[b]1　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的提出和要求 [/b]　　在電廠中，各生產(chǎn)站點(diǎn)都有自己的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，一般彼此互不相連。因此各生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息都分散存放在各自控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中，廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)不能隨時(shí)監(jiān)測(cè)全廠范圍的生產(chǎn)運(yùn)行狀況，這不利于整個(gè)電廠的調(diào)度和管理。 　　為了追求更高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，各電廠都在盡力建立全方位的管理信息系統(tǒng)（MIS）， 它必須包括生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，以確保實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行狀態(tài)，從而對(duì)整個(gè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理作出最佳決策。為了獲得電廠各生產(chǎn)站點(diǎn)、各設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，必須在電廠中建立一個(gè)介于MIS和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)必須做到：①對(duì)于已有控制系統(tǒng)的機(jī)組不要重復(fù)建立監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，只需取出其中關(guān)于設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)信息；②對(duì)于已獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的其它生產(chǎn)站點(diǎn)也不要重復(fù)建立監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，只需將數(shù)據(jù)信息取出并加以組態(tài)，傳送到MIS；③在沒(méi)有數(shù)據(jù)采集功能的生產(chǎn)站點(diǎn)，要能從現(xiàn)場(chǎng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；④對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行方便的組態(tài)；⑤將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)傳送給MIS；⑥MIS中的監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備的運(yùn)行狀況，并有良好、規(guī)范的畫(huà)面；⑦易于擴(kuò)充。 　　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介于MIS和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間，不參與已有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，而是從這些不開(kāi)放或不完全開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)中獲取設(shè)備的運(yùn)行狀況信息，并將這些現(xiàn)場(chǎng)信息組態(tài)，傳送至MIS。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)通訊能力，能實(shí)現(xiàn)與傳感器、普通微機(jī)、工業(yè)計(jì)算機(jī)等之間的通訊，而且要保證數(shù)據(jù)通訊的準(zhǔn)確性，不受現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)電場(chǎng)的干擾。 [b]2　系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) [/b]　　考慮到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要向下獲取生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，向上傳送必要的已更新的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，同時(shí)考慮到電廠是一個(gè)強(qiáng)電、強(qiáng)磁的工業(yè)環(huán)境，具有相當(dāng)嚴(yán)重的干擾，所以采用分級(jí)結(jié)構(gòu)，其中底層為現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示。 　　2.1　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 　　發(fā)電廠的生產(chǎn)要求極其嚴(yán)格，任何計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸錯(cuò)誤都將直接影響到電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此生產(chǎn)和管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一定要安全、可靠。為此，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能和工程要求將它設(shè)計(jì)為開(kāi)放式的三級(jí)系統(tǒng)，即監(jiān)測(cè)控制級(jí)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸級(jí)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后處理級(jí)。 　　監(jiān)測(cè)控制級(jí)即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，它負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的采集和預(yù)處理，統(tǒng)一通訊規(guī)程，設(shè)計(jì)、制作通訊軟硬件。它對(duì)下連接控制機(jī)構(gòu)的各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及DCS系統(tǒng)中的DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）部分，以獲取不同數(shù)據(jù)源的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，并與之一起組成現(xiàn)場(chǎng)總線的基本結(jié)構(gòu)。 　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸級(jí)通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)通訊鏈路，對(duì)下連接監(jiān)測(cè)控制級(jí)，對(duì)上連接數(shù)據(jù)后處理級(jí)。其主要工作是完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的通訊，包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議服務(wù)器的安裝調(diào)試，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的安裝調(diào)試，網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)軟件的安裝調(diào)試。這一級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，由組態(tài)軟件靈活組態(tài)，形成自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并按MIS的要求對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理并發(fā)送到MIS中去。 　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后處理級(jí)即集成級(jí)，通過(guò)路由器完成對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和MIS這兩個(gè)異型網(wǎng)絡(luò)的連接。把實(shí)時(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息與由組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的監(jiān)控界面和功能聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，從而完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在MIS中的集成。 　　2.2　現(xiàn)場(chǎng)總線及其主要特點(diǎn) 　　現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)建立一條高可靠性的開(kāi)放式數(shù)據(jù)通訊線路，實(shí)現(xiàn)各種傳感器之間以及傳感器和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。這條數(shù)據(jù)通訊線路在傳輸速率方面，不追求商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的高速率，而把注意力集中在系統(tǒng)可靠性方面。在可靠性方面不是簡(jiǎn)單采用多機(jī)冗余方式，而是試圖通過(guò)修改傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議、增加抗干擾信息位、改善錯(cuò)誤檢驗(yàn)方式和采用專用抗干擾設(shè)計(jì)LSI芯片的硬件通訊接口，以提高網(wǎng)絡(luò)自身的固有可靠性。當(dāng)然，這種可靠性的提高是以適當(dāng)降低通訊速率為代價(jià)的。在開(kāi)放結(jié)構(gòu)方面，現(xiàn)場(chǎng)總線允許不同廠家的各種傳感器、控制器、計(jì)算機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)設(shè)備的互換和更新帶來(lái)極大的方便。由于過(guò)程控制中需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求并不高，再加上在這種網(wǎng)絡(luò)中，不再采用前置機(jī)，原來(lái)前置機(jī)的數(shù)據(jù)通訊和控制功能，被下裝到智能傳感器中，而原來(lái)的系統(tǒng)管理、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)組態(tài)等功能，被上裝到管理級(jí)計(jì)算機(jī)中。在這種系統(tǒng)中，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能和監(jiān)測(cè)點(diǎn)可根據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)上的任何一點(diǎn)靈活設(shè)置，也可以任意設(shè)置系統(tǒng)組態(tài)站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)組態(tài)功能。智能傳感器的使用，使得系統(tǒng)管理人員能夠準(zhǔn)確地確定系統(tǒng)故障點(diǎn)，同時(shí)還可以預(yù)報(bào)系統(tǒng)故障，使系統(tǒng)可靠性提高到其它系統(tǒng)無(wú)法比擬的程度。 3　數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)通訊 　　對(duì)三種不同來(lái)源的數(shù)據(jù)信息的獲取方法有： 　?。?）在DCS系統(tǒng)的工程師站加裝一塊支持現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)卡，并進(jìn)行軟件配置。使DCS系統(tǒng)成為現(xiàn)場(chǎng)總線上的一個(gè)站點(diǎn)，利用DCS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具，在其工程師站的操作系統(tǒng)上編制數(shù)據(jù)讀取程序和數(shù)據(jù)傳輸程序，把DAS中的數(shù)據(jù)讀出并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。 　?。?）對(duì)于分散站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，通過(guò)支持現(xiàn)場(chǎng)總線的軟硬件的配置將其連接到現(xiàn)場(chǎng)總線上；在分散站點(diǎn)上安裝組態(tài)軟件，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及傳輸。 　?。?）對(duì)于尚未獲取的數(shù)據(jù)信息，可以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上加裝智能傳感器。智能傳感器具有數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸功能，并且由現(xiàn)場(chǎng)總線直接支持。 　　數(shù)據(jù)中繼站點(diǎn)是數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，負(fù)責(zé)接收各數(shù)據(jù)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)MIS各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的要求將數(shù)據(jù)重新組合打包發(fā)送到MIS中，這樣可以減少M(fèi)IS網(wǎng)絡(luò)占用時(shí)間。為盡量節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源和減少不必要的信息傳送，在網(wǎng)絡(luò)上只傳送已更新的數(shù)據(jù)，不傳送畫(huà)面。各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的主畫(huà)面和曲線、表格、棒圖、餅圖等都存放在各自的站點(diǎn)，根據(jù)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)用相應(yīng)的畫(huà)面和監(jiān)測(cè)功能。這些畫(huà)面和監(jiān)測(cè)功能由組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)。 [b]4　MIS中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) [/b]　　MIS對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)處理，就是要制作相應(yīng)的各類監(jiān)測(cè)畫(huà)面并實(shí)現(xiàn)與之相關(guān)的數(shù)據(jù)處理功能。圖形制作既要簡(jiǎn)單、靈活、方便，又要能滿足制作復(fù)雜圖形的要求，并且還要符合電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的制圖要求。而數(shù)據(jù)處理則必須滿足實(shí)時(shí)性、開(kāi)放性。因此，為了實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性，盡量與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，并使系統(tǒng)能盡量多地支持各種工控設(shè)備。筆者認(rèn)為應(yīng)該選用國(guó)際流行的軟件平臺(tái)，即采用組態(tài)軟件來(lái)開(kāi)發(fā)這些圖形畫(huà)面和監(jiān)測(cè)功能模塊，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)處理。 　　4.1　組態(tài)軟件 　　工業(yè)控制通用組態(tài)軟件，是在工業(yè)控制系統(tǒng)復(fù)雜程度和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到相當(dāng)水平以后出現(xiàn)的一種專用的工控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它能提供靈活多樣的組態(tài)方式、良好的用戶界面和簡(jiǎn)捷的使用方法，還可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的各項(xiàng)監(jiān)控功能；可以利用其圖形開(kāi)發(fā)工具快速設(shè)計(jì)各種畫(huà)面；可以利用其通訊能力建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和相應(yīng)畫(huà)面的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。目前，國(guó)際上很多家軟件公司生產(chǎn)通用工控組態(tài)軟件，與專門(mén)硬件廠家提供的軟件相比，通用組態(tài)軟件具有更好的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行平臺(tái)，能同時(shí)支持各種硬件廠家提供的計(jì)算機(jī)硬件和I/O產(chǎn)品，有標(biāo)準(zhǔn)化的圖形庫(kù)，軟件應(yīng)用水平高、操作方便、人機(jī)界面友好、組態(tài)靈活、功能強(qiáng)大。 　　4.2　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè) 　　利用組態(tài)軟件的通訊接口、圖形庫(kù)及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，MIS可以很方便的完成以下監(jiān)測(cè)功能： 　?。?）在MIS系統(tǒng)服務(wù)器中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)更新；數(shù)據(jù)刷新可達(dá)毫秒級(jí)，可以滿足電廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新要求； 　?。?）工程師、值長(zhǎng)站點(diǎn)等所需的生產(chǎn)、運(yùn)行的數(shù)據(jù)傳送和動(dòng)態(tài)生成相應(yīng)曲線、棒圖、餅圖和報(bào)表等畫(huà)面； 　　（3）廠長(zhǎng)、經(jīng)理站點(diǎn)所需的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳送和動(dòng)態(tài)生成相應(yīng)曲線、棒圖、餅圖和報(bào)表等畫(huà)面，以及下達(dá)生產(chǎn)指令等。 5　某電廠實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 　　某電廠一、二號(hào)機(jī)組采用西屋公司的WDPFII型控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)不完全開(kāi)放但占有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的70%，并且電廠其它生產(chǎn)站點(diǎn)的自動(dòng)化水平不一致。因此本實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用現(xiàn)場(chǎng)總線中的PROFIBUS協(xié)議。該協(xié)議原是德國(guó)國(guó)家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已發(fā)展成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，并且正向FF標(biāo)準(zhǔn)靠攏，在世界上已有數(shù)量可觀的用戶和支持者。 在網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)中采用PROFIBUS支持的混合存儲(chǔ)介質(zhì)工作方式，即主站間按令牌方式，主從站間按主從方式工作。令牌是一條特殊電文，它在主站間按地址升序傳遞總線控制權(quán)（即令牌），這種方式保證任一時(shí)刻只有一個(gè)主站發(fā)送數(shù)據(jù)，并且任一主站在一特定的時(shí)間片都可以獲得總線控制權(quán)。這樣避免了網(wǎng)絡(luò)沖突，提高了系統(tǒng)自身的可靠性。這種高可靠性、低數(shù)據(jù)傳輸速度與該電廠的實(shí)際生產(chǎn)要求是一致的。 　　由于經(jīng)費(fèi)原因，工程分兩期進(jìn)行，第一期主要完成WDPFII數(shù)據(jù)采集和傳送。在WDPFII的工程師站（DCH）上，利用西屋開(kāi)發(fā)工具庫(kù)中的功能函數(shù)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)讀取程序從而獲取WDPFII的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)集中站點(diǎn)，由FIX組態(tài)軟件組態(tài)后按MIS要求將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到MIS中不同的站點(diǎn)。此過(guò)程如圖1所示。 　　Fig.2　Real-time monitoring system for a power plant 　　在MIS中根據(jù)各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的實(shí)際要求，利用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)各種標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)畫(huà)面，并將它們與各自對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)（由組態(tài)軟件的通訊接口完成）。當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)測(cè)畫(huà)面中與此有關(guān)的曲線、棒圖或餅圖產(chǎn)生相應(yīng)變化，并激活相應(yīng)的監(jiān)測(cè)功能。 　　這個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完全開(kāi)放，無(wú)論是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)站點(diǎn)的增減，還是監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的擴(kuò)充或刪減，都只是該站點(diǎn)的局部變化，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)。 6　結(jié)束語(yǔ) 　　隨著MIS的發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)入MIS實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是必然的趨勢(shì)。由于歷史原因造成電廠中DCS不具有完全的開(kāi)放性、不同生產(chǎn)站點(diǎn)的自動(dòng)化水平不一致以及電廠強(qiáng)電、強(qiáng)磁的工業(yè)環(huán)境，使得現(xiàn)場(chǎng)總線將成為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，它的可靠性、開(kāi)放性和抗干擾性將對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有重要的意義。組態(tài)軟件以其標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)、方便靈活的組態(tài)、強(qiáng)大的繪圖功能以及對(duì)多種通訊硬件的支持將對(duì)工業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。筆者在珠江電廠、沙角電廠、湛江電廠等的調(diào)研中，廠方對(duì)本方案的肯定和合作傾向也在一定程度上表明了這種趨勢(shì)。