专利名称：一种化学实时监测、管理和诊断装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在火电厂应用的分布式化学实时监测、管理和诊断装置，属于电力系统设备监测和控制技术领域。
背景技术：
水汽作为热力系统的工质，其品质的好坏及其运行工况的正常与否直接关系到整个发电厂机组的安全、稳定和经济运行。对水汽化学过程实施实时监测和有效控制，是当今电力生产过程中的重要环节。建立完善的、具有分布式格局的、以计算机监控为主要手段的化学在线监测系统，建立水汽品质监测预警机制和信息共享的网络化运行管理，已成为电厂水汽化学监测的发展方向和必然趋势，也是避免由化学原因诱发设备故障和生产事故的根本途径，具有重大经济效益和安全效益。
然而，目前大部分发电厂化学监督工作还停留在人工抄表、人工数据分析、统计和报表等的阶段，由于采集数据不连续和分析控制不及时，导致无法准确及时地反映锅炉水汽品质，难以做出趋势预测，亦不可能提出相应的及时有效的处理措施；有些自动化程度较高的发电厂则多采用了模块化的、集线式的计算机采集、监测和控制系统替代了原有的人工方式，但是这类采集系统存在很多诸如针对性不强、系统精度不高、柔性差、可靠性能低和网络功能欠缺等不足，而且这类产品的成本也较高。
发明内容
为克服现有电厂化学监测装置中普遍存在的针对性不强、系统精度不高、柔性差、可靠性低、网络功能欠缺和维护困难等不足，本实用新型提供一种化学实时监测、管理和诊断装置，该装置具有分布式格局，能实现现场级化学监测、数据管理和诊断分析，针对性强、性能好、精度高，成本也较低。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是化学实时监测、管理和诊断装置主要由监测点智能采集工作站、现场工控机组件、车间计算机服务组件三部分构成。监测点采集工作站的输出端接现场工控机组的输入端，现场工控机组的输出端接车间计算机服务器的输入端，车间计算机服务器的输出可作为其他计算机网络的输入。
监测点智能采集工作站是由多台智能采集器通过工业现场总线级联组成，工业现场总线可采用485总线，单台采集器可选用专利号为ZL200420017184.4，名称为“一种化学监测采集器”的专利所公开的采集器。单台采集器上均有外部通信接口和级联接口两个输入输出接口，一台采集器的外部通信接口的输出端通过现场总线连接到另一台采集器的级联接口的输入端，形成一个链接；n台采集器采用同种方式形成一个n-1个链接的大链接体一智能采集工作站，在最后形成的智能采集工作站上形成外部通信接口和级联接口两个输入输出接口。
现场工控机组件由工控机、工业级通信网卡和高速以太网卡构成，采集器的输出连接到工业级通信网卡的输入端，工业级通信网卡的输出端通过PCI总线连接到现场工控机的输入端，现场工控机的输出端通过PCI总线接入到高速以太网卡的输入端。
车间计算机服务组件包括计算机服务器和与其相连的两块高速以太网卡，现场工控机上的高速以太网卡的输出连接到车间计算机服务组件上的高速以太网卡a的输入端，高速以太网卡a的输出端通过PCI总线连接到车间计算机服务器的输入端，车间计算机服务器的输出端通过PCI总线连接到车间计算机服务组件上的高速以太网卡b的输入端，高速以太网卡b的输出端连接到外部计算机网络。
本实用新型融合先进的电子技术和可靠、高速和安全的现代网络技术，提供的这种分布式化学实时监测、管理和诊断装置针对火电厂水汽系统中待监测点的位置分散、采样信号类型多样化、化学量变化缓慢等特点，采用分散级联的、高精度的、智能化的监测点采集工作站，在近点位置对待监测点化学量仪表电信号进行信号采集和采集数据的预处理，再通过高速现场总线将预处理后的数字信息传送到现场工控机上进行信息的再处理、统计、分析、显示和存储等，从而实现现场级化学监测、数据管理和诊断分析，通过高速以太网络将实时处理后的数据信息同步备份到车间计算机服务器上，最后实现电厂内部网络上计算机按权限进行的现场化学监测、数据处理和工况分析。因此，该化学实时监测、管理和诊断装置具有针对性强、性能高和精度高的优点，而且采集工作站是由多台智能采集器根据多机通信的原理，经485总线级联组成，装置可自动识别采集工作站的组成和结构，采集器之间工作相互独立，单台采集器停止工作不影响其他采集器和系统的正常运作，所以具有较好的柔性，维护和管理非常方便。该装置还能大幅提高生产效率，降低生产成本。
附图为本实用新型的原理框图。
图中，1、智能采集工作站，2、现场工控机组件，3、车间计算机服务组件，4、Intranet子网上的计算机终端，5、工业现场总线，6、以太网络。
1.1、单台智能采集器，1.1.1、采集器1.1外部通信接口，1.1.2、采集器1.1级联接口；2.1、工业级通信网卡，2.2、工控机，2.3、高速以太网卡；3.1、高速以太网卡a，3.2、计算机服务器，3.3高速以太网卡b。
具体实施方式
如图1所示，装置主要由监测点智能采集工作站1、现场工控机组件2、车间计算机服务组件3构成，智能采集工作站1的输出端接现场工控机组件2的输入端，现场工控机组件2的输出端接车间计算机服务组件3的输入端，车间计算机服务组件3的输出组为其他计算机网络的输入。智能采集工作站1是由所需的数台智能采集器通过485总线级联组成，采集器均采用板载插卡式模块结构及多总线结构。单台采集器1分别安装在接近待监测点的不同位置，然后所有采集器通过工业现场总线5级联起来组成智能采集工作站，通过工控机组件2发送到总线上的指令信息，采集器分别将采集到的数据信息发送到工业现场总线5上，工控机组件2获取到该数据信息后，对数据信息进行处理、统计和分析、显示等后存储到本地，现场工控机组件和车间计算机服务组件中安装有相应的应用程序，通过工控机组件2和车间计算机服务组件3上安装的软件，即现场应用程序、办公室服务端应用程序的协作机制，车间计算机服务组件3通过与工控机组件2之间的高速专线网络将工控机组件2上存储到其上的采集数据信息同步备份到车间计算机服务器上，再车间计算机服务器以计算机文件数据共享的方式，通过以太网络6对外部子网4内的用户(图中只标示出3台的连接方式，其他类同)提供按权限的连入和服务。
单台采集器上有均两个输入输出接口外部通信接口1.1.1和级联接口1.1.2。一台采集器的外部通信接口的输出端通过现场总线连接到另一台采集器的级联接口的输入端，形成一个链接；n台采集器采用同种方式形成一个n-1个链接的大链接体—智能采集工作站(图中只标示出3台的连接方式，其他类同)，在最后形成的智能采集工作站上形成两个输入输出接口外部通信接口1.1.1和级联接口1.3.2。智能采集工作站的级联接口1.3.2可连接其他智能采集器或智能采集工作站的外部通信接口，进行深度级联和扩展，其外部通信接口1.1.1的输出亦通过连接到工业级通信网卡2.1的输入端，工业级通信网卡2.1的输出端连接到现场工控机2.2的输入端，现场工控机2.2的输出端接入到高速以太网卡2.3的输入端。车间计算机服务组件3包括计算机服务器3.2和与其相连的两块高速以太网卡，现场工控机上的高速以太网卡2.3的输出连接到车间计算机服务系统上的高速以太网卡a3.1的输入端，高速以太网卡a3.1的输出端连接到车间计算机服务器3.2的输入端，车间计算机服务器3.2的输出端连接到高速以太网卡b3.3的输入端，高速以太网卡b3.3的输出端连接到外部计算机网络。为保证系统数据传输的可靠性，现场工控机组件2与采集工作站1之间，采用了独立的工业级高速通信网卡(ELAN卡)连接，现场工控机与车间计算机服务器之间及车间计算机服务器和外部子网络的连接均采用高速100M自适应以太网卡进行连接。
在该装置工作时，外部多个传感器电信号首先同时进入到智能采集工作站1上的各单台采集器的通道选择电路入口通道上(单台采集器的结构可选用专利号为ZL200420017184.4，名称为“一种化学监测采集器”的专利所公开的采集器的具体内容)。由工控机2.2上的应用程序控制，通过工业级通信网卡2.1发射采集器选择和通道控制信息，到与智能采集工作站1的外部通信接口相连的级联总线上，智能采集工作站1上的各智能采集器依据智能采集器上预设的硬件编码规则决定是否被选通，每次只有一台智能采集器被选通，被选通的智能采集器将根据其后传输到的级联总线上的通道选择信息，完成一次通道巡检，依次采集并记录其上所有被选通道上的电信号量，并进行数据的预处理和封包，并通过其上的数据传送电路将封包数据传送到外部通信接口1.1.1通过现场工控机组件2上的工业级通信网卡2.1，将采集数据包连贯的输入到工控机2.2上，工控机2.2将该数据信息处理后存储到本地，并实现显示、统计、分析和管理等，同时通过高速以太网卡2.3将数据信息发送到车间计算机服务系统3，车间计算机服务系统3通过其上的高速以太网卡3.1接收到该数据信息后存储，并用于本地计算机服务器3.2的信息服务和通过高速以太网卡3.2提供的各种相应的网络服务。此一个工作循环完成，装置即进入下一个工作循环过程，直至智能采集工作站1上的所有智能采集器被遍历。
权利要求1.一种化学实时监测、管理和诊断装置，其特征在于装置主要由监测点智能采集工作站、现场工控机组件、车间计算机服务组件构成，智能采集工作站的输出端接现场工控机组件的输入端，现场工控机组件的输出端接车间计算机服务组件的输入端，车间计算机服务组件的输出组为其他计算机网络的输入。
2.根据权利要求1所述化学实时监测、管理和诊断装置，其特征在于智能采集工作站是由所需的数台智能采集器通过现场总线级联组成，采集器均采用板载插卡式模块结构及多总线结构。
3.根据权利要求2所述化学实时监测、管理和诊断装置，其特征在于单台采集器上均有外部通信接口和级联接口两个输入输出接口，一台采集器的外部通信接口的输出端通过现场总线连接到另一台采集器的级联接口的输入端，形成一个链接；n台采集器采用同种方式形成一个n-1个链接的大链接体一智能采集工作站，在最后形成的智能采集工作站上形成外部通信接口和级联接口两个输入输出接口。
4.根据权利要求1或2所述化学实时监测、管理和诊断装置，其特征在于现场工控机组件由工业级通信网卡、工控机和高速以太网卡构成，采集器的输出连接到工业级通信网卡的输入端，工业级通信网卡的输出端连接到现场工控机的输入端，现场工控机的输出端接入到高速以太网卡的输入端。
5.根据权利要求1或2所述化学实时监测、管理和诊断装置，其特征在于车间计算机服务组件由高速以太网卡a、计算机服务器和高速以太网卡b构成，现场工控机上的高速以太网卡的输出连接到车间计算机服务组件上的高速以太网卡a的输入端，高速以太网卡a的输出端连接到车间计算机服务器的输入端，车间计算机服务器的输出端连接到高速以太网卡b的输入端，高速以太网卡b的输出端连接到外部计算机网络。
6.根据权利要求4所述化学实时监测、管理和诊断装置，其特征在于工业级通信网卡采用ELAN/PC-A嵌入式网卡，以太网卡采用高速100M自适应以太网卡。
7.根据权利要求5所述化学实时监测、管理和诊断装置，其特征在于以太网卡采用高速100M自适应以太网卡。
专利摘要本实用新型提供了一种分布式化学实时监测、管理和诊断装置，该装置主要由监测点智能采集工作站、现场工控机组件、车间计算机服务组件构成。装置采用在近点位置对待监测点化学量仪表电信号进行信号采集和采集数据的预处理，然后将数据传送给现场工控机，再在现场工控机上进行信息的再处理、统计、分析、显示和存储等，从而实现现场级化学监测、数据管理和诊断分析，并通过高速以太网络将实时处理后的数据信息同步备份到车间计算机服务器上，实现电厂内部网络上计算机按权限进行的现场化学监测、数据处理和工况分析。本实用新型具有针对性强、性能高和精度高、柔性好的优点，广泛适用于电厂的监测设备。
文档编号G01N31/00GK2792042SQ20052009612
公开日2006年6月28日 申请日期2005年4月27日 优先权日2005年4月27日
发明者陈小桥, 谢银波 申请人:武汉大学