從廣義上講它應該稱為計算機監視系統(MCS)，習慣上稱為數據采集系統(DAS)。 所謂計算機數據采集系統，是以計算機為核心對生產過程進行全工況開環監視的系統，是發 電機組起停、.正常運行和事故工況下的主要監視手段。采用計算機對機組的現場信號進行數 據采集，利用計算機強大的計算和邏輯分析能力實現對機組的監視、提示、記錄等，可以為 運行操作提供指導，提高機組安全、經濟運行水平。

一、數據采集系統的發展概況

數據采集系統經歷了模擬顯示向數字處理、顯示、存儲發展的過程，大致可分為單元儀 表、組合儀表、組件組裝儀表、小型計算機、微機分散控制系統5個階段。在單元儀表階段 里，數據采集僅僅將現場數據作為獨立的參數供運行人員監視；組合儀表可以把多個同類參 數組合到一個顯示儀表上顯示，雖然大量節省了監視盤、臺的空間，但僅限于一些輔助及次 要數據；到了組件組裝儀表階段，已經具備了把多種不同的數據經過簡單計算顯示出來，但 遠未達到數據處理及儲存的水平。以小型機為宿主機的計算機系統應用到發電廠數據采集系 統中是革命性的變革，到了這個時期，數據的處理、顯示、存儲、打印構成了數據采集的基 本功能。利用計算機的高速處理能力完成事故記錄并計算機組的效率已經成為可能，但當時 受計算機硬件的限制，數據采集系統的可靠性并不高。加之當時的計算機還僅用于數據顯 示，使數據采集系統處于相對獨立的地位，現場數據作為機組運行的依據，還遠未能實現數 據共享、分布計算的理想。20世紀80年代初，由于以微處理器為基礎的微計算機及數據通 信網絡的廣泛應用，微機分散控制系統進入了機組自動化領域，此時的數據采集系統不僅克 服了小型機的種種不足，而且在運行操作指導、故障分析、統計報表等方面取得了長足的 進步。_

從熱控技術的發展上看.計算機技術，特別是微計算機技術和網絡技術促進了發電過程 監控系統的發展。同時，電力系統的發展也使分散控制系統有著廣闊的應用前景，而作為分 散控制系統組成部分的數據采集系統也將得到更好的發展。

二、數據采集系統的組成和結構

大型火電單元機組采用多級網絡式結構的數據采集系統，由分散處理單元、數據高速通 道、操作員站、土程師站等人機接口單元構成，如圖11-10所示。

分散處理單元具有數據采集和處理功能，可以通過過程通道從現場采集各種過程變 量，并將采集到的數據先進行初步的數據處理.然后送到數據高速通道。

過程通道是一個在生產過程與數據采集系統之間進行信息交換和傳輸的電路。過程通道 按信息的傳輸方向可分為輸人通道和輸出通道；按信息類型可分為模擬量通道、數字量通道 和脈沖量通道。模擬量是指隨事件連續變化的量，如溫度、壓力、電流、電壓等，模擬量通 常要按比例經過量化和編碼轉換成數字量才能輸入計算機；開關量是指只具有兩個狀態的過 程量，如開關的“斷開”與“閉合”，信號的“有”與“無”等，開關量要經過電平轉換和 按計算機字長進行分組才能輸入計算機；脈沖量是指隨著時間的推移周期性重復出現短暫起伏的過程量，如轉速表輸出的代表轉速的一定頻率的脈沖信號等，計算機要對單位時間內的 脈沖進行計數才能知道該數值的大小。一般情況下，過程通道包括模擬量輸入(AI)通道、 模擬量輸出(A0)通道、數字量輸入(DI)通道、數字量輸出(DO)通道、脈沖量輸人 (PI)通道、脈沖量輸出(P0)通道6種。

高速數據通道負責分散處理單元和上一級計算機之間的聯絡通信，是數據采集系統的神 經中樞，也是數據采集系統向分布式發展的基礎。

操作員站從高速數據通道上獲取全部信息，經復雜的數字處理后經人機接口裝置一 CRT、鍵盤(或鼠標等其他光電輸入設備)、記錄數據站、打印機等實現顯示、打印、備份 等功能，并建立數據庫。

工程師站用于系統的組態和修改，也可作為操作員站的后備。

三、數據采集系統的功能

數據采集系統是機組起停、正常運行和事故處理工況下的主要監視手段，通過CRT顯示和打印機等人機接口向操作員提供各種實時和歷史數據及信息，以指導運行操作。數據采 集系統的主要功能包括數據采集與處理、屏幕顯示、打印記錄、歷史數據存儲與檢索、性能 計算等。此外，針對火電廠的特點和要求，還可實現設備的壽命管理、能量損耗分析和運行 操作指導等高級處理功能。

1.數據釆集與處理

數據采桌與處理是由計算機對發電機組的各種參數及設備狀態按一定周期進行測量和檢 查，采入計算機內進行處理，以保證采人參數的正確性和準確性。一旦發生參數越限或設備 狀態異常，則以適當的形式報警。經過采集和處理過的數據還可供性能計算、報警分析、機組自起停和控制等方面使用。

2.屏幕顯示

數據采集系統主要是利用CRT顯示屏幕進行圖形顯示(如可顯示模擬圖、趨勢圖、奪 狀圖、曲線圖、成組圖等)、參數顯示(如一覽表顯示、選點顯示等)以及人機會話內容的 顯示，每個CRT屏幕均可將全部過程變量的實時數據和運行設備的狀態，以適應運行人員 監視的方式顯示出來，屏幕上顯示的內容統稱為畫面。一套系統一般包含若干臺CRT顯示器，可同時顯示幾個不同的畫面。CRT屏幕顯示己成為實現集中監視的重要工具和人機聯 系的主要手段，它可以采用多種生動明確的表現形式來顯示生產過程中參數的變化和祅態。

3.打印記錄

記錄的打印輸出是數據采集系統的基本功能之一，通過漢字打印可準確、及時地打印各種記錄報表。用計算機制表打印代替手工抄表大大減輕了運行人員的勞動強度，并為生產過 程的管理提供準確的文字資料，以便今后分析、研究和查證。

4.歷史數據存儲與檢索

歷史數據是機組運行管理的重要依據，對歷史數據進行存儲是計算機數據采集系統主要功能之一。存儲歷史數據的方式有本機存儲、異機存儲和分布存儲等。

5.性能計算

機組的在線性能計算功能是利用DCS數據共享的優勢，再根據熱力系統正、反平衡的 方法計算出機組主輔設備的性能，并將結果用于顯示、打印、存儲、歸檔等。通過對單項設 備乃至全廠效率的監視，為運行人員和管理人員提供操作和運行管理信息。借助于機組性能 的連續監視，通過運行人員的調整，可使整個機組處于最佳運行工況，實現整個機組的經濟運行。

機組性能計算的主要內容包括廠用電、汽耗、機組熱耗率、鍋爐效率、汽輪機效率、發電機效率、機組效率、鍋爐給水泵效率、鍋爐給水栗小汽輪機效率、凝汽器效率、高壓加熱 器效率、空氣預熱器效率、汽輪機壽命管理等。

6.事件順序記錄

機組運行中的事件順序記錄(SOE)功能是指利用事件順序記錄儀(SER)，運行人員 可以方便、迅速地確定事故發生的直接或間接原因，及時采取措施消除機組的故障或事故。 SER可分為組件式和獨立式兩種形式，組件式必須依賴DCS運行，獨立式則可脫離DCS單 獨運行。

SOE可按信號的重要程度，用不同的分辨率進行事件記錄。對于主燃料跳閘(MFT)、 鍋爐跳閘、汽輪機跳閘、電氣跳閘、控制電源喪失等一些直接導致機組故障停機的事件，不 但需要完整地反映出事件發生前的所有可能的因素，還要完整地記錄下事件發生后的操作情況，以便檢驗執行事故程序的正確性。

四、顯示畫面

電廠的所有顯示畫面都存儲在每一個操作終端的本機磁盤存儲器內，操作終端具有完整 的人機接口功能。通過終端總線.操作終端能訪問存儲在所有的短期文檔或長期文檔內的數 據，從而可以完成電廠中所有的操作和監視任務。

人機接口通過功能軟件為全廠提供統一的全圖形用戶界面，具有先進的窗口平臺顯示方 式，它可以通過不同的顯示方式來滿足運行人員的監視要求。

1.顯示畫面的結構

CRT屏幕(包括大屏幕)顯示畫面從總體上可以劃分為兩個區域，即主要顯示區域和 屏幕邊框(屏幕頭標和屏幕腳注)。

(1)主要顯示區域。主要顯示區域位于CRT屏幕中央，是顯示被監控設備運行工況的 區域，其顯示內容可根據操作人員的要求或運行設備的工況而變化，在主要顯示區域內可以 選擇一種基本顯示以及選擇顯示一個或若干個窗口。

(2)屏幕邊框。屏幕邊框由屏幕頭標和屏幕腳注組成。顯示形式通常是固定不變的而且不會被基本顯示的內容或窗口所覆蓋。屏幕邊框的內容包括了顯示日期、時間和某些操作按鍵。按鍵用于選擇或取消某項功能或啟動某個操作，由代表操作功能的字母或符號組成= 按鍵有兩種狀態，即可操作狀態和不可操作狀態。在屏幕頂部所看到的按鍵總是可操作的，當登錄后就可使用。屏幕腳注中的各鍵通常總是可見的，但并不總是可操作的。

2.電廠顯示

通過管道和測量圖，電廠顯示系統將電廠的情況全部或部分地顯示出來，顯示形式包括 狀態信息、數字、棒圖、顏色等(如溫度、壓力的顯示及報警顯示)。為了對全廠進行操作監視和故障分析，各種電廠顯示被操作員廣泛地采用。電廠顯示可用于電廠生產過程全貌、 過程操作、過程監控和過程控制信息、故障原因分析。

3.過程顯示

過程顯示以曲線、條形圖(棒圖)或特性曲線等形式將運行過程當前的或歷史的狀態顯示出來。過程顯示通常采用基本顯示的形式，過程顯示的分層組織與電廠顯示類似。

4.報警順序顯示

報警順序顯示按時間先后順序列出了系統中出現的報警情況。最新出現的報警優先顯示 在報警畫面的頂部或底部，每一個報警點可有6個不同的優先級，每個優先級用不同的顏色 顯示該點的標簽來加以區分。操作員可確切跟蹤以時間排序的報警顯示來分析故障。

在操作員站，通過一次擊鍵可調用多頁的報警一覽表。報警一覽的信息以表格的形式顯 示，主要內容包括點的標識號、用途描述、帶工程單位的當前值、帶工程單位的報警限值、 報警狀態(高、低)及報警發生的時間。

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總結

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