远程自动化系统

远程自动化系统（精选12篇）

远程自动化系统 第1篇

本系统采用无线数据传输技术，分一个主站和若干个子站，通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络，对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器，编码器对水位及闸门开度信号进行编码，在通过避雷器将编码信号传给数采仪，数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机，上位机即系统主站，可分别与不同的子站建立联系，查询各测点的数据，并按照用户的要求对各闸门进行控制，下位机中的控制箱接收到此信息，经过计算，发出控制信号自动控制闸门到一定的开度，达到自动控、制的目的。

2 下位机系统设计

设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计，本文提出闸门的运行控制模式，并进行可靠性处理，然后利用无线传输设备与上位机进行通讯，传输数据。

2.1 下位机硬件电路设计。

本系统采用AT89系列单片机，采用矩阵式键盘进行输入数据，键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键，通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换，时间设置键用于修改日期和时间，控制键用于对电机启停进行控制。

2.2 闸门控制系统设计。

本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值（或水位值），当要求的流量值（或水位值）与系统所测的流量值（或水位值）不一致时，单片机启键闭合，闸门电动装置控制箱自动启动电机，提升或下降闸门，当所要求的流量值（或水位值）与当前所测流量值（或水位值）相等时，单片机闭键闭合，电机自动停止，达到自动控制的目的。闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种，在实时型控制模式中，上位机根据用户要求的流量，利用流量-水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位，然后和下位机联系，下位机接到信号后，由电动装置控制箱控制电机的正反转，达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间，下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门，进行控制。

2.3 无线通讯设备SRM6100调制解调器。

SRM6100无线调制解调器原是美国Data-Linc Group公司生产的军用产品，现应用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行无线通讯方法，在2.4GHz-2.483GHz频段应用智能频谱跳频技术，在无阻挡物的情况下，两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里，可实现PLC（可编程控制器）和工作站之间的无线连接。SRM6100应用跳频，扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。无需昂贵的射频点检测技术。射频数据传输速率为188kbps。并且不需要FCC点现场许可证。SRM6100支持多种组态，包括点对点通讯和多点通讯。多点通讯对子站数目无限制。并且SRM6100可做为中继器工作，以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。

2.4 下位机可靠性处理。

为了精确控制电动闸门的关闭，避免电动闸门在工作中出现过载破坏或关闭不严的现象，本系统在电动轴上安装了转矩传感器，用来监测闸门输出轴的转动力矩，以判断闸门是否关严、是否被卡住。闸门电动装置用于检测和控制闸门的开度，本系统在转动轴上安装了光电码盘，考虑到闸门可能出现频繁的正反转交替，为了避免错位和丢码，采用双光耦技术，光耦输出的两路信号经74221双单稳触发器进行整形，89C51的INT0和INT1对其进行计数、计时，并判断转动方向，计算闸门开度。电动闸门在工作中若出现异常现象，系统会自动报警，切断电机电源并显示故障情况。

2.5 下位机软件设计。

下位机的软件设计分为闸门自动装置控制箱程序设计和串行口中断服务程序设计两部分。闸门自动装置控制箱程序设计主要完成数据采集、存储、显示、按键操作等功能，串行口中断服务的程序完成下位机向上位机数据的传送和用户设定参数的接收。控制箱程序的主框图如上：

3 上位机设计

上位机的软件部分采用VB6.0为开发工具，将各个功能模块化，分别解决相应问题，再将各个模块组装，构成上位机软件系统的核心，上位机软件系统的结构如图3所示，通信模块位于最底层，其余模块功能的实现都直接或间接建立在此模块的基础上，本文利用VB的API函数编写串口通讯程序，程序的框图如图4所示。数据管理模块的主要作用就是为水位、流量、闸位等建立数据库，并对其进行管理。

结语：本文以国内某灌区为例，全面分析了灌区闸门自动化控制系统的整体结构及其设计，对其软件开发和硬件选择作了全面阐述，并总结了提高自动化系统可靠性的经验，为提高灌区现代化管理水平提供了有利的工具，具有较高的使用价值和广泛的应用前景。

参考文献

[1]、邹沛.基于网络环境的灌区闸门自动控制系统研究.西安理工大学, 2005-03-01硕士.

[2]、舒文武.浅析淠史杭灌区闸门自动化控制系统.安徽农学通报 (下半月刊) , 2010-06-25期刊.

[3]杨令强, 马静, 武甲庆.灌区自动化监控系统的研制与开发.山东水利, 2006-09-25期刊.

[4]曹文遴, 徐海根.排灌灌区计算机自动控制研究.浙江水利科技, 1993-04-02期刊.

[5]李方勇, 陈广明, 李辉.闸门远程自动化视频监控系统在凤台县永幸河灌区的应用.治淮, 2006-10-15期刊.

[6]南海鹏, 贾嵘, 朱岸明, 武桦.节水灌区调度管理自动化应用系统.计算机工程, 2002-07-20期刊.

远程自动化系统 第2篇

摘 要 文章主要分析了广播电视无线发射台远程自动化监控系统基本情况，在此基础上，分析了远程自动化监控系统的使用，对相关事项进行了简要分析，期望为后期的广播电视无线发射台远程自动化监控系统分析提供相应的借鉴。

关键词 广播电视无线发射台；远程自动化监控系统；应用

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2016）07-0016-02

我国部分农村地区还没有办法实现有线电视或网络信号的全覆盖。同时，发展有线传输所需要耗费的成本也是非常高的。所以，这类乡村地区就以广播电视无线发射台作为重要广播电视信号来源，这是这类乡村地区人民获取外界信息最为重要的途径。一般情况下，会选择在山区附近或者是在偏僻乡村附近设置广播电视无线发射台基站。如果当地的经济条件非常的差，同时在当地还没有派遣专业工作人员完成长时间的值守，那么就迫切需要完成一系列远程广播电视发射台自动监控系统的设置，为广播电视发射站实际工作中正常的运行提供切实的保证，从而有效地完成高效的、优质的、清晰的广播电视节目的输送。随着社会的发展，数字化信息技术实现了进一步的发展，直到今天，迫切需要完成广播电视无线发射站自动化监控的科学化、智能化以及数字化[1]。广播电视无线发射台远程自动化监控系统分析

在实际工作中，完成广播电视信号的转发的相关无线设备基站是目前广播电视无线发射台最为重要的任务。一般情况下会选择在地势较高的山顶部位完成基站的架设，架设形式为铁塔型式。在分析地方广播电视节目播出实际需要的基础上，完成一系列发射频道数字模拟发射机的提供。

在实际工作中，发射频道一般被分为以下几种类型：首先，是中央电视一套；其次，是省级电视一套；最后，是市级电视节目一套。一部分地区严格按照节目数量来完成频道数量的灵活增减[2]。在使用发射频道数字模拟发射机的基础上，对不一致的波段所产生的频道信息完成进一步的模拟发射。而自动化远程监控系统最主要的任务就是监控广播电视无线发射站的设计，自动化远程监控系统完成全部发射频道数字模拟发射机的直接连接，在上述的基础上对全部的模拟发射机进行管理以及控制，同时还会反馈以及测试输出信号存在的问题。就目前实际情况来说，我国国内正在使用的自动化远程监控系统命令接收通道存在非常明显的独立性，凭此点就可以将其跟电视频道频率进行区别。自动化远程监控系统主要的功能分为以下几个方面。

第一，存在非常显著的GPS卫星传导以及时间校对功能。第二，可以有效监督控制广播电视无线发射基站的电压以及电力设施。同时还存在远程关机以及开机等功能[3]。第三，可以在实际工作中检测各个频道的信号源以及信号种类，进而对信号质量进行调节，调节标准需要满足信号质量检测区间要求。第四，可以汇总所有的无线广播电视信号频率，汇总信号样本。第五，可以有效地监控发射频道数字模拟发射机的系统配置，对终端频率的输入以及输出等进行主要监测，同时还要监测每一个设备的实际工作运行状态。在进行监控的过程中，可以实现自动切换，同时还可以维持全天候监督状态。第六，存在其他预警传感功能。广播电视无线发射台远程自动化监控系统的实际应用

首先，在实际工作中，广播电视的播出一般是通过使用以下2个部分来完成：第一，是信号发射机；第二，是接收器，在自动化模块监控的过程中，使用自动化监控系统可以有效的控制频率控制器以及信号收集器。同时，自动化监控系统可以在电视节目播出的过程中，动态监测全部的输入以及输出信号，完成信号质量以及接收信号中断相关的数据采集[4]。

其次，自动化监控系统还可以监控以及切换音频信号。音频信号具有一定的独立性，同时视频信号也存在一定的独立性，在使用交换机的基础上同步输出两种信号，就可以产生既有声音又有图像的电视节目类型。

最后，有时候电视信号会因为天气因素以及其他信号干扰等因素而产生波动问题，需要将电视解调器工具以及视频音频监测工具安置在监控设备内，在上述的基础上，可以有效校对异常的图像以及异常的音频等，上述校对情况，一般表现在合成信号质量的过程中，有时候，信号受到严重的损害，在上述的情况，需要分割显示视频信号，快速切换画面[5]。总结

在上述的基础上，对目前已经存在的一部分正在使用的远程自动监控系统完成进一步评价分析，我们可以发现远程自动监控系统主要运行效能有以下几个特点。

首先，最为重要的就是系统模块化操作部分，具有非常显著的智能化以及集成化特点，在操作以及管理的过程中具有非常显著的稳定性。

其次，在远程自动监控系统维护以及修理的过程中非常的经济便捷。

同时，还存在非常明显的模块化工作方式，如果在实际工作中，一个部分故障的出现也不会造成系统出现异常。

参考文献

远程自动化系统 第3篇

关键词：物联网；供水行业；远程监控；设计

中图分类号： TP391 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）26-146-2

0 引言

在推动经济发展的过程中，一方面要改变供水结构，为发展农业经济做好铺垫，另一方面要着力改变以前一些不合理的利用水资源。水资源的科学化利用是现代化城市的一个显著特点，但是面临一些地方的浪费现象，我们要从源头上给予有效的控制。每年从统计资料上显示出就有很多浪费的问题，这些现象对于我国的经济发展带来了严重地考验，同时极大程度上造成了经济损失。大港地区供水行业管理系统相对落后，智能化程度较低，一定要结合当地的经济发展情况，及时采取一些新的科学化办法来处理资源的浪费问题。为了适应城市现代化发展，供水行业系统远程监控变得尤为重要。针对这一现状，本设计提出了一种基于物联网技术的远程供水行业远程监控系统。本系统能有效地解决供水行业远程控制，向着城市的现代化、科学化、环保化方向发展。

1 远程监控供水行业系统的总体设计

1.1 物联网

围绕物联网进行科学化的有效分析，找到一些应对的办法，从而加快供水行业的快速发展，从最基本的供水资源管控开始，着力强化技术提升是关键。物联网其实就是信息技术的转换，也是将互联网作为载体进行有效的利用。一方面我们要研究好物联网的核心在于通过互联网进行各种数据的传输，从而实现信息交换；另一方面也还在于通过互联网来进行延伸和扩展自身信息，从而达到有效的监控目的。在利用好该种技术来处理问题的过程中，一定要对其有效的信息进行科学化的识别，从而保证物联网顺利开展。

1.2 远程监控供水行业系统结构

基于物联网供水行业远程监控系统而言，主要在于调节好其控制的范围大小，不能够超出限制，从而影响到供水的科学化，这对于供水行业来讲是不利的。现阶段只有改变控制器的测量范围，才能够加快供水行业监控中心平台的建立。同时，我们更应该注重搞好信息、统计、分析和处理数据采集工作，因为该项工作的处理可以迅速地提高其实际工作的效率。同时，对于实现供水行业区域发展提供了原动力，而且还能够加快辖区供水远程的控制工作。对于供水行业的终端技术处理而言，利用好该技术可以迅速地推动远程监控技术的发展，从中不断地总结经验，为提升系统的工作效率打下坚实的基础。

2 供水行业远程监控系统设计

2.1 供水行业控制终端

①功能。要时刻调整好其供水行业控制终端的接收情况，不能够出现影响终端技术提升的错误思想，因为在有效地进行供水行业终端控制的过程中，最主要的因素还在于把握好终端设备的功能，我们要充分地利用好这些功能来为提升供水监控服务。②构成。控制终端主要采取了一些新的办法来进行科学化操作，从而提升技术水平，为推动供水行业的发展打下坚实的基础。该控制系统的终端主要由数据采集模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块构成。 这些具体的模块都将为供水行业的发展提供借鉴，同时，我们在处理一些疑难问题的过程中，会不断地进行有效分析，找到一些科学化的方法来控制远程监控的运转，从而在提高远程监控水资源的创新过程中发挥出积极的作用。

2.2 供水行业区域协同控制器

①功能。面对着一些供水行业的不科学处理方法，对于有效的调节管理职能而言将会起到引领的作用。为了将供水行业网络协调器给予有效的调节，我们当前还必须加大科技投入，分析总结经验教训，及时地化解问题，从而有效地推动整个供水远程监控技术的发展。②构成及原理。对于当前的技术水平还不是很高的实际情况，我们要做的还在于及时的调节好供水结构，利用物联网的自动化对供水行业远程监控系统方面的研究，找到一些可行的方法才是关键。要借助各方面的有利条件，及时将供水行业区域控制器给予充分的利用，从而实现光敏传感器采集的更加科学化、实际化。针对一些不同地方的供水监控，我们更应该着手从加快技术开发力度是关键，争取为推动物联网的自动化对供水行业远程监控的实现。

对于同步信号而言，主要在于采样电路的规律是否掌握，因为这些都是关键的技术研究，需要从最基本的构造进行科学化的有效分析，从而推动整个供水系统的灵活发展，不受到地理条件的限制。分析这些问题的目的还在于要处理好控制器的运转效率，一旦控制器发生问题，就会影响到实际工作的效果，所以，我们必须的加强对其防范意识，及时进行科学化的检测，以便于及时的处理故障，这对于该系统的有效的完善起到助推作用。同时，我们更应该着手分析如何才能够有效地控制好供水监控系统的运作，这是最关键的问题，也是值得我们深入进行分析的重点内容。然而，要想真正做好这些方面的研究工作，还需要不断地进行科学化设计，提高技术水平，才是重点。其中晶闸管控制角的发生变化时，一定要坚持调节好电抗器低压的大小，进而使得供水行业的端电压发生变化，改变供水行业的照明亮度。

2.3 监控中心

监控中心对整个城市的供水行业进行整体监控，将各供水行业网络协调控制器及供水行业控制终端的有效调节，将传感器获得的声、光等信号进行汇集、分析，一方面以图、表的形式提供给管理人员，为管理人员做出恰当的决策提供准确的依据，另一方面也可以根据控制要求自动做出决策，并通过通信网络将决策指令发给供水行业网络协调器。

2.4 监控中心与区域协同控制器之间的通信连接

①GPRS 传输方案优点。中国移动GPRS 系统可提供广域的无线IP 连接。在移动通信公司的GPRS 业务平台上构建网络数据采集与传输系统，实现供水行业的无线远程监测和控制具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。经过比较分析，选择中国移动的GPRS 系统作为环保信息采集传输系统的数据通信平台。供水行业监控系统具备如下特点：可靠性高、实时性强、监控范围广、系统建设成本低、系统运营成本低，可实现集中控制、系统的传输容量、扩容性能好。②通信原理。监控中心与区域协同控制器之间考虑到距离的问题，我们采用GPRS网络进行无线通信，从而达到远程通信实时监控的目的。 供水行业区域协同控制器的数据通过GPRS网络空中借口进行远距离无线编解码传输，根据设定的IP地址，连接到相应的网络接口处，最终将数据送达监控中心。③具体硬件实现。供水行业区域协同控制器中嵌入相应的GPRS通信模块，监控中心各个协同器的相应的IP地址号，然后发送信令，通过GPRS网络远程传输到相应的IP地址号上，区域协同控制器通过GPRS模块接收信令并返回应答。具体的是各个区域控制器终端设备上安装特定的SIM卡，以便接收监控中心的信息。

3 系统的软件设计

该系统软件设计大体包含两块：①区域协同控制器端的数据采集和数据传输。②监控中心的监控管理软件。区域控制器由采集数据和接收/发送控制命令，参数设置等组成。主要任务就是完成系统初始化，对信息进行定时采样，传输。

监控中心主机界面是采用VC6.0编写其功能完善，人机界面良好。主要任务就是对终端数据进行处理分析，发送实时信令。

4 结束语

我国是一个发展中国家，目前，要改变供水监控的局面，还需要不断地进行科学化的研究，找到一些能够解决监控问题的办法，从而利用好物联网的自动化对供水行业远程监控系统的控制，结合供水行业发展的实际，运用一些科学的方法，将有效地推动整个供水行业的科学化发展，以及为未来物联网的充分利用打下坚实的基础。同时，依靠现代化的科技，为推动供水行业远程监控发挥积极的作用。

参 考 文 献

[1] 孙其博，等.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010，33（3）.

[2] 荆蕾，焦来磊，刘美娟.供水行业智能监控系统[J].自动化应用，2011（12）.

[3] 王亚兰.智能供水行业节能控制器研究[D].武汉理工大学，2008.

远程自动化系统 第4篇

1 电力大用户远程自动化抄表系统的总体设计

1.1 通用无线分组与扩频多址概述

通用无线分组业务英文简写为GPRS, 是一种基于全球移动通信系统 (GSM) 的无线分组交换技术, 能提供广域的无线IP连接。GPRS分组接收与发送数据, 因此用户在线时间长, 且收费情况是按照使用流量进行计费, 这样有效降低了服务成本。扩频多址英文简写为CDMA, 是一种基于扩频通信技术而发展起来的技术。CDMA的出现主要就是为了满足和服务于GSM, 服务内容包括:CDMA要求的综合业务、、国际漫游、大容量、高质量等。

1.2 系统构成

一是系统主站;远程自动化抄表系统主站就是通过对计算机网络硬件系统的利用, 运行基于通用无线分组与扩频多址上的自动抄表软件中的各个功能模块, 并对通用无线分组数据采集终端设备提交的各项大用户电能相关数据进行处理。计算机硬件系统主要包括数据库服务器、WEB服务器、业务工作站、数据中心服务器、交换机等设备。

二是网关设备;网关设备的主要作用就是对移动网络与业务处理系统之间的通信通道进行桥接, 网关设备包括路由器、防火墙等设备。

三是GPRS网络;即为GPRS数据传输通道。

四是基站;其是连接GPRS数据采集终端设备和GPRS无线内部网络的节点。

五是GPRS数据采集终端设备;通常GPRS数据采集终端设备应采用技术成熟的大用户终端产品, 采用该设备能通过485线采集电能表数据, 而后通过基站用无线方式登入无线网络, 以此获取IP地址。

2 电力大用户远程自动化抄表系统的主要功能

2.1 数据库管理

结合电力系统中电力用户特点, 按照专业的方式建立大用户数据档案、大用户通讯档案等, 以此为系统的正常运行奠定坚实的基础。

2.2 档案管理

电力大用户远程自动化抄表系统应具有并提供档案管理程序包, 以此对抄表方案、参数及设备等相关资料进行规范化管理, 并对系统中各种参数合理进行合理配置和改进, 例如电表参数、实际GPRS终端参数、CDMA终端参数等。

2.3 大用户数据采集

对电力大用户数据进行采集是电力大用户远程自动化抄表系统的重要环节, 同时也兼容着多种通信方式, 并还负责数据接收、发送等工作。为了便于抄录远程电力用户数据, 应采用设置心跳的方式;还能根据用户授权对数据采集时间与数据采集项目以及重复召唤次数进行灵活定义, 最后还应按照相关需要对抄表策略进行灵活制定。若是有的计量点无法进行抄录, 系统应以不同的方式多次进行报警, 以此为相关电力抄表人员的抄表工作提供方便;若是系统主站发生故障, 导致无法进行抄录数据, 则应在系统修复正常后进行自动补测。电力大用户数据采集的类型主要有:运行数据采集、电能质量数据采集、电能量数据采集、状态量采集、工况数据采集、抄表数据采集等。

2.4 统计分析

电力大用户远程自动化抄表系统的统计分析主要包括以下几方面:第一, 电能量、负荷统计分析。主要是按照自定义时间段、所在地区、用户、行业、线路等, 对电能量、负荷进行统计和分析。第二, 功率因数分析。即按照每天每个小时所冻结的24点功率因数值对功率因数的变化以曲线方式绘制表达出来。第三, 线损分析。对各线路计量点的负荷数据进行收集, 从而为进行线损分析提供重要的依据。同时也支持各种不同的原始数据输入, 以此实现实时对线损指标进行统计、分析及报警。第四, 极值分析。在设定的时间段内功率因数、电压、电流各自对应的最小值、最大值及平均值。第五, 分时分类统计电量功能。根据规定的不同时间段、地区段以及不同类别对电量的功能进行分别累计。

2.5 报表

电力大用户远程自动化抄表系统还具有提供专用及通用电子制表功能。这就为用户提供极大的方便, 使用户能及时在线建立、整改报表内容或格式, 且还应对整改内容进行明确标识。电力大用户远程自动化抄表系统还应按照各自需求的不同将各种数据分类, 并按照时间间隔的不同进行有效组合, 以此形成各种不同报表, 最后进行打印。

3 结语

总之, 对电力大用户远程自动化抄表系统的实现进行分析与探讨, 具有非常重要的意义。电力大用户远程自动化抄表系统通过对先进技术的利用, 及时、有效、远程的采集电力用户用电数据并合理分析, 这样不仅有助于提高电力用户的用电管理水平, 还有利于降低电力企业的服务成本, 进一步增加电力企业效益, 最终还有助于促进电力事业的可持续发展。

摘要：随着科学技术的不断发展与革新, 利用先进技术实现电力大用户远程自动化抄表是未来必然的发展趋势, 也是促进电力企业持续、健康发展的重要途径。基于此, 本文以《电力大用户远程自动化抄表系统的实现分析》为题, 从电力大用户远程自动化抄表系统的总体设计, 电力大用户远程自动化抄表系统的主要功能方面进行了详尽的分析与探讨。

关键词：电力大用户,远程自动化抄表系统,总体设计,主要功能

参考文献

[1]王年山.远程自动抄表系统应用特点[J].中国电力企业管理, 2007, 24:56.

[2]孙少晗, 李继胜, 姚蕾.电力大用户远程自动化抄表系统的实现[J].继电器, 2008, 11:55-57.

[3]王文娟, 曹健.自动化抄表系统及其在企业中的作用[J].科技资讯, 2009, 15:51.

远程自动化系统 第5篇

【中文摘要】随着能源的紧张和行业竞争的日趋激烈,远程实时监控以其降低成本,提高质量,满足工业生产要求为的优化技术,日益得到各行业的高度重视。远程实时监控是指本地计算机通过网络系统对远端的设备进行监测与控制,包括设备的远程数据采集、远程监控和远程维护。能够实现远程监控的计算机软硬件系统称为远程监控系统。本文以中国石油辽河油田供水公司水源站远程监控系统为工程背景,从系统级和框架结构两个方面对水源站监控组态软件进行描述,研究了工业SCADA系统的组建方式,比较了各种组态工具软件的利弊,并结合油田水源站的实际情况,研究和开发了基于Forcecontrol开发的水源站远程监控系统。具体研究内容如下:介绍了供水水源站远程监控系统的总体设计与组成。阐述组态软件的设计思想,分析介绍关键技术。对水源站远程监控软件进行组态需求分析,确定方案,列出监控系统的逻辑层次。详细介绍基于Forcecontrol组态软件的远程监控组态功能的设计与开发。最后对本论文设计论述的监控系统进行总结与展望。

【英文摘要】With the energy of the tension and competition becomes more intense, Remote real-time monitoring of its lower costs, improve quality and meet the requirements of industrial production for the purpose of optimization technology,increasingly the industry’s attention.Remote real-time monitoring refers to the local computer network system for remote monitoring and control equipment, including equipment, remote data acquisition, remote monitoring and remote maintenance.Enables remote monitoring of computer hardware and software system, known as remote monitoring system.In this paper, the company PetroChina Liaohe Oilfield water supply system for remote monitoring station engineering background frame from the system level and two water stations on the described configuration software to study the formation of industrial SCADA system will compare the various groups State the advantages and disadvantages of software tools, combined with the actual situation of oil field water stations, research and development of water resources development based on Forcecontrol station remote monitoring system.Specific contents are as follows:Describes the water supply station remote monitoring system design and composition.Elaborated configuration software design, analysis introduces the key technologies.Water stations on the configuration of remote monitoring and control software needs analysis to determine the programs listed in the logic-level control system.Details of the configuration software based on Forcecontrol configuration

of remote monitoring function design and development.Finally, this paper discusses the design of the monitoring system and future prospects.【关键词】工业自动化 工业监控 SCADA 组态软件 Forcecontrol

【英文关键词】Industrial AutomationIndustrial MonitoringSCADAConfiguration softwareForcecontrol

【目录】基于组态技术的水源站远程监控系统的设计与实现摘要4-5

ABSTRACT5

9-10

第一章 绪论9-18

1.1 课

题的背景与应用意义1010-11

1.2 远程监控系统的总体设计规划

1.3.1 组态软件概述11-15

1.3.3 组态

1.3 开发的平台环境10-161.3.2 组态软件的结构划分

15-16

软件的数据流程特点16-1818-2819-20软件24-2627-28

1.4 本文的主要工作与章节安排

第二章 远程水源站监控系统的关键技术2.1 SCADA 系统18-192.3 Modbus 通信协议20-24

2.5 Mserver 软件26-27

2.2 RS-485 总线技术

2.4 Forcecontrol 2.6 本章小结

第三章 基于Forcecontrol 组态软件的水源站远程监

3.1 系统的需求分析28-30

28-29

3.1.1

控系统的设计28-48系统概述28能原则29-30

3.1.2 系统功能要求3.1.3 系统性

3.2 供水公司远程水源站监控系统的总体设计

30-323.2.1 主站监控中心的构成设计30-31

3.2.3 通信信道的选择

3.2.2

子站结构模块设计31-32

3.2.4 系统拓扑图323.3 远程监控系统的界面

层次设计32-3636-47

3.4 水源站远程监控系统界面设计

3.4.2 系统各

3.4.1 系统登录模块设计36-37

工区模块设计37-3939-4141-43

3.4.3 系统单水源井站模块设计

3.4.4 实时趋势曲线与历史趋势线设计3.4.5 报警查询模块设计43-45

3.4.6 历史数

据、实时数据查询模块设计45-4747

3.5 本章小结47-48

3.4.7 报表模块设计第四章 基于Forcecontrol 组48-76

4.1 系统开发环

4.2.1

态软件的水源站远程监控系统的实现境的选取48

4.2 系统安全性的软件实现48-54

用户组别层级的安全实现48-49控制实现49-54

4.2.2 远程控制安全性逻辑

4.4 4.4.1 水

4.3 用户系统登录的实现54-56

水源井、水源站、水务工区总体页面的与实现56-62源井页面的实现56-6060-61

4.4.2 水源站页面的设计

4.4.3 水务工区总图功能的实现61-624.5 实

时趋势曲线与历史趋势曲线的实现62-64的实现64-67

4.7 报表模块的实现

4.6 系统报警功能67-71

4.7.1 启停

记录报表的生成67-6969

4.7.2 实时数据报表的生成69-70

4.7.4 生产日报

4.8.1

4.7.3 历史数据报表的生成表的生成70-714.8 整个系统组网的实现71-7

5Forcecontrol 的网络发布实现71-72与本机DCC 的数据通信72-74通信74-7576-78

4.8.2 Forcecontrol

4.8.3 DCC 与Mserver 的数据

第五章 系统测试

3、性

4.9 本章小结75-761、可用性测试762、功能测试76第六章 总结与展望

能测试和安全性的测试76-7878-80

致谢

80-81

远程自动化系统 第6篇

【关键词】分布式照度仪；城市照明自动化监控

在城市照明领域，目前应用比较广泛的是采用时控法和光控法对城市照明进行开关灯控制。

所谓的时控法，是以时间为唯一的开关灯依据，不论在任何季节条件下均只能在预先设定的时间进行开关灯，它有如下缺点：1.随着季节或气候的变化，需要人工干预来调整开关灯时间；2.在阴雨天光照度不足的情况下不能提前开灯，给市民出行活动带来不便，同时在晴朗天气的情况下已经开了灯但光照度仍然充足，不能提前关灯，造成浪费电力；3.绝大多数的时控设备的时钟走时精度不高，造成开关灯的时间误差。

所谓的光控法，是以照度仪实测的光照度满足预设的开关灯条件来控制路灯的开关。目前光控法广泛采用了在监控中心区域安装照度仪来实现对整个监控区域的开关灯，它有如下缺点：1.照度仪的量程大（0－20000Lux），在光控开关灯的照度敏感区域（0-100Lux）内的照度测量误差较大；2.整个监控区域只安装一套照度仪来实现对整个监控区域的控制，造成管理的粗放，对季节性的短时雷雨暴风天气应对能力差；3.没有冗余控制，在光线不足的白天或有强光照射的夜晚，可能发生误动作；4.城市夜晚景观灯的建设对光控在市区的使用影响很大。

远程分布式照度仪在城市照明自动化监控系统中的应用，克服了以上两种传统城市照明控制方法的不足。该系统采用时控和光控相结合的路灯控制方案，在正常情况下采用时控进行开关灯，同时系统会根据分布式照度仪的实测照度值来决定区域或路段路灯的开关，即能在阴雨天自动延长照明时间，在晴好天气自动缩短照明时间，又能在在特殊情况下（如日食等特殊情况）也可以实现白天亮灯，这些措施可满足市民对道路照明的需求，又避免了路灯的无畏开启，减少了开灯时间，从而节约了大量的电能，可以产生较好的社会效益。

一、系统构成

远程分布式照度仪在实际应用中，需要结合城市照明自动化监控系统的三遥功能。整个系统由前台分布式照度仪系统、通讯系统、后台城市照明自动化监控系统三个部分组成。前台分布式照度仪系统实时测量照度值与预设值的开关灯限制比较，达到开关灯条件后，将开关灯指令通过通讯系统发送到后台城市照明自动化监控系统，后台系统对预设区域和路段的照明控制点发送遥控开关灯指令来实现分区域和路段的开关灯控制功能。该系统使城市照明管理更加精确、人性化，即通过合理的控制开关灯实现节能减排，又能满足不同区域人类活动对照度值的要求，使城市照明管理向数字化、科技化、精细化管理迈进。

二、分布式照度仪系统

分布式照度仪系统主要由照度采集探头、照度处理器、数据传输单元（DTU）三个部分组成。照度采集探头主要功能是实时测量外界照度值，并且通过与照度处理器连接的485通讯线路，将实测数据传输到照度处理器，照度处理器最多能够连接8个照度采集探头；照度处理器的主要功能是存储照度采集探头的实测照度值，并且根据预设值在照度处理器内部的相关参数，分析出是否满足开关灯条件情况；数据传输单元（DTU）主要起到前台分布式照度仪与后台城市照明自动化监控系统之间的双向通讯作用，即分布式照度仪系统即可主动报告开关灯指令，又可以接受后台城市照明自动化监控系统的遥控指令。

然而，城市照明的质量关系到民生的意义重大，任何误操作都是不能被接受，因此，有必要采取相关技术措施，来确保分布式照度仪系统在城市照明自动化监控系统中能够稳定、可靠的运行。

1.照度采集探头的低量程和高精度

在城市照明的实际应用中，开关灯的照度值一般在20—50Lux左右。目前市场上的照度仪由于测量范围宽，一般在0—20000Lux左右，这样在50Lux左右的照度时误差非常大，造成对城市照明的控制精度差。因此照度采集探头设计的量程范围为0—200Lux，同时选用的照度传感模块线性度高，受外界温度等环境影响小，照度值的处理采用温度补偿，更是进一步的提高了照度采集探头的精度，保证照度值的准确性、可靠性，有利于决策、分析。

2.冗余技术和投票表决程序

分布式照度仪系统中，采用了广泛应用于航天和军工方面的冗余技术，即每个照度处理器均可连接最多八个照度采集探头，避免了单个照度采集探头的故障对城市照明的误动作而造成重大恶劣的影响。同时照度处理器内部集成智能的投票表决程序，该程序的原则是多数通过，即照度采集探头的照度值，当多数达到预设的开关灯条件时，将触发开关灯程序。

3.闭锁技术

该技术的应用基于的前提是：在白天的时候，天空的亮度可能会因为气象原因而变暗；而在夜晚的时候，天空的亮度不会因为气象原因而变亮。照度处理器中可设置一段闭锁时间区域，在该区域内部，可以达到光控开灯条件，但是不会发生光控关灯条件。在实际应用中，可将当天的开灯时间区域设置为闭锁时间，那么在夜晚的时候，不会因为闪电以及城市照明的灯光直接射到照度采集探头上而触发关灯程序。该技术解决了分布式照度仪系统在夜晚受到外部条件影响的问题。

4.通讯模块化以及通讯高成功率

随着科学技术的发展，通讯技术也越来越成熟。在城市照明自动化监控领域，从传统的虚拟专用电话网络，到后来广泛应用的无线电、GSM、GPRS、CDMA等通讯网络，以及现在新兴而趋于成熟的3G网络，可供选择的通讯网络很多。分布式照度仪系统需要与城市照明自动化监控系统之间通讯，主要由数据传输单元（DTU）完成该功能。照度处理器与DTU之间采用RS232接口，因此用户可以根据已经建成的城市照明自动化监控系统所使用的通讯系统，来选择相应的DTU模块，用以适应已经建成的城市照明自动化监控系统。为了保证照度仪系统的稳定性和可靠性，同时要求DTU具有高的在线率以及通讯成功率。

三、技术参数和性能指标

1.技术参数

1）照度采集探头量程范围：0－200Lux；

2）照度采集探头精度误差≤1%；

3）工作电源：180V-250V（AC）；

4）功耗：≤3W；

5）通讯正确率：≥99.9%；

6）耐压：3000V（AC），1分钟；

7）系统时钟的时间精度达每年±1分钟；

8）环境温度：-30℃～+80℃（满足南北方不同环境的需要）。

2.性能指标

1）照度处理器与照度采集探头之间采用RS485总线通讯。

2）照度处理器可设置、查询各照度采集探头的各项设定和数据。

3）照度处理器收到照度采集探头发出的照度值时，应进行智能判断处理，达到开关灯条件时，通过DTU发送指令到监控中心。

4）开关灯的决策依据按照投票表决多数优先的原则进行。

四、总结

远程分布式照度仪采用了传感技术、电子技术、通讯技术、微控制器技术、计算机及网络技术，其结合城市照明自动化监控系统的应用，能满足不同区域、不同路段对光照度的不同要求，使城市照明的开关灯控制更加精确、更加合理、更加人性化。即能通过合理的控制开关灯实现节能减排，又能满足不同区域人类活动对照度值的要求，真正实现精细化管理。

作者简介：刘志祖（1984—），男，湖北人，现供职于广州正力通用电气有限公司，研究方向：城市照明自动化监控管理、城市照明智能节能装置、城市照明线路监测防盗。

远程集控站自动化系统的设计与研究 第7篇

新郑电网共有110kV变电所4座, 容量321.5 MVA;35kV变电所11座, 容量138.65 MVA。110kV变电站包括城后变电站、双湖变电站、胡庄变电站、端湾变电站;35kV变电站包括车站变电站、吴陈变电站、梅河变电站、辛店变电站、小乔变电站、郭店变电站、观音寺变电站、梨河变电站、枣林变电站、龙王变电站、茨山变电站。新郑集控站是河南电网公司郑州供电局建成投产的集控站, 其下属4座110 kV变电站、11座35 kV变电站均实现无人值班改造, 实现了变电站的集控操作。根据工作需要, 现设置城后、双湖、端湾操作队。

城后操作队负责110kV城后站、胡庄站, 35kV辛店站、吴陈站、观音寺站、茨山变电站的操作任务, 基地站为110kV城后变电站。端湾操作队负责110kV端湾站, 35kV梨河站、车站站、梅河站、龙王站的操作任务, 基地站为110kV端湾变电站。双湖操作队负责110kV双湖站, 35kV小乔站、郭店站、枣林站操作任务, 基地站为110kV双湖变电站。所有变电站的遥控、遥调等远方操作由当值调度员进行操作。

依据电网规划及远景展望, 今后新郑电网还将新建220kV变电站、110kV变电站若干;35kV变电站以及部分重要电力用户都要接入新郑电网。就新郑电网目前的情况远不能满足要求, 所以有必要对新郑电网进行改造, 建立远程集控站自动化控制系统。

1 电网建立远程集控站自动化系统的必要性

对于地区电网来说, 在确立集控中心的管理层次之后, 集控中心和调度中心在组织管理和系统操作上变得相对独立, 既保持了两层机构间调度自动化信息完全、充分共享, 同时又各自具有严格的安全管理权限。

建立远程集控站自动化系统的原因主要有以下原因: (1) 由于目前新郑电网所有的操作较集中于调度, 随着无人值班变电站数量的增多, 调度员既要负责监视、指挥电网的稳定、经济运行, 又要进行电网的操作、控制, 以致于无暇从全局进行安全、经济调度考虑, 这将会使误操作的可能性增大, 危害了安全经济调度, 无法保证无人值班站的可靠管理, 因此建立集控站是有必要性的。 (2) 根据国家电网公司的要求, 当电网所辖变电站数量达到15个或以上时, 必须考虑集控站系统。 (3) 集控站自动化系统对于企业加强管理、资源优化配置, 提高工作效率、保证电网安全、经济、稳定运行的一个重要举措。

2 电网建立远程集控站自动化系统的概况

新郑远程集控站自动化系统作为一套独立的系统, 主要功能为SCADA等应用软件功能。集控站系统SCADA部分将由数据处理部分、人机交互部分、计算机网络通信部分、事故追忆与重演部分、事件告警处理部分、报表打印部分等构成。

2.1 集控站的组网情况

新郑市供电公司现调度模式为各个变电站信息集中上传至调度中心, 考虑到新郑市电网区域以及通讯因素, 采用变电站信息分两路上传的分级管理模式。此管理模式中, 变电站信息一路直传调度中心, 一路传至集控中心, 集控中心和调度中心之间增设2M口通讯联络。

设置三个集控站对辖区内变电站进行管理。三个集控站分别设立在110kV城后变电站、110kV郭店变电站和110kV端湾变电站, 三个集控站系统配置要求一致。变电站分区情况如图1～3所示 (虚框内为拟建变电站) 。

2.2 集控站自动化系统的要求

由于电力行业的快速发展和其体制改革尚在进程中, 系统需求中的不定因素较多, 因此集控站系统无论在数据容量上还是系统功能上都要求有较好的可扩充性。

(1) 系统结构。

集控站系统基于开放性结构, 以满足系统的维护、扩容和升级等方面的要求。

(2) 系统冗余。

该集控站系统采用冗余配置结构, 系统任何单一故障不能导致系统主要功能的丧失或使系统性能低于要求的水平。

(3) 扩容和升级。

集控站系统在性能、容量和系统功能方面应满足电网不断增长的业务需求。系统在设计中考虑对系统实施不中断运行的扩容、升级。

(4) 可靠性。

采用冗余的硬件配置及可靠的软件技术, 保证系统的快速故障隔离与恢复。

(5) 维护的方便性。

系统所选设备应是符合现代国际标准、工业标准, 在世界计算机领域占有一定比例的通用产品, 便于维护, 系统投运后要有方便可靠的维护服务。软件系统必须提供完善的自身运行状态监视工具。

(6) 故障恢复。

系统应适应各种故障下的自动/人工切换和多种启动方式保证系统的安全、稳定运行。

(7) SCADA功能。

SCADA应用软件能适应电网实时监测和集中控制的需要, 同时保证应用功能的安全, 防止误操作和非授权操作。

(8) 第三方软件接口。

增加应用功能时, 无论开发者是自己还是第三方, 都要求能方便地接入系统。

(9) 自身监视告警。

系统应具有对系统自身运行状况和相关运行环境的监视、告警功能。

(10) 安全性。

系统要在本地与地调或通过以太网络与其他应用系统相连, 因此系统安全性就成为关注的重要问题。系统应提供强有力的安全性措施以防止用户进行未授权的操作;系统在结构设计上应便于高效、经济地设置防火墙。

2.3 集控站自动化系统的配置

2.3.1 集控主站装置的配置方式

主站采用工业级PC机, 选配大屏幕显示器。可在其显示器上显示出系统主接线图, 用鼠标或键盘进行模拟预演, 通过与之相连的工控主机板向电脑钥匙传出正确的操作票。

系统既可以单独使用, 作为集控站微机防误操作系统的管理中心, 完成集控主站的工作, 也可与灯开关触摸屏配套使用, 使集控站微机防误操作系统既具有PC机方便灵活的图形操作界面, 强大的数据库管理及联网功能, 又具有灯开关触摸屏灯光实时显示设备状态, 明显直观、操作简单方便等特点。集控站系统硬件配置分下列几部分:SCADA (数据库) 服务器, 调度员 (监控) 工作站, 维护工作站, 报表工作站, 交换机、路由器、光纤网络传输设备。

2.3.2 集控子站装置的主要配置方式

子站采用工业级PC机, 选配大屏幕显示器。安装UT-2000IV集控子站软件。系统通过同集控中心的主站系统通信, 完成主站开票、子站传票、子站回传等功能, 可以独立运行, 完成本站的五防功能。如果采用独立集控站, 则需要增加相应硬件设备。前置机 (2台) 、通讯机柜 (1面) 、通道板、切换及通道箱1套 (16路) 、GPS (1台) 、终端服务器 (2台) 。

2.3.3 锁具

锁具用于实现一次设备的强制闭锁, 锁具均安装在子站, 其具体形式可采用电编码锁、机械编码锁等各类锁具。

2.3.4 系统通讯方式

该系统充分利用下关集控站现有的光纤、微波、载波等信息传输系统。与这些传输媒介的接口可根据信息传输方式分别用RS232/RS422串行接口或MODEM加串行接口的方式。

新郑远程集控站自动化系统配置如图4所示。

3 集控站自动化模式讨论

随着新郑供电局无人值班变电站的增加, 常规调度自动化系统处理的信息中又增添了另一种信息类型, 即变电站内部信息过程。它们虽与电网运行无关, 但也必须传至地调, 由SCADA系统提供给调度人员, 这样, 调度员除了监视电网运行参数外, 必须替代变电站原值班人员承担起监视变电站本体的设备运行状况的职责。由此不但大大增加了调度人员的工作负担, 而且还可能造成信息的混乱、操作错误等问题。针对这样的弊端, 在调度与变电站之间加设集控站, 便可解决上述问题。集控站所监视的信息量比较全面, 操作功能多, 且操作的防误性要求高, 对变电站设备巡视、缺陷管理和操作的图像监控都有要求, 其模式大致有分级管理模式和集中控制模式两种。

3.1 分级管理模式 (见图5)

在上行信息中, 变电站向集控站传送全部监控信息, 集控站则向调度端系统转发其所需信息;在下行信息中, 调度员向集控站发电话命令, 而由集控站对变电站进行遥控操作。此模式特点是:信息类型比较规范, 系统各个部分的功能和职责非常明确, 但对原有模式改动较大。

3.2 集中控制模式 (见图6)

集控站只负责对受控站进行分合断路器的单一操作, 其他操作仍由调度统一指挥, 调度员的命令则直接送变电站, 由值守人员或操作队完成操作;变电站的上行信息直接送调度端系统。此模式特点对原有模式改动不大, 各受控站基本按原模式运行。

鉴于下关集控站是大理供电局建成投产的第一座集控站, 且其职责繁重, 各受控站适应起来也需要一段时间, 因此管理模式变动不宜过大, 在投运后暂时采取了集中控制的模式。

4 集控站微机监控系统设计中的常见问题

4.1 监控系统和五防闭锁系统的有机结合

目前新郑供电局各变电站都是监控系统与微机五防闭锁装置分别装设, 没有实现装置间的资源共享。实现集控操作后, 对操作的可靠性要求更高。因此解决微机监控系统与微机五防闭锁系统的有机结合, 达到采集信息共享、操作直观、简单易行就成为一个重要课题。

4.2 集控站内信息共享及信息源唯一性

新郑集控站信息的来源主要有微机监控系统、保护系统、图像监控系统、故障录波装置、无功自动调节装置、直流监视系统等。如何保证信息源的唯一性和信息的可集成性等问题, 应该在集控站的自动化系统设计时就充分考虑, 包括信息对象的字段属性、字段长度、流动方向、获取的权限等。因此, 在不影响自动化系统可靠性的基础上, 开发必要的信息管理系统也势在必行。

4.3 监控系统与图像监视系统的结合

集控站要对各受控站断路器进行遥控操作, 但实际命令是否执行下去、执行是否正确往往很难判断。这时候对该断路器及其相关量的“遥视”信息进行分析就能很快作出判断。监控系统与图像监视系统的结合可以实现两系统的互动, 各自发挥其优势弥补其缺点。而目前各受控站还未装设有“遥视”信息系统。

4.4 监控系统和集控站仿真培训系统有机的结合

无人值班变电站实现集控以后, 集控站值班员同时也是下关变运行值班员, 即具有双重身份, 可以借助值班员仿真培训系统 (STS) 来培训值班员的值班水平, STS 系统将变电站实际运行工况与其仿真系统进行对照, 也很容易及时的发现变电站运行隐患。随着集控站的值班和管理水平的进一步提高, 在集控站中装设STS 系统将成为必要。

5 集控站综合防误操作系统方案研究

在集控站方式下, 运行方式较单站方式有了很大的变化, 对主站、子站及主站与子站之间的通讯等三方面的防误功能提出了新的需求。

5.1 集控主站的防误功能

(1) 应能显示各子站的一次主接线图, 能方便地实现操作票模拟预演功能, 要在显示屏上集中或分屏显示各个子站的状态。

(2) 应具备各子站的五防闭锁逻辑判断功能, 在主站装置上可对任意子站的操作任务进行模拟预演, 检验操作票是否正确, 并可传送至电脑钥匙, 具备本地和远方两种传输方式。

(3) 应具备对位功能, 主站和子站应能实时在线对位、自动显示设备状态变化, 保持主站与子站设备状态上的一致性, 为防误逻辑判断提供保证。

5.2 集控子站的防误功能

(1) 应具备完善的微机防误功能。

子站内应配置符合站内实际情况的防误锁具, 倒闸操作符合五防原则。

(2) 子站装置与当地监控应能完善结合。

可与当地监控交换设备的虚实遥信, 可实现对监控系统的操作实施闭锁。

5.3 主站与子站的通讯功能

(1) 应能利用集控站提供的通讯条件, 如局域网, 串行接口直接连接 (RS232C, RS485) , 内部电话网, 公共电话网等方式实现主站与子站的通讯。

(2) 应能保证主、子站间信息的可靠传输。

(3) 应具有一定的实时性, 主子站间信息传送时间与电力调度通讯要求相近。

6 结语

远程自动化系统 第8篇

随着电力系统自动化技术的不断发展,综合自动化系统作为调度自动化系统的站端数据采集控制设备,其技术性能指标决定了调度自动化系统能否安全、高效运行。但综合自动化系统技术复杂、设备生产制造厂家繁多,存在技术上多样性以及调度专用通信规约兼容性问题。因此,在综合自动化系统投运前必须进行系统功能、性能调试,检验系统是否满足技术规范要求。

1 现状分析

传统的综合自动化系统调试方法主要是通过模拟主站软件模拟变电站自动化设备在实际工作中的情况来进行测试。在测试时,由于调度主站端与变电站自动化设备之间未建立通信连接,因此需要测试人员亲自到变电站自动化设备厂家进行测试,存在以下不足:模拟主站在响应时间、问答方式等方面无法完全模拟真实主站,使测试条件无法与实际工作的情况一致;必须测试人员到厂家进行测试,测试人员遇到复杂问题需要处理时,可能需要往返几次进行操作;由于验收项目多,验收方法复杂,不同测试人员的测试验收质量不能完全一致。

基于上述的原因,调试后的综合自动化系统在投运时往往依然存在大量问题,甚至与调度EMS系统无法正常通信,严重影响工程进度、调试质量,甚至影响到调度EMS系统正常运行,危及电网安全。

因此,设计一套基于3G无线通信技术的自动化远程调试系统,在站端综合自动化系统与调度EMS系统之间建立一条基于公网的无线宽带通道,利用调度EMS系统调试厂站对投运前的综合自动化系统进行实时在线功能、性能调试尤为重要。

2 系统构成及工作原理

系统结构如图1所示。

数据通信流程:变电站综合自动化系统通信单元(RTU)通过串口或网络与子站安全网关相连,安全网关基于电力调度数字证书对数据进行身份认证、协议封装加密后通过3G网络发送到主站安全网关,再对数据进行身份认证、协议封装解密、安全隔离等措施后通过串口或网络与主站EMS系统主站连接。

Parlading报文分析工作站作为第三方报文分析系统,对通道的报文信息进行实时监视、记录;并可以与变电站内综合自动化系统报文记录工具及调度EMS系统通道报文监视工具所录报文进行对比,分析通道误码率,在线监测3G通道通信质量。

3 安全防护措施

自动化远程调试系统通过在远动通信通道中加装安全网关,采用网络隔离、身份认证、传输加密、权限受控等措施来进行公网安全防护。

3.1 非网络连接方式

将电力系统内网与传输远动数据的公网进行网络隔离。系统实现主站与子站之间的网络隔离,在前置机与安全网关以串口方式专用协议通信,它意味着硬件连接非网、软件没有采用TCP/IP协议,因此其有很强的安全性。

3.2 身份认证

在远动通信通道建立的过程中进行基于调度数字证书的身份验证。系统采用电力调度专用数字证书进行身份认证,对远方终端进行身份鉴别,同时向远方终端表明自己的身份,通过IKE协议双方提供自己的证书,以验证身份是否信任。或者可以选择硬证书或文件证书解决身份认证的问题。

3.3 加密

所有通信数据采用密文传输,保证数据的机密性、完整性、不可否认性。系统支持3DES、AES、Serpent、Twofish、Blowfish数据加密算法,对传输的数据进行强有力的加密,防止数据中途被窃获或篡改,使用MD5/SHA1散列算法和数字签名来保证数据的完整性。

3.4 使用安全协议

采用IPSEC安全协议实现数据通信。IPSEC提供以下3种不同的形式来保护通过公有或私有IP网络来传送的私有数据:

(1)认证:可以确定所接受的数据与所发送的数据是一致的,同时可以确定申请发送者在实际上是真实发送者,而不是伪装的。

(2)数据完整:保证数据从原发地到目的地的传送过程中没有任何不可检测的数据丢失与改变。

(3)机密性:使相应的接收者能获取发送的真正内容,而无意获取数据的接收者无法获知数据的真正内容。

3.5 针对电力专用通信协议进行完整的协议分析

采用电力系统专用通信协议分析,并增添各种通信协议的分析(佛山供电局采用DNP3.0通信规约),从而进一步体现设备的电力系统专用性。根据通信连接建立的状态,以及包结构的正确性,对通信的数据包加以分析,校验并控制传送数据,生成日志记录数据通信的情况。

3.6 设置防火墙

设置适当的防火墙规则,可以控制外网对内部子网的访问。防火墙拦截PPP链路上一切非IPSEC-VPN数据包,防止移动客户的未授权操作。

4 总结与推广

基于3G无线通信技术的自动化远程调试系统的应用,解决了自动化调试过程中变电站综合自动化系统无法与调度EMS系统安全实时互联的难题,极大地提高了变电站综合自动化系统调试工作的质量与效率。3G通信具备覆盖面广、高速、灵活的优势,可以突破传统MODEM模拟通信只能采用1200bps波特率的限制,使综合自动化系统通信装置串行通信波特率可以提高到19200bps,有效地提高了数据传输的效率。此外,基于3G无线通信技术的自动化远程调试系统还可以应用于变电站新建工程中作为临时远动通道,不但可以提高新建变电站自动化设备测试验收效率,而且可以大量节省租用电信公司临时通道的费用。

自2011年初至今,佛山供电局自动化部门已经在220kV鹅村变电站新建工程,110kV永平、兴良、寿山变电站新建工程,500kV顺德站远动机技术升级改造工程,220kV紫洞站综自改造工程以及其它各电压等级变电站综合自动化系统远动通信规约升级改造等一系列的工程调试中成功应用了3G无线通信自动化远程调试系统。该系统的成功应用,节省了大量的人力、物力,并在质量控制与技术管理方面起到不可忽视的作用。

参考文献

[1]M.R.Karim.3G移动网——W-CDMA和Cdma2000,MohsenSarraf[M].粟欣,译.北京:人民邮电出版社,2003

远程自动化系统 第9篇

1 地县一体化远程WEB浏览方式的必要性

随着国网公司“三集五大”体系建设的不断深入, 目前潍坊市供电公司范围内的所有变电站均已经部署完成电力调度数据网, 实现了调度数据网的“全覆盖“, 同时辖区内所有的变电站均已实现了实时业务上传至潍坊地调的功能, 潍坊市供电公司根据“责任分区、信息分流”的原则, 通过部署远程工作站, 实现了对辖区内的所有变电站的集中监控, 满足了“大运行”方式下对电网调度运行、变电设备集中监控的要求。调度数据网的建成, 满足了电网数据的网络化传输的要求。地县一体化大运行方案实施后, 调度自动化EMS系统采用“集中部署, 远程共享”的安装方式, 同时随着“大运行”方案的深入开展, 县调原来独立配置的EMS系统将逐步退出运行。在“大运行”体系下, 各个县调采用部署安装远程工作站的形式, 为调度员提供调度自动化EMS系统的应用, 执行调控职能。地县一体化大运行方案运行后, 给县调相关人员对电网相关数据的查看带来了不便之处, 因此实现对地调WEB系统的远程访问成为必要。

2地县一体化远程WEB浏览实现的基本要求

调度自动化系统的安全、稳定、可靠的运行是整个电网安全生产的基础保障。同时根据调度自动化系统业务交互需要遵循—“网络专用, 安全分区, 横向隔离, 纵向加密”的原则, 因此实现远程WEB浏览需要满足调度自动化网络安全的要求。

3 地县一体化调度自动化系统远程WEB浏览方式的实现方案

名词解释

服务端:主要实现从实时系统中获取实时数据信息, 为客户端的请求提供数据。

客户端:根据参数从服务器中获取实时数据并动态显示, 包括电流值、电压曲线、系统负荷等。

NAT: (Network Address Transiation) 网络地址转换, 通过网络地址转换能有效地避免来自网络外部的攻击, 隐藏网络内部的计算机, 提高网络信息的安全性。

“大运行”方案实施前调度自动化系统WEB功能实现组网结构

说明:大运行方案实施前, 所有的县公司均为独立主站模式, 因此县调的WEB浏览方式只是限定在县调区域内的办公内网用户。

4 基于管理信息网的地县一体化远程WEB浏览方式

利用地县一体化配备的管理信息网, 可以实现县调用户访问地调自动化系统的目的, 在县调侧部署防火墙装置, 通过防火墙的NAT地址转换作用, 将地调安全Ⅲ区的地址转换为县调公司内部的网段地址, 实现县公司内部所有的办公内网机器均能访问地调WEB系统。

县调侧网络硬件设备配备原则

防火墙

在设计方案中, 充分考虑公司的调度自动化远程WEB浏览业务的承载能力, 在地调侧部署安装千兆防火墙, 县调侧的管理信息网部署安装千兆防火墙, 满足内网多用户同时访问WEB服务器的浏览速度响应需求。

管理信息网交换机

目前地县一体化管理信息网主要承载调度录音电话、远程WEB浏览等相关功能, 业务处理量较大, 在配备的管理信息网交换机时, 建议配备千兆交换机, 方便扩展使用。

地县一体化远程WEB浏览防火墙安全策略配备方式

根据电力调度自动化系统对二次安全防护的要求, 对远程WEB浏览的WEB服务器的8000端口开发http服务, 其他的系统服务均不得放开, 确保调度自动化系统的网络安全性, 防止因为策略放开较多造成系统安全运行的不稳定性, 在业务部署测试阶段可以开放防火墙的telnet和ping服务, 在业务测试完毕后将该两项的业务关闭。网络的主要描述如下。

(1) 、地调侧的调度自动化系统设备IP网段地址为:10.37.*.* (因涉及网络安全, 后面的地址未写明, 下同) 。

(2) 、县调管理信息网的设备IP地址为:10.140.*.*。

网络通过路由器及相关的网络设备进行连接, 要实现10.140.*.*网段通过办公内网访问10.37.*.*。

地调侧防火墙业务的配置

由于地调侧WEB服务器对应的访问用户较多, 因此如果在地调侧进行相应防火墙的策略配置, 会造成地调侧防火墙运行负荷的集聚上升, 不利于系统的安全运行, 因此本方案的实现中采用的是“分布式”策略部署形式, 地调侧防火墙不进行任何策略的配置。

县调侧防火墙及相关业务的配置

NAT源地址转换的主要应用情况:由网络系统中的内部网络主动发起, 要求访问外部网络的相关请求业务;

根据网络结构及相应的用户需求, 使用NAT地址转换的主要作用是实现县调的用户能够通过防火墙对地调自动化WEB服务器实现访问, 因此需要使用NAT地址转换中的源地址转换功能。

源地址转换功能配置的实现机理主要是内部网络发起请求, 要求访问外部网络的服务, 对于县公司的用户而言, 每一个县公司可以看做是一个内部局域网络, 地调的自动化系统可看做相对的外部网络服务。

在对防火墙的相关策略进行配置时, 需要特别注意对县调范围内IP地址子网掩码的规划, 确保网络出口的“唯一性”, 防止因为IP地址规划的原因造成安全分区间的网络互通。

防火墙的主要配置关键点

对于要开发的县级电网的内部所有用户, 要实现其在办公内网上能够访问地调WEB系统, 首先要使用防火墙的静态地址转换, 将县级电网的办公内网地址 (10.140.*.*) 转换为地调WEB系统的地址 (10.37.*.*) 。

要对防火墙的静态路由地址进行相应的配置, 需要使用两条的静态路由, 其中一条路由为县级公司的办公网, 设置为0.0.0.0/0, 这样设置的目的是对所有的办公内网的地址开放访问;第二条的下一跳地址设置为县级公司的管理信息网的网关地址, 同时对其使用32位子网掩码, 设置32位子网掩码的目的是仅仅限定一个管理信息网地址访问服务器, 提高网络安全的可靠性。

地县一体化远程WEB浏览方式实现的意义

地县一体化远程WEB浏览方式的实现, 开放了调度自动化系统的访问权限, 提供了相关用户查看电网运行实时数据的有效途径。地县一体化远程WEB浏览方式, 不需要额外增加相应的服务器硬件设备, 充分利用现有网络的基础上, 达到了经济高效的目的。

5 结束语

本文从“大运行”的角度结合地县一体化调度自动化的远程WEB浏览实现方式方面介绍了基于管理信息网的调度自动化远程WEB浏览方式在县局自动化工作中的应用, 对今后“大运行”体系中调度自动化系统地县一体化深入应用的建设和B/S方式下的远程WEB浏览工作开展提供了相应的借鉴作用。

远程自动化系统 第10篇

2008年11月,全国首家省级500 k V变电站集控自动化系统,在湖南省超高压管理局正式投运。500 k V变电站无人值班+集中监控新型管理模式,在湖南省电力公司也相伴实施。该集控自动化系统到各500 k V变电站,采用了2个IEC104远动规约的E1专用通道。预计到2015年截止,湖南境内500 k V变电站的数量将由当前的14座增至31座(其中许多站分布比较偏远),均要求接入500 k V集控自动化系统。

另外,由于500 k V集控自动化系统需采集远动信号量大,将高达5 000点/站,平时难免不出现少量远动信息需修改现象如:需修改子站通信工作站中某个信号的名称描述、点号、设置SOE、配置事故总信号及遥测系数等。该类型缺陷处理简单,所需时间很短(可能只需几分钟),而派车、派人去子站现场常规处理模式,舟车劳顿时间远大于实际处理缺陷时间。显然,常规维护模式已不能适应新的运行维护模式,最严重状况下,因主站不能及时复归异常通信工作站装置,导致各级调度主站可能出现监控中断事故,不利电网安全稳定运行。查阅相关文献[1,2,3,4,5,6,7,8,9],国内在远程维护方面做出了一定研究,但500 k V变电站自动化系统实时远程维护的实现,仍需作进一步探讨和试验。

1 远程维护系统构成

该维护系统能够实现在主站远程维护子站远动管理机、后台工作站等自动化设备。整个远程维护系统由主站侧和子站侧两部分组成。对于主站侧而言,将维护工作站接入在集控主站前置数据采集网,就完成了主站内维护子网搭建工作。从图1可以看出,维护业务数据从维护工作站->前置数据采集网->远动E1网桥->SDH光纤通信网->目标子站。

同时,子站侧维护子网搭建也比较简单。首先,增置一台维护子网专用交换机(工业级);其次,在综自后台机(维护)工作站上新增一块100 M网卡(便于远程维护综自后台服务器);最后,再通过五类双绞网络线,将通信工作站(至集控的LAN口)、维护后台服务器新增LAN口和E1网桥LAN口,分别接入维护交换机,且将上述设备网卡的IP地址/子网掩码应设置为同一网段,从而构成子站维护子网。具体如图2所示。

2 具体实现

2.1 软件维护功能

目前,500 k V综自系统厂家的通信工作站均配备了专用调试、维护软件,本次仅需结合远程维护特点,在其原有基础上,再适量修改、增加部分功能,具体如下:

(1)根据相关反事故技术措施要求(遥控操作须双人双机操作),故本维护软件需屏蔽遥控功能,防止维护过程中出现遥控误出口。

(2)增加通信工作站远程装置运行日志、实时远动报文监视、通道工况监视、遥信(测)人工置数等功能。

(3)在集控主站维护工作站上(笔记本),利用Xmanager软件(运行在Windows平台上的X Server软件,通过SSH安全协议,能把远端Unix/Linux桌面无缝地带到Windows上,运行远端的X应用程序),直接操作远程子站综自系统Unix维护工作站,完成查看、修改程序及数据库参数等操作工作。

2.2 通信工作站远程复归

通信工作站出现异常后,需及时复归通信工作站,以防调度(集控)端监控中断,形成电网事故隐患。当通信工作站部分通讯程序可能已“跑飞”(异常),但相应程序未能自动复归,此时若采用专用维护软件远程进行复归,已不能与其建立通讯连接,故无法对其进行“软”复归操作,只能通过第三方的手段来实现装置复归操作(硬复归)。

2.3 通信工作站装置远程断电复归

(1)远程“冷复归”实现原理

对于该通信工作站远程断电复归主要分为两个部分组成:其一,在集控自动化系统和相应子站通信工作站中增加2个“遥控”点号,每台通信工作站远程复归均有唯一1个“遥控”点号;其二,在子站公用测控装置上为每台通信工作站分别增加二次遥控复归回路,即在该相应遥控开出回路中串接一个220 V中间继电器工作线圈,再利用该中间继电器的一对动断触点来控制通信工作站装置电源。

具体思路:当子站一台通信工作站出现异常,且集控主站监视到通信工作站异常告警信号后,需对其进行远程复归操作。在集控主站侧成功下达遥控复归命令几秒钟后,子站通信工作站收到集控主站遥控命令,通过站控层网络向公用测控装置转发主站遥控命令,当公用测控装置收到相应遥控命令后,闭合相应动合触点(此动合触点保持时间设置为1 s),此时中间继电器(1ZJ)也捕获到该变化信息,同时打开其动断触点(1ZJ),使得远动装置+110V电源失电,实现了集控主站远程“冷复归”异常通信工作站的功能。具体原理如图3所示。

子站侧远程复归回路电流路径为:从+KM1(直流控制母线正极)->公用测控装置的遥控动合触点(此时已闭合)->中间继电器1ZJ的电流线圈->-KM1(直流控制母线负极);中间继电器1ZJ的电流线圈励磁后,会打开其动断触点1ZJ;此时,另外一条支路的电流路径:从+KM2->1ZJ(一对动断触点)->通信工作站->-KM2(+KM,-KM为通信工作站装置电源),会出现中断,动断触点1ZJ会打开动断触点,从而使得通信工作站装置失电。

选择该方法,中间继电器动断触点长期有电流,容易造成该触点老化,运行一定时间后,可能造成该触点接触不良,引起通信工作站频繁误复归,因此需定期更换该中间继电器。另外,该方法比较容易施工,不需厂家等第三方技术支持,且实施成本也相对较低。

(2)通信工作站装置硬件“看门狗”强制复归

通信工作站作为工控系统均具备硬件看门狗功能,该功能是利用一个定时器电路,定时输出连接到电路的复位端,程序在一定时间范围内对定时器清零(俗称“喂狗”),因此程序正常工作时,定时器总不能溢出,也就不能产生复位信号。正常情况下,如果程序出现故障,定时周期内未复位看门狗,就使得看门狗定时器溢出,产生复位信号并重启系统。若看门狗设计复归逻辑不合理,或对部分系统故障无法识别时,看门狗就有可能不能自动复归系统,尤其对于多任务、多进程系统更是如此。因此,将看门狗电路芯片的复位引脚引到装置外面,并外接光隔离器(防止外部干扰引起的误复归),借鉴上述远程“冷复归”实现原理,同样可以实现远程复归通信工作站功能。

具体思路:当子站一台通信工作站出现异常,集控主站监视到通信工作站异常告警信号后,需对其进行远程复归。对子站侧而言,当正常工作通信工作站收到集控主站遥控命令后,通过站控层网络向公用测控装置转发主站遥控命令,随后公用测控装置收到相应遥控命令后,闭合相应动合触点(将此动合触点保持时间设置为1 s),此时光电隔离装置220 V回路导通后,相应弱电电路也随之导通,看门狗复位电路导通,通信工作站CPU及部分芯片内存数据得到清除,实现了主站远程“冷复归”异常通信工作站的功能。具体原理如图4所示。

选择该方法,看门狗复归电路的光电隔离装置异常后,可能造成通信工作站频繁重启或不能远程复归(光隔装置),因此也需定期检测和更换该光电隔离装置。另外,通信工作站硬件看门狗复位电路引脚,通常没有引到装置外面,实施过程中需厂家对相关电路板件进行相关处理,尤其对于已运行设备需重新改造方可,因此实施起来比较困难。

(3)其他方面

通过上述分析,可以实现远程硬复归通信工作站,我们建议对目前能够正常工作的通信工作站(即不经常出现异常或闭锁现象)暂不增加上述远程硬复归功能改造,毕竟增加了一部分环节,间接降低了通信工作站的可靠性;对于常出现异常或闭锁的通信工作站,可以采用上述方法进行相关改进,以便提高电网的安全可靠性。

鉴于我们已实施远程维护技改的3个变电站,均为2008年初投运的500 k V变电站,设备状况良好,出现通信工作站异常现象比较少,故暂未进行通信工作站装置远程“断电”或“看门狗”复归改造。

3 现场测试及效果检查

从2008年7月~2009年4月,在湖南省超高压局500 k V集控主站多次对子站实现远程维护工作,其中包括远动信号名称描述、点号、SOE设置、事故总信号遥测系数查看(或修改)以及实时报文监视等等,并取得了实效,维护平均时间由100 min以上(最近变电站往返车程时间,需100 min以上)减少到6.5 min,创造了一定的社会效益和经济效益,大大提高了工作效率,降低了维护成本。

通过表1分析可以看出,常规维护耗时长、维护成本高,远程维护成本很低,极大地减少了500 k V变电站自动化系统运行维护的成本,按当前的14个变电站计算,相比之下每年可以节省47.6万元,经济效益显著。

4 结论

随着500 k V电网规模日益扩大和500 k V变电站无人值班+集中监控新型管理模式的推广,有效地管理、维护好500 k V变电站自动化系统,将成为综自系统日后运行维护环节的新课题。“500 k V变电站自动化系统实时远程维护方法研究”为湖南省超高压局2008年度技术革新项目,自500 k V宗元变等3座变电站采用了上述远程实时维护方法8个月以来,节省不少人力、物力,且又大大缩短了缺陷处理时间,创造了一定的社会和经济效益。鉴于此,湖南省电力公司已制定计划其他辖区500 k V变电站推广本远程实时维护方法。

摘要：利用IEC60870-5-104远动规约支持TCP/IP网络协议和其他现有资源,实现了在集控自动化主站实时远程维护500 kV子站智能设备,包括远动通信工作站、后台服务器等。通过在500 kV变电站自动化系统和集控主站分别搭建远程维护子网,结合2 M专用远动通道,实现了远程实时维护子站自动化设备,特别实现远程遥控复归异常远动通信工作站。该维护方法有效提高缺陷处理及时性、相关设备利用率,在湖南省500 kV电网得到推广。

关键词：远程维护,变电站自动化系统,集控自动化系统,IEC60870-5-104

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远程自动化控制特点分析 第11篇

摘要:对110kv及以上电压等级变电站,以服务于电力系统安全、经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用,为新的保护和控制技术采用提供技术支持,解决过去能解决的变电站监视、控制问题,促进各专业在技术上、管理上配合协调,为电网自动化进一步发展提供基础,提高变电站安全、可靠和稳定。

关键词:变电站 自动化 特点 分析

1 概述

对110kv及以上电压等级变电站,以服务于电力系统安全、经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用,为新的保护和控制技术采用提供技术支持,解决过去能解决的变电站监视、控制问题,促进各专业在技术上、管理上配合协调,为电网自动化进一步发展提供基础,提高变电站安全、可靠和稳定运行水平。如,采集高压电器设备本身的监视信息,断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态等;采集继电保护和故障录波器等装置完成的各种故障前后瞬态电气量和状态量的记录数据,将这些信息传送给调度中心,以便为电气设备的监视和制定检修计划、事故分析提供原始数据。对新建变电站取消常规的保护、测量监视、控制屏,全面实现变电站综合自动化,实现少人值班逐步过渡到无人值班;对老变电站在控制、测量监视等进行技术改造,以达到少人和无人值班的目的。

对35KV及以下电压等级变电站,以提高供电安全与供电质量,改进和提高用户服务水平为重点。侧重于利用变电站综合自动化系统,对变电站的二次设备进行全面的改造,取消的保护、测量、监视和控制屏,全面实现变电站

综合自动化,以提高变电站的监视和控制技术水平,改进管理,加强用户服务,实现变电站无人值班。

2 变电站综合自动化要实现的目标

变电站综合自动化要实现:

2.1 随时在线监视电网运行参数、设备运行状态;自检、自诊断设备本身的异常运行,发现变电站设备异常变化或装置内部异常时,立即自动报警并闭锁相应的出口,以防止事态扩大。

2.2 电网出现事故时,快速采样、判断、决策,迅速隔离和消除事故,将故障限制在最小范围。

2.3 完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传,保证自动和遥控调整电能质量。

3 变电站综合自动化的内容

变电站综合自动化应包括两个方面:

3.1 横向综合:利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起,替代或升级老设备。

3.2 纵向综合:在变电站层这一级,提供信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能,增加变电站内部和各控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术,在控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术,在控制中心实现对变电站控制和保护系统进行在线诊断和事件分析,或在变电站当地自动化功能协调之下,完成电网故障后自动恢复。

变电站综合自动化与一般自动化区别在于:自动化系统是否作为一个整体执行保护、检测和控制功能。

4 变电站综合自动化系统的特点

变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。同传统变电站二次系统不同的是:各个保护、测控单元既保持相对独立,(如继电保护装置不依赖于通信或其他设备,可自主、可靠地完成保护控制功能,迅速切除和隔离故障),又通过计算机通信的形式,相互交换信息,实现数据共享,协调配合工作,减少了电缆和没备配置,增加了新的功能,提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。

4.1 功能综合化。变电站综合自动化系统是各技术密集,多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。它是建立在计算机硬件和软件技术、数据通信技术的基础上发展起来的。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。微机监控子系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏和变送器柜、远动装置、中央信号系统等功能;微机保护子系统代替了电磁式或晶体管式的保护装置;微机保护子系统和监控系统相结合,综合了故障录波、故障测距、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统的功能。

4.2 分级分布式微机化的系统结构。综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机或微型计算机组成,采用分布式结构,通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各子系统连接起来,构成一个分级分布式的系统。一个综合自动化系统可以有十几个甚至几十个微处理器同时并行工作,实现各种功能。

4.3 测量显示数字化。用CRT显示器上的数字显示代替了常规指针式仪表,直观、明了;而打印机打印报表代替了原来的人工抄表,这不仅减轻了值班员的劳动强度,而且提高了测量精度和管理的科学性。

4.4 操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化,使原来常规庞大的模拟屏被CRT屏 幕上的实时主接线画面取代;常规在断路器安装处或控制屏上进行的分、合闸操作,被屏 幕上的鼠标操作或键盘操作所取代;常规在保护屏上的硬连接片被计算机屏幕上的软连接片所取代;常规的光字牌报警信号,被屏幕画面闪烁和文字提示或语言报警所取代,即通过计算机上的CRT显示器,可以监视全变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。

4.5 运行管理智能化。智能化的含义不仅是能实现许多自动化的功能,例如:电压、无功自动调节,不完全接地系统单相接地自动选线,自动事故判别与事故记录,事件顺序记录,制表打印,自动报警等,更重要的是能实现故障分析和故障恢复操作智能化,实现自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复等功能,这对于提高变电站的运行管理水平和安全可靠性是非常重要的,也是常规的二次系统所无法实现的。变电站综合自动化的出现为变电站的小型化、智能化、扩大设备的监控范围、提高变电站安全可靠、优质和经济运行提供了现代化的手段和基础保证。它的运用取代了运行工作中的各种人工作业,从而提高了变电站的运行管理水平。

变电站综合自动化是实现无人值班(或少人值班)的重要手段,不同电压等级、不同重要性的变电站其实现无人值班的要求和手段不尽相同。但无人值班的关键是通过采取种种技术措施,提高变电站整体自动化水平,减少事

故发生的机会,缩短事故处理和恢复时间,使变电站运行更加稳定、可靠。

5 变电站自动控制的优点

远程自动化系统 第12篇

在钢铁生产中, 生产线上钢铁产品的品质优劣直接取决于生产线对生产过程中的各类设备信息、生产信息、工艺信息等的实时掌握和及时处理情况。要解决这一问题, 就需要对生产线上的各类信息进行实时监控管理。我国钢铁企业大部分建于20世纪五六十年代, 主体生产工艺设备比较落后, 经过近期技术改造和新建部分车间和生产线, 基础自动化和过程自动化水平有了显著提高, 但与先进国家相比还有相当大的差距[1]。在现有信息交互设备中通常是以PC机作为终端, 在许多场所, 特别是在工厂车间环境中存在投资大、功能冗余、操作困难、抗干扰性差等问题, 因而难于推广应用。本文根据生产线实际工作环境的需要, 提出了一种基于专用装置的钢铁自动化生产线监控管理模式。钢铁自动化生产线的监控和管理是通过信息采集设备和监控软件, 综合运用自动化技术、信息技术、计算机技术、生产加工技术和现代管理科学, 从生产过程的全局出发, 通过对生产活动所需的各种信息的集成, 集控制、监测、优化、调度、管理、经营、决策于一体, 形成一个能适应各种生产环境和市场需求的、总体最优的、高质量、高效益、高柔性的生产线监控管理系统, 以达到提高生产线生产效率, 降低成本, 增加经济效益的目的。

本文研究的基于专用装置的钢铁自动化生产线监控管理模式充分利用信息化、网络化、智能控制等先进技术[2], 可有效的对生产设备、生产过程进行监控, 辅助生产管理, 并根据采集的实时信息可及时预测生产过程中可能发生的异常情况, 指导有关人员及时采取措施避免事故的发生, 保障生产的正常进行, 达到事前预防维护、事发及时发现及时处理的效果。

1 钢铁自动化生产线监控系统结构

钢铁自动化技术作为自动化在钢铁行业的应用技术, 其发展轨迹既遵从自动化学科自身的发展规律, 也与钢铁工业的发展, 包括工艺路线演化、制造装备的更迭、生产流程和组织方式的改革和进步等密切关联。参照国际标准化组织ISO对冶金企业自动化系统划分的六级结构和钢铁自动化生产线控制系统的功能和监控的对象类别, 将系统划分为三大部分:设备监控管理系统、过程监控系统、生产监控管理系统, 如图1所示。

1.1 设备监控管理系统

对于生产企业而言, 生产设备是企业赖以生存的物质基础。生产活动的稳定进行和生产设备的效能得到充分的利用依赖于对设备资产进行有效的管理和维护。这是企业管理的重要内容。钢铁自动化生产线监控系统的设备监控管理系统是将ISO冶金自动化分级的L0级数据检测与执行和L1基础自动化结合起来, 实现对设备的管控一体化, 其主要功能为: (1) 根据设备的实时状态信息对设备进行状态维修管理。强化设备维护管理、确保设备完好率、最大限度降低设备故障率、减少设备维护成本、规范作业流程、提高设备的综合利用率 (Overall Equipment Effectiveness, OEE) [3]。根据智能化仪表记录的各种性能信息, 制定正确的、最优的维修计划, 并能对设备的检点维修状况进行动态管理, 防止设备未及时检修造成资源的跑冒滴漏现象发生。整理和规范管理基础数据资料、建立起适应今后发展的设备维护管理模式, 在企业的经营管理中占有不可替代的重要地位。 (2) 对设备生产状态进行实时监控。能够根据实时状态信息编制生产计划、制定生产工艺, 使得设备生产能力趋于平衡, 增加经济效益;根据生产过程监控系统发出的指令, 及时对设备工艺参数进行动态调整。

1.2 过程监控系统

过程监控系统的主要功能是根据生产工艺和相关的数学模型对自动化生产线上的各机组和各设备进行优化设定, 以使设备处于良好的工作状态, 并能够获得良好的产品质量。过程监控系统根据任务功能的不同可以分为四个模块:数据采集和轧件跟踪子系统、过程监控子系统、轧机控制子系统和实用工具子系统。

1.3 生产监控管理系统

钢铁自动化生产线生产监控管理系统管理范围主要是从上层管理系统将合同订单划分到生产线开始, 然后对下发的合同订单任务进行处理、质量设计、制定生产计划、协调各生产工序、收集生产实绩、对库存和质量进行管理。

生产监控管理系统的功能主要包括生产任务管理、生产信息收集并形成技术信息和质量管理。钢铁企业作为制造型企业, 它的目标就是以生产出的钢铁产品作为自己的盈利和生存手段, 它必须用最少的资源消耗, 获取最大的增值。资源的获取、转换和分配是通过它的计划与控制来完成的。编制满足需求数量和交付期的计划, 监督和控制该计划的实现;并且所编制的计划使企业在满足需求的前提下, 资源的分配最合理和消耗最少、生产是最经济的, 就是成为现代钢铁企业的核心。

2 基于专用装置的钢铁自动化生产线监控管理模式

钢铁自动化生产线具有连续化、高速化、大型化和智能化等特点, 生产线上的各工序联系紧密, 所以实际生产过程中的某些不可预测性因素 (如生产计划变更、设备故障和产品质量问题等) 会造成严重生产事故, 使企业遭受巨大损失。而造成这些问题的一个主要原因是管理人员没有在各种因素发生的第一时间获取准确、及时的相关信息, 从而不能做出有效、迅速的响应, 及时对现场生产加以调整, 以确保整个自动化生产线的正常运行。有效解决这一问题的方法就是对生产过程产生的信息进行系统共享、跟踪与监控。本节采用专用装置对高速、连续的钢铁自动化生产线进行监控管理, 将生产线上的各种功能有机地集成, 使其信息共享, 这样能够使系统或操作员在较短的时间里对生产线上的信息进行快速、全面的了解, 并且可以根据实时生产信息实施生产的动态调度或者工艺参数的动态调整, 能够在正确的时间将正确的信息传递给正确的人或应用系统。

2.1 专用装置功能

专用装置是钢铁自动化生产线控制系统信息集成和交互的枢纽。生产部门对钢铁自动化生产线上的各种制造活动及其所涉及的人员、设备、物料等各种资源信息的掌控都需要专用装置的支持。根据专用装置在钢铁自动化生产线的功能需求可以划分为七个模块:中央控制模块、设备驱动模块、信号采集与控制模块、用户管理模块、系统管理模块、数据通讯模块、通讯协议模块, 如图2。

中央控制模块, 它包括硬件基本系统Boot模块和操作系统两部分, 其中硬件基本系统Boot模块主要完成硬件基本系统的Boot及引导操作系统;操作系统完成任务调度、存储管理、文件系统、TCP/IP协议栈等功能, 主要对用户信息发送、接收帧、层间原语、管理信息队形进行查询、并将控制信息传送给进程。

设备驱动模块, 完成对硬件的驱动功能, 实现软件对硬件的控制操作, 传递中央控制模块与通讯协议模块的控制信息和数据到网络接口模块。

信号采集与控制模块, 完成对开关量输入、输出信号的远程采集与控制。具体来说就是设备初始阀值的设置, 生产状态信息的采集与控制, 设备性能状态、负荷能力等实时信息的采集与控制等。

用户管理模块, 主要包括用户状态、显示和键盘模块, 接收来自用户的控制信息, 主要包括通讯的启动和完成、拨号、用户至用户的控制信令, 并完成为用户提供各种网络连接的补充业务功能。

系统管理模块, 完成对整个系统资源的管理, 包括系统初始化管理、任务管理、用户扩展管理、中断管理、时钟/定时器管理、任务间的同步与通信管理、分区管理、堆管理、I/O管理。

数据通讯模块, 为用户提供在各信道上的数据通讯功能, 完成各种协议的处理。同时联络远程的设备, 通过账号验证对远程设备进行配置管理。

通讯协议模块, 完成TCP/IP各层协议功能[4], 接收从广域网或局域网上传递过来的数据, 完成基本呼叫控制、各协议的解释、处理, 并将相应的控制指令和数据送到设备驱动部分或中央控制模块, 实现对等网络结构。

按照功能要求和自动化生产线的环境设计专用装置硬件结构, 整个装置由一块主控制板完成生产线各种信息的处理、显示和网络通信功能, 其主要包括机壳、主控制板、接口板、触膜屏、视频输入输出系统、外围存储系统等[5]。该专用装置采用高度集成化设计, 具有体积小、可靠性高、抗干扰能力强、操作简单, 并具有音视频通信等快速信息交互的能力。其硬件拓扑结构图如图3所示。

视频输入输出系统包括工业级LCD液晶屏、CCD数字摄像模块和一些控制按钮。LCD液晶屏由主控板驱动显示, CCD数字摄像模块安装在机壳前面板上, 通过双排插座与主控板相连接。外围存储系统包括USB接口、SD卡接口、SDRAM和Flash存储器, 用于监控数据的存储和嵌入式专用软件的更新。以太网接口用于连接到各种网络和作为下行通道。

该专用装置采用嵌入式应用软件来实现生产线数据采集、监控、故障诊断与通信管理功能。根据每个专用装置在钢铁企业生产线中工作任务的需要, 嵌入不同的专用应用软件来实现监控管理功能, 例如通过专有远程视频监控软件, 实现对自动化生产线各不同工序的集中监控管理功能, 可按轮巡或是指定方式查看生产线工序的视频画面;还可对车间生产线各工序的监视画面进行录像存储, 以供回放查看等。

2.2 钢铁自动化生产线信息管理结构模型

针对钢铁自动化生产线的特点, 参照美国先进制造研究机构AMR (Advanced Manufacturing Research) 于1993年提出的制造企业3层集成模型[6], 笔者提出基于专用装置的信息管理结构的纵向三层模型, 如图4所示。

(1) 管理层:主要是ERP、PDM、供应链管理 (SCM) 等系统。它的主要功能有:根据合同订单任务的分割向生产线发送工厂分派的生产任务 (包括任务要求、物料需求、工艺规程等) ;整理下层传送过来的生产线上的实时信息 (包括设备状态信息、设备故障信息、生产状态信息、各工序质量信息、任务完成状态信息等) , 并根据实时信息的分析结果做出有效、迅速的响应, 对设备进行状态维护或是对生产进行动态调整等等, 以保证生产活动的高效、安全、稳定进行。

(2) 执行层:位于执行层的信息系统强调计划的执行和设备之间的信息交互。按照管理层下达的生产计划和指令信息等要求, 专用装置依据设备实时性能对设备生产工艺参数进行设定;接收下层控制层采集的产品生产过程的实时信息, 应用专用装置嵌入的专用软件对信息进行分析处理。根据分析结果和生产过程的实时需要 (如生产工艺参数的动态调整) , 生产线上的各个设备对应的专用装置, 利用以太网和网络技术, 彼此之间可以直接进行文字信息甚至语音视频信息交互, 并可以通过对多个相关工序的工艺参数调整, 来保证产品的质量。

(3) 控制层:位于信息结构模型的底层, 主要负责信息的采集和设备的控制。通过现场总线直接与现场监控设备 (如传感器、变频器等) 相连, 对生产过程和设备进行实时监控, 并对实时生产数据进行采集, 由执行层传递给管理层。该层各种控制系统如可编程控制 (PLC) 、数据采集监视控制系统 (SCADA) 等实现设备的自动控制, 以保证生产出合格产品并采集实时生产数据。

由自动化生产线信息管理的结构树可知, 执行层是连接生产任务和底层设备的枢纽, 通过执行层可以将管理层的生产任务和工艺规程等生产信息下发到设备层进行生产, 同时可以将底下控制层的生产状态信息实时反馈到生产管理层面, 使得相应的信息传递到需要的人。

2.3 基于专用装置的钢铁自动化生产线监控管理模式

由信息集成框架可知, 专用装置在钢铁自动化生产线上的主要功能就是: (1) 对设备监控管理系统采集来的信息进行集成并分析, 将分析结果向生产管理系统传送或者转化为生产指令并在过程监控系统的各专用装置之间进行交互; (2) 接受生产管理监控系统下发的生产任务要求, 将任务要求转化成生产指令信息, 发送给设备监控管理系统进行生产操作。本节主要讨论了生产线设备的维修状况, 并利用专用装置收集的实时信息建立基于状态的设备可靠性概率模型, 为由基于时间的计划维修想基于状态的设备维修提供了依据;讨论了通过嵌入式软件实现生产过程中数学模型与智能控制相结合的运用;讨论了专用装置间的网络结构模型及其之间的信息交互。

2.4 人机监控界面

人机界面 (HMI) 是现代计算机控制系统的一个主要特点。在专用装置上, 采用大屏幕高分辨率显示器显示过程工艺数据, 画面内容丰富可以动态地显示数字、棒图、模拟表、趋势图等, 结合薄膜键盘、触摸屏、鼠标器、跟踪球等设备, 使得生产工、维护人员可以方便地进行操作。一般具有下列功能:

(1) 操作员可以在任意时刻通过HMI监视生产过程的参数, 包括过程变量、基准值、控制器输出值和反馈值等;

(2) 具有过程数据的实时显示和历史记录功能;

(3) 能够完成系统报警显示功能;

(4) 应用多媒体技术、使得画面更加生动活泼、还可以提供语音功能。

3 远程视频监控示例

由专用装置硬件结构图可知, 视频监控摄像头可以通过USB接口直接接到专用装置上, 则视频信息的传输和交互网络结构就是各专用装置的网络结构, 而视频信息也需要专用的嵌入式软件进行解码[7]。或者运用视频服务器与架设在钢铁企业自动化生产线上的网络摄像机之间直接建立连接, 将网络摄像机拍摄的视频画面传输到自动化生产线监控中心视频服务器上, 则也可以实现对指定车间自动化生产线摄像头架设点进行视频监控。如图5所示。

远程视频监控软件是用于冶金企业, 特别是钢铁企业自动化生产线的视频监视和管理;实现对生产线各工序的集中监控管理功能, 可按轮巡或是指定方式查看生产线工序的视频画面;对车间生产线各工序的监视画面进行录像存储, 以供回放查看等。

远程监控系统软件通过视频服务器与架设在自动化生产线上的网络化监控管理装置或网络摄像机之间建立连接, 将网络摄像机拍摄的视频画面传输到自动化生产线监控中心视频服务器上, 实现对指定车间自动化生产线上各工序区域范围内设备的运行状态进行视频的实时监控;同时, 本软件可以将各个网络摄像机的视频画面时行录像存储, 以供日后查看历史记录所用。

本系统为网络与视频流媒体应用, 要并行地对网络中数台摄像机发出请求, 接收、播放与存储视频, 为此系统中对视频处理部分采用了多线程方法。系统管理模块用于完成系统初始化, 动态生成主界面中的相关显示控件;设置车间自动化生产线工序、网络监视器参数, 录像存储参数, 以及用户参数、视频监视画面参数、网络连接重试次数的设置。

4 结论与展望

钢铁工业是国民经济的重要基础, 而钢铁自动化生产线监控是提高我国钢铁工业国际竞争能力的根本, 是实施成本动态控制、提高企业资金利用率、提高企业决策水平的重要工具。由于时间有限, 钢铁自动化生产线监控管理模式研究仅限于对监控管理系统的部分功能进行研究, 智能控制的运用和视频信息的实时交互仍然存在很多不足之处, 有待未来进一步完善与提高。基于状态的可靠性维修模型需要进一步的针对多状态情况进行建模研究, 以便为设备状态维修的实施提供更加可靠的依据。

参考文献

[1]孙彦广.冶金自动化技术现状和发展趋势[J].冶金自动化, 2004, 1:1-5.

[2]夏绪辉, 江志刚.冶金企业网络化制造系统[J].现代制造工程, 2006 (2) :17-20.

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[5]胡仁安.钢铁工业自动化的新技术[J].冶金自动化, 2001 (1) :1-11.

[6]赵宏达, 陆书文.集散控制系统在工业控制领域的应用[J].电站设备自动化, 2003, 2:13-14.