī)組件2上存儲到其上的采集數(shù)據(jù)信息同步備份到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器上，再車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器以計(jì)算機(jī)文件數(shù)據(jù)共享的方式，通過以太網(wǎng)絡(luò)6對外部子網(wǎng)4內(nèi)的用戶(圖中只標(biāo)示出3臺的連接方式，其他類同)提供按權(quán)限的連入和服務(wù)。
單臺采集器上有均兩個(gè)輸入輸出接口外部通信接口1.1.1和級聯(lián)接口1.1.2。一臺采集器的外部通信接口的輸出端通過現(xiàn)場總線連接到另一臺采集器的級聯(lián)接口的輸入端，形成一個(gè)鏈接；n臺采集器采用同種方式形成一個(gè)n-1個(gè)鏈接的大鏈接體—智能采集工作站(圖中只標(biāo)示出3臺的連接方式，其他類同)，在最后形成的智能采集工作站上形成兩個(gè)輸入輸出接口外部通信接口1.1.1和級聯(lián)接口1.3.2。智能采集工作站的級聯(lián)接口1.3.2可連接其他智能采集器或智能采集工作站的外部通信接口，進(jìn)行深度級聯(lián)和擴(kuò)展，其外部通信接口1.1.1的輸出亦通過連接到工業(yè)級通信網(wǎng)卡2.1的輸入端，工業(yè)級通信網(wǎng)卡2.1的輸出端連接到現(xiàn)場工控機(jī)2.2的輸入端，現(xiàn)場工控機(jī)2.2的輸出端接入到高速以太網(wǎng)卡2.3的輸入端。車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件3包括計(jì)算機(jī)服務(wù)器3.2和與其相連的兩塊高速以太網(wǎng)卡，現(xiàn)場工控機(jī)上的高速以太網(wǎng)卡2.3的輸出連接到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)系統(tǒng)上的高速以太網(wǎng)卡a3.1的輸入端，高速以太網(wǎng)卡a3.1的輸出端連接到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器3.2的輸入端，車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器3.2的輸出端連接到高速以太網(wǎng)卡b3.3的輸入端，高速以太網(wǎng)卡b3.3的輸出端連接到外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。為保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，現(xiàn)場工控機(jī)組件2與采集工作站1之間，采用了獨(dú)立的工業(yè)級高速通信網(wǎng)卡(ELAN卡)連接，現(xiàn)場工控機(jī)與車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器之間及車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器和外部子網(wǎng)絡(luò)的連接均采用高速100M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡進(jìn)行連接。
在該裝置工作時(shí)，外部多個(gè)傳感器電信號首先同時(shí)進(jìn)入到智能采集工作站1上的各單臺采集器的通道選擇電路入口通道上(單臺采集器的結(jié)構(gòu)可選用專利號為ZL200420017184.4，名稱為“一種化學(xué)監(jiān)測采集器”的專利所公開的采集器的具體內(nèi)容)。由工控機(jī)2.2上的應(yīng)用程序控制，通過工業(yè)級通信網(wǎng)卡2.1發(fā)射采集器選擇和通道控制信息，到與智能采集工作站1的外部通信接口相連的級聯(lián)總線上，智能采集工作站1上的各智能采集器依據(jù)智能采集器上預(yù)設(shè)的硬件編碼規(guī)則決定是否被選通，每次只有一臺智能采集器被選通，被選通的智能采集器將根據(jù)其后傳輸?shù)降募壜?lián)總線上的通道選擇信息，完成一次通道巡檢，依次采集并記錄其上所有被選通道上的電信號量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理和封包，并通過其上的數(shù)據(jù)傳送電路將封包數(shù)據(jù)傳送到外部通信接口1.1.1通過現(xiàn)場工控機(jī)組件2上的工業(yè)級通信網(wǎng)卡2.1，將采集數(shù)據(jù)包連貫的輸入到工控機(jī)2.2上，工控機(jī)2.2將該數(shù)據(jù)信息處理后存儲到本地，并實(shí)現(xiàn)顯示、統(tǒng)計(jì)、分析和管理等，同時(shí)通過高速以太網(wǎng)卡2.3將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)系統(tǒng)3，車間計(jì)算機(jī)服務(wù)系統(tǒng)3通過其上的高速以太網(wǎng)卡3.1接收到該數(shù)據(jù)信息后存儲，并用于本地計(jì)算機(jī)服務(wù)器3.2的信息服務(wù)和通過高速以太網(wǎng)卡3.2提供的各種相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。此一個(gè)工作循環(huán)完成，裝置即進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)過程，直至智能采集工作站1上的所有智能采集器被遍歷。
權(quán)利要求1.一種化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，其特征在于裝置主要由監(jiān)測點(diǎn)智能采集工作站、現(xiàn)場工控機(jī)組件、車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件構(gòu)成，智能采集工作站的輸出端接現(xiàn)場工控機(jī)組件的輸入端，現(xiàn)場工控機(jī)組件的輸出端接車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件的輸入端，車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件的輸出組為其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，其特征在于智能采集工作站是由所需的數(shù)臺智能采集器通過現(xiàn)場總線級聯(lián)組成，采集器均采用板載插卡式模塊結(jié)構(gòu)及多總線結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，其特征在于單臺采集器上均有外部通信接口和級聯(lián)接口兩個(gè)輸入輸出接口，一臺采集器的外部通信接口的輸出端通過現(xiàn)場總線連接到另一臺采集器的級聯(lián)接口的輸入端，形成一個(gè)鏈接；n臺采集器采用同種方式形成一個(gè)n-1個(gè)鏈接的大鏈接體一智能采集工作站，在最后形成的智能采集工作站上形成外部通信接口和級聯(lián)接口兩個(gè)輸入輸出接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，其特征在于現(xiàn)場工控機(jī)組件由工業(yè)級通信網(wǎng)卡、工控機(jī)和高速以太網(wǎng)卡構(gòu)成，采集器的輸出連接到工業(yè)級通信網(wǎng)卡的輸入端，工業(yè)級通信網(wǎng)卡的輸出端連接到現(xiàn)場工控機(jī)的輸入端，現(xiàn)場工控機(jī)的輸出端接入到高速以太網(wǎng)卡的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，其特征在于車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件由高速以太網(wǎng)卡a、計(jì)算機(jī)服務(wù)器和高速以太網(wǎng)卡b構(gòu)成，現(xiàn)場工控機(jī)上的高速以太網(wǎng)卡的輸出連接到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件上的高速以太網(wǎng)卡a的輸入端，高速以太網(wǎng)卡a的輸出端連接到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器的輸入端，車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器的輸出端連接到高速以太網(wǎng)卡b的輸入端，高速以太網(wǎng)卡b的輸出端連接到外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，其特征在于工業(yè)級通信網(wǎng)卡采用ELAN/PC-A嵌入式網(wǎng)卡，以太網(wǎng)卡采用高速100M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，其特征在于以太網(wǎng)卡采用高速100M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種分布式化學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理和診斷裝置，該裝置主要由監(jiān)測點(diǎn)智能采集工作站、現(xiàn)場工控機(jī)組件、車間計(jì)算機(jī)服務(wù)組件構(gòu)成。裝置采用在近點(diǎn)位置對待監(jiān)測點(diǎn)化學(xué)量儀表電信號進(jìn)行信號采集和采集數(shù)據(jù)的預(yù)處理，然后將數(shù)據(jù)傳送給現(xiàn)場工控機(jī)，再在現(xiàn)場工控機(jī)上進(jìn)行信息的再處理、統(tǒng)計(jì)、分析、顯示和存儲等，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場級化學(xué)監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理和診斷分析，并通過高速以太網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)處理后的數(shù)據(jù)信息同步備份到車間計(jì)算機(jī)服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)電廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算機(jī)按權(quán)限進(jìn)行的現(xiàn)場化學(xué)監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和工況分析。本實(shí)用新型具有針對性強(qiáng)、性能高和精度高、柔性好的優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于電廠的監(jiān)測設(shè)備。
文檔編號G01N31/00GK2792042SQ20052009612
公開日2006年6月28日 申請日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者陳小橋, 謝銀波 申請人:武漢大學(xué)