８９３智能数据采集网络及其在监控系统中的应用

摘要：本文介绍了893智能数据采集网络的结构、性能特点以及在电力企业计算机监控网络系统中的应用，讨论了电力企业计算机监控网络系统的基本内容。

关键词：智能前端；数据采集网络；监控管理系统

中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)33-1303-02

Intelligent Data Collector Network and Apply on Supervise System

SHEN Jin-xing

(School of Computer Science Guangdong Polytechnic Normal University, Guanzhou 510665,China)

Abstract: This paper introduces the structure and characteristic of the 893 intelligent data collector network and applies on the supervisor system in the enterprise of electric. It discusses basic content of the computer supervisor system in the enterprise of electric.

Key words: Intelligent Data Collector; Network; Supervise Management System

1 引言

893网络是一种高性能、高速度、高可靠且完全分散的现场总线型远程智能I/O系统。它主要适用于电力、石油、化工、钢铁、冶金等工业现场和其它恶劣条件下的测点多而分散的模拟量信号、数字量信号和电气量信号等信号的连续高精度测量和反馈控制[1]。产品具有测控精度和分辨率高，抗干扰能力强，通讯速率快，传输距离远，智能化程度高，使用简单灵活，安装维护方便等一系列优点，是人们对生产过程和重大设备进行运行监控，安全分析，故障诊断和实施优化控制的得力助手和理想工具[3]。

某电力企业在原有设备的基础上采用893网络进行计算机监控系统改造。采用Windows环境下的面向对象的编程思想进行开发，界面清晰直观，系统稳定可靠，操作简单方便。促进了全厂的安全经济运行。

2 893网络总体结构

893-网络采用总线性拓扑结构。所有智能前端和主机均通过各自的通讯接口连接到通讯总线上，总线分单总线和冗余总线两种形式，通讯介质采用屏蔽双绞电缆。主机和智能前端可以位于网络的任意部位。网络拓扑结构示意图如右图1。

3 893网络主要性能特点

3.1 实现了真正的分布式系统

该网络系统的主机主要采用IBM-PC总线型系列工控机（兼容机）。也可采用其它类型的计算机或DCS系统的工作站单元。通过不同的通讯适配卡，可与不同的主机连接，构成多主机或单主机网络。可挂接多台远程智能前端，基本网络容量（不加中继器）可达1000多个输入/输出信号，通讯速率可由软件设定，在不同的通讯速率下，基本通讯距离可达800--3000M，通过中继器还可扩展。

图1

所有监控主机与各级智能前端均可以通过各自的通讯接口挂在一根作为网络通讯线的屏蔽双绞电缆上，以保证整个网络进行数据测量和输出控制的实时性。监控主机与各级智能前端可位于网络的任意位置，测量前端IDCB采用全密封的模块化结构形式，具有极强的防尘、防潮、防震能力，并具有体积小、重量轻的特点。这给设备安装和现场布线带来了极大的方便，对老厂改造极为有利。

3.2 采用了独特的电气隔离技术，抗干扰性强，安全可靠性高

为了保证被监控对象和整个网络的工作安全可靠，提高测控系统的抗干扰能力，各智能前端、主机和通讯总线之间均采用了可靠而独特的电气隔离技术，使整个网络处于一种电气“浮空”状态。这给被测对象和整个网络的安全可靠带来了保障，可以防止因某一测量前端出现异常现象时导致整个网络工作不稳，同时也避免了采集电路之间的相互干扰、地线回流等问题。再配合其它的抗干扰措施，使得893网络可以在电厂那样的电磁环境十分恶劣的工业现场条件下对mV级电压信号进行高精度采集。

3.3 通讯速率高，传输距离远，可挂前端多，采集速度快

系统通讯由于在通讯物理层协议的设计中采用了先进的电荷平衡传输原理和完善的校验方法以及自动重发技术，通讯速率为187.5Kbps，这就保证了系统可在1s内完成1000个以上测点的数据采集和传输任务。

3.4 具有多主机通讯功能，联网能力强

在893网络上允许挂接的主机可达31台。这些主机均具有直接与网络上所挂IDCB进行通讯的能力，也具有主机间相互通讯的能力，即它们共享前端资源和主机资源。本系统还具有很强的联网能力，当希望将本网络纳入其他局域网以组成全厂范围的生产管理网络时，只需要在本网络所挂的某一主机上插入局域网卡，便可将本网络数据送至上层网络中，也可以从上层中取得所需数据，非常方便可靠。

3.5 测控前端功能强，品种多而全，测控精度高

该网络拥有多种类型的测量前端，可以实现对各种模拟量信号（电流、电压、点阻、应变和热电偶、热电阻）、数字量信号（开关状态检测、事件顺序记录、频率技数）和电气量信号（交流电压、交流电流、功率、功率因数、电度）等信号的连续高精度测量和反馈控制。

其中直流模拟量测量前端采用16位的A/D转换器，测量精度可达0.1级；数字量测量前端对开关状态改变的反应速度快，事件捕捉精度可达1mS。由于每台IDCB都具有自己独立的CPU处理电路和固定的数据通道，因而IDCB具有足够的能力来完成多种功能。如：非线性转换、工程单位变换、自动补偿、参数越限报警、模式在线修改和固化、硬件自诊断等。

3.6 系统组态软件丰富，方式多样，操作灵活方便

893网络硬件系统的硬件操作采用驱动子程序的形式，它为现行各操作系统和编程语言配置了驱动程序，因此系统集成商在主机上使用高级语言（BASIC、VB、C++、DELPI等）中的子程序调用语句即可方便的调用这些子程序，以操作智能前端完成各种测量和控制功能，并将有关结果和状态送入主机。只要具有高级语言编程基础的人都可以很快地掌握“893网络”硬件系统的应用，它不必接触各种硬件和汇编语言程序。

4 电力企业监控系统的基本内容

本系统采用主从采集方式，即系统只有一台主机（网络控制机）具有从前端采集器采集数据的权利，当该主机有故障或掉电时，编号较小的主机可以自动成为网络控制机，网络中的其他主机只负责接收或只读取信号，并进行处理。这种方式提高了网络有效传输速率，防止重复采集，提高主机响应速度。

电力企业生产实时监控系统包括以下几个部分：数据采集处理系统、生产运行管理系统、机炉电化监控管理系统。

4.1 数据采集处理系统

该系统主机作为网络控制机，负责对整个893网络的控制和数据采集处理，并提供管理网络的接口。893网络选用IDCB-1B、IDCB-4B、IDCB-3A等采集前端采集锅炉、汽机、电气、化水的所有主机及辅助设备的运行参数。系统把采集来的电信号转换成相应的数字信号传送至其他主机并接收其他主机传送来的经济指标。系统把每秒钟的实时参数、一些累计参数传送给管理网络、供管理层实时了解生产、生成报表等功能。

4.2 生产运行管理系统

该系统能够将采集来的全厂性的主要生产运行参数进行处理，集中显示全厂机炉电化的实时状态、动态曲线、重要参数的历史记录、报警记录的存储和查询，显示全厂各种系统图、电气系统图、热力系统图、供热系统图，实时显示系统各个节点的运行工况。

4.3 机炉电化监控管理系统

机炉电化监控管理系统分为汽机监控管理子系统、锅炉监控管理子系统、电气监控管理子系统、化水监控管理子系统。

这些子系统分别接收来自网络控制机传送来的各种参数的数字信号，结合本部分的运行情况进行实时的经济指标计算，如锅炉燃烧效率、煤耗率、汽机效率、汽耗率等。并及时地将它们传送给系统的网络控制主机，同时完成各运行参数的处理，显示本炉本机的所有实时参数、动态趋势图、棒状图、历史记录、重要参数的报警记录和各种系统图显示，如汽机主汽系统图、锅炉热力系统图、电气一次二次系统图等。

由于采用了网络系统，我们还实现了将全厂的主要运行参数在各主机上显示，便于运行人员监视全厂各系统主要情况并进行及时的调整操作，达到了全厂性的安全经济运行。

5 结束语

电力企业尤其是老厂采用893智能数据采集网络，将电厂生产的主要环节进行实时监测和控制，即把锅炉、汽轮机、发电机、电气、化水总管等全厂性经济、安全指标用计算机和现代通讯工具来实施有效的监测、控制和管理，从而便于加强企业管理，提高企业经济效益。

参考文献：

[1] 郭敬枢等.微机控制技术[M].重庆大学出版社.2001.

[2] 郑崇勋.数字系统故障对策与可靠性技术[M].国防工业出版社.1995.

[3] 893-IDCB分布式智能数据采集网络使用说明书[M].南京工程兵学院.1995.