水电厂相关业设计论文.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）摘要本文以力控监控组态软件为基础，水电厂为监控对象，参照目前国内水电厂先进的计算机监控系统，根据设计要求，模拟水电厂SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）监控的系统。在本设计中，力控监控组态软件模拟了水电厂发电机组、母线及水电厂输出线上有关电气参数的数据采集。同时主控室对数据进行的处理和记录，并发出控制指令。另外在设计中提供了事故报警及历史数据查询，以便于操作人员对事故进行及时的处理。关键字：数据采集；事故报警AbstractThe paper, which is based on power control configuration software, considered the monitoring object as hydropower and consulted advanced computer monitoring system of hydropower plant in China. According to the design requirements, we analog the monitoring of Power Plant Supervisory Control And Data Acquisition system.In this design, Power control configuration software simulated the data collection of the electrical parameters of the hydropower generating units、bus and hydropower transmission line。At the same time ,the master control room processed and recorded the data, then the control commands was issued. In order to manage the accident in a good time ,the design provided the warning and the historical data query.Keyword: Data Acquisition; Accident alarm目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 水电厂监控的现状11.2 水电厂监控国内外发展趋势11.2.1国外发展趋势11.2.2国内的发展趋势21.3 本章小结4第二章 SCADA系统概述52.1 SCADA系统的定义及特点52.1.1 SCADA系统的定义52.1.2 SCADA系统的特点52.2 SCADA系统的发展历程及应用62.2.1 SCADA系统的发展历程62.2.2 SCADA系统的应用72.3 SCADA系统的发展前景82.4 本章小结9第三章 力控监控组态软件介绍103.1 力控监控组态软件的构成及要求103.1.1 力控监控组态软件构成103.1.2 力控监控组态软件的要求123.2 开发、运行系统133.2.1 开发、运行系统概述133.2.2 开发、运行系统的组成133.3 实时数据库（DB）153.3.1 概述153.3.2 基本功能153.3.3 数据库扩展组件163.4力控监控组态软件网络特点163.4.1设备通讯程序（IO SERVER）特点163.4.2 WWW网络服务器特点173.5 力控组态软件的安装183.6 本章小结20第四章 水电厂系统的基本组成224.1 力控监控组态软件应用224.2 定义I/O设备234.3 创建实时数据库264.4 数据连接274.5变量定义294.6画面的设计304.7 制作动画连接324.8 本章小结34第五章 SCADA系统功能的扩展355.1 实时趋势355.1.1 实时趋势概述355.1.2 创建实时趋势355.2 事故报警395.2.1 事故报警的处理过程395.2.2 事故报警的类型及优先级395.2.3 创建多功能报警405.3 历史报表455.3.1 历史报表的作用455.3.2 历史报表的制作455.4立体棒图495.5本章小结52结束语53参考文献54致谢信5556第一章 绪论1.1 水电厂监控的现状水电是电能的重要组成部分，水电整个生产过程不需燃料，基本没有废弃物排放，因而在经济、社会迅速发展、环境问题日益严重的今天，其优势越发明显。改革开放以来，我国水电建设取得了突飞猛进的发展。从90年代开始，随着我国水电设计、建设、制造安装及运行技术的逐步提高，以及对外开放、国际合作交流的发展，我国水电已跨入了世界大电厂、大机组运行的行列，水电生产、运行、管理也迈入了一个稳定提高的新阶段。水电建设的发展不仅为国民经济的发展提供了廉价的电力，而且为电网的安全、稳定、经济运行发挥了巨大的作用，三峡工程建设和跨区域电网的发展，使水电在电网中的地位与作用更加突出。随着我国电力体制改革的不断深入，原中国国家电力公司所属的发电企业拆分重组形成5家发电集团公司，全国绝大部分电厂已经与主电网实施了厂网分开，各发电企业及各发电厂之间的竞争愈加激烈，增强发电厂竞争实力的关键是提高劳动生产率，如何对已建成投产的水电厂实施全面技术改造，采取先进成熟的技术和设备，不断提高水电厂设备自动化水平，提高水电厂整体管理水平，适应我国电力建设发展的需要，是摆在水电生产管理部门面前的一项紧迫而繁重的任务。随着水电厂“无人值班”（少人值班）工作的不断深入开展，对水电厂的生产运行和管理提高了更高的需要，以“厂网分开、竞价上网”为基础的电力体制的改革也对水电厂自动化技术提出了新的要求。同时，计算机技术、信息技术、网络技术的飞速发展，给水电厂计算机监控系统无论在结构上还是在功能上，都提供了一个广阔的发展舞台。上位机部分作为监控系统的首脑，担负收集信息、监视控制、高级计算、历史记录的诸多功能，起着举足轻重的作用，可以说上位机部分软硬件设计、功能实施的好坏决定着整个监控系统能否安全、高效的运行使用。本设计将着重于上位机软硬件的设计与实现。1.2 水电厂监控国内外发展趋势1.2.1国外发展趋势水电厂计算机控制技术的发展始于二十世纪六十年代，当时由于计算机体积庞大，性价比太低，未得到广泛应用。二十世纪七十年代末，随着计算机技术的迅速发展，性价比不断提高，开始广泛应用于水电厂自动化的各个领域。世界各国对水电厂计算机监控系统的研究和开发都十分重视，理论研究和工程实施十分活跃，一些科学技术发达的国家在工程应用上做了大量工作，水平较高。如：美国在大古力和石河段等几座大型梯形水电厂已经实现了计算机控制;日本在实现中原两座抽水蓄能电站；法国在梯级水电厂的计算机控制方面已处于领先地位，典型的有罗纳河梯级水电厂和莱茵河梯级水电厂。目前国外控制在LCU装置的设计上充分利用了成熟数字电子集成电路技术，将PLC、现场总线技术集成到LCU中区，结合他们先进的制造工艺、几十年规范化的管理以及对监控标准的制定、掌控上的优势，使他们的LCU装置具有高性能、高可靠性、标准化的特点；在主站的设计上充分发挥其在UNIX操作系统上的技术成熟度，设计出专业性很强的监控软件，可靠性也很高，目前由于WINDOWS操作系统的迅猛发展势头，出于成本及应用范围的考虑，国外也在大力发展基于WINDOWS平台的监控软件。总的来说，国外监控系统在硬件制造、标准化程度处于领先水平，但是由于电力行业的运行方式涉及各个国家自身的经济运行特点，有其自身独特的运行规范，在国外使用良好的控制系统，照搬到国内来就不一定运行的好，需要进行本土化改造，因此发展适合我国自身电力运行特点的控制系统是非常必要的。1.2.2国内的发展趋势我国的水电厂计算机监控系统经过水电行业科研、规划、设计、生产等部门几代人的辛勤劳动，经过了从无到有，并逐步发展壮大，技术水平和研发能力已逐步赶上国外先进水平。计算机应用于水电厂自动化的课题，在我国曾是一个长期研究而在很长一段时间内未能圆满解决的问题。50年代开始，直到70年代广东流溪河和四川龙溪河等水电厂的计算机监控试点，在这一段漫长的时期，虽然原机械部、水电部、电子部所属多个全国性大型科研院所的努力，在改进基础自动化元件，研制“四遥”、“功调”、“巡检”、及“屏幕显示”等新技术、新装置方面取得了一定成绩，但总体水平还是很差，无一套水电厂计算机监控系统在国内成功投运。当时存在的主要问题可以归纳为：主计算机不可靠，可利用率低；无法解决计算机系统的抗干扰及合理接地问题;水电厂实时监控的系统功能设计及设备选配问题；应用软件的组织及软件结构问题等。1979年由原电力部科技委在福建古田主持召开的“全国水电厂自动化技术经验交流会”提出了1979-1985年的七年奋斗目标。要求抓好基础自动化工作，提高主、辅机和自动化元件的制造质量，加强梯级电站和大型水电厂综合自动化试点工作，加强充实原南京自动化研究所和中国水利水电科学研究院自动化所等两个水电厂自动化科研和试制基地，建议尽快引进国内外先进技术，加强基础理论研究，建立技术交流情报网（后改称信息网）等等。会议制定的七年水电厂自动化科学技术发展规划所确定的部分重点项目有：长江三峡、葛洲坝、富春江、新安江等水电厂综合自动化的研究，以及浑江、永定河梯级水电厂集中控制和经济运行的研究等。1987年10月“全国水电厂自动化技术总结和规划落实工作会议”在南京自动化研究所召开。会议听取了浑江、永定河梯级水电厂、富春江和葛洲坝水电厂“六五”期间计算机监控系统试点的总结报告等，拟定了计算机监控系统在水电厂应用的模式，着重讨论了“七五”期间水电厂应用计算机规划和关于水力发电厂采用计算机监控系统的若干要点等文件，建议“七五”期间14个新建水电厂和12个已运行电厂启动和实现计算机监控工作。总共安排26个水电厂实现不同程度的计算机监控功能和经济运行。1993年5月由原电力部科技司、生产协调司会同水电规划设计总院，中国电力企业联合会联合在成都召开了“全国水电厂计算机监控系统工作会议”。据不完全统计，当时全国有24个水电厂及梯级水电厂（或水电厂群）的计算机监控系统已经基本形成并投入运行。提出了水电厂计算机监控系统的几种成熟模式，监控系统产品基本达到了工业化生产和实用水平，认为我国水电厂计算机监控系统已达到国外80年代水平。会议提出水电厂全厂（综合）自动化方面计算机推广应用的主要规划目标是： “八五”期间应有40个左右大型电厂（群）实现计算机自动经济运行及安全监视。到2000年大型水电厂和集中管理的梯级电厂（群）都应实现不同程度的计算机监控。按照此规划，预期21世纪初全国大中型水电厂总装机容量的70左右实现不同程度的计算机监控。会议还制定了相应的技术政策和措施，如“新建大型水电厂以及有条件的梯级水电厂（或水电厂群）都要坚持采用计算机监控系统设计建设的技术政策”。1994年10月太平湾会议和1996年5月湖南会议又提出了水电厂“无人值班”（少人值守）的目标。在总结了广州抽水蓄能水电厂（引进监控系统）和沙田电厂（南瑞监控系统）等经验后，太平湾会议确定永定河、浑江、太平湾长甸梯级水电厂和葛洲坝二江电厂等作为我国第一批“无人值班”（少人值守）的科研示范工程。湖南会议决定再扩大试点，确定龚嘴和映秀湾水电总厂、万安、隔河岩、拓溪、葛洲坝、鲁布革、白山、紧水溪等9个水电厂为第二批试点单位。到1999年底，我国通过安全部“无人值班”（少人值守）验收的有广州抽水蓄能电厂、太平湾长甸梯级水电厂和葛洲坝二江电厂等7个电厂。这些电厂计算机监控系统都按“无人值班”（少人值班）若干规定的要求经过了全面严格的考验。1.3 本章小结本章主要介绍了水电在电能中的优势、我国水电厂发展的未来趋势，以及水电厂监控国内外发展的趋势，同时说明了本设计的重点设计方向。第二章 SCADA系统概述2.1 SCADA系统的定义及特点2.1.1 SCADA系统的定义SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。是计算机监控系统一类产品中比较典型、具有代表性的监控和数据采集系统。2.1.2 SCADA系统的特点(1)实时性SCADA系统是一种实时计算机系统,实时性是区别于普通(通用)计算机系统的关键特点,也是衡量计算机监控系性能的一个重要指标。(2)可靠性SCADA系统的可靠性是指系统无故障运行的能力。在监控过程中即使系统由于其他原因出现故障错误,计算机系统仍能作出实时响应并记录完整的数据。可靠性常用“平均无故障运行时间”,即平均的故障隔时间MTBF(mean time between faiures)来定量地衡量。(3)可维护性可维护性是指进行维护工作时的方便快捷程度。SCADA系统的故障会影响正常的操作,有时会大面积地影响监控过程的进行,甚至使整个过程瘫痪。因此,方便地维护监控系统的正常运行,在最短时间内排除它的故障成为SCADA系统的一个重要特点。可维护性也与硬件、软件等诸多因素有关。要求监控软件应具有在线实时诊断程序,可以在不影响系统运行的情况下及时发现故障。(4)数据自动采集处理自动地对监测对象进行数据采集、监视;能把测量的数据进行分类处理、数学运算、误差修正及工程单位换算等。(5)人机交互在SCADA系统中,人机交互的方式比较丰富。(6)通信功能这里所说的通信,主要是指在监控系统中,计算机与计算机之间、相同类型或不相同类型总线之间以及计算机网络之间的信息传输。(7)信息处理和控制算法在SCADA系统中,信息处理和控制算法的设计、开发、调试是最为核心的内容,也是最花费时间的工作,它占据了开发调试的大部分工作量。信息处理和控制算法主要是软件工作,这些软件的开发编制除了和采用的操作系统、软件开发具有关外,还和硬件(特别是接口部件)以及生产工艺要求有密切关系。(8)管理功能大多数监控系统,建立了相应的数据库,兼有办公管理或工程管理功能。(9)自动运行能按预先设计好的程序自动运行于某目标工程系统。如有特殊要求,操作人员可以改程序或设定,以后按新的程序运行。(10)自动控制能按视对象进行实时控制或分时控制。(11)自动报警监控系统本身故障诊断、报警;对监测对象的设备或工艺运行参数进行监视。如超过了设计规定值,能进行自动报警。(12)自动校正有的监控系统,可以根据用户需要,按预先给定的标准进行动校正,以清除某种干扰带来的影响。(13)自动调度决策有的系统能按一定的工艺模型运行,自动选择测试、监控项目,使监控对象处于最佳状态。2.2 SCADA系统的发展历程及应用2.2.1 SCADA系统的发展历程SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统发展到今天已经经历了三代。第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，即PC+板卡。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始，到上世纪七十年代。第二代是上世纪八十年代基于通用计算机的SCADA系统(PC+PLC)，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站。操作系统一般是通用的UNIX操作系统。第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。第三代是上世纪九十年代开始的，按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的SCADA系统。第三代的特点是PC+RTU，这一阶段是我国SCADA系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集进SCADA系统中。它形成了以分布式计算机网络与大型关系式数据库技术应用为特征的模式。SCADA系统在不断完善，不断发展，其技术进步一刻也没有停止过。当今，随着各行业对SCADA系统需求的提高以及计算机技术、移动通信技术、Internet技术的发展。第四代SCADA系统的基础条件己经具备。该系统的主要特征是采用移动通信技术、Internet技术、面向对象技术、神经网络技术等技术，继续扩大SCADA系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。2.2.2 SCADA系统的应用(1)在电力统的应用SCADA系统在电力系统应用时间较早,规模也比较,尤其是华东、华北和东北等各大电力系统总调系统,当时都是引世界先进水平的系统。现在各省、区,各供电局、供电所都有监控系统,无人值班变电所也开始运行。(2)在交通监控系统的应用在交通运输行业应用计算机监控系统发展很快,如:机动车辆智能收费系统、高速公路交通监控系统等。(3)在各行业中的应用计算机监控系统广泛应用于邮电、钢铁、化工、环保、国防、航空航天、工业水处理、工矿企业、商业、金融机构、政府机关及教育卫生、住宅、小区等重大领域,几乎所有行业都程度不同的采用各种测控、监控设备。有的监控系统技术相当先进,设备十分完善。有人说,计算机监控系统已渗透到每个国家的政治、经济活动的一切领域,甚至管理国家的一切事务,监测全球范围内的某些参数或现象。2.3 SCADA系统的发展前景SCADA的发展是随着传感器、计算机、通信及网络技术等的发展而发展,其中任何一种技术有新的突破,必然带来监控系统的进步革新。(1)传感器技术监控系统是依靠传感器、专业摄像机等设备来检测信息的,检测到的信息越多,监控范围和作用就越大。今后传感器仍朝着集成化、多功能智能化传感器发展。智能型仪器仪表和智能控制器能方联网,有利组成开放式SCADA系统。(2)网络传输介质技术监控系统是通过传输介质来传递信息的，传输介质传递信息的速度越快，监控系统的响应就越灵敏，传递的信息也就越多。传输介质从双绞线、同轴电缆、光缆到视野内信号(微波、红外线)及卫星通信等，实现从有线到无线发展，也促进了监控系统的发展。(3)开放式综合网络监控管理系统90年代以后网络技术发展到第四段,即网络电脑和信息高速公路网络阶段,计算机网络系统本身就是一个极其庞大以复杂的综合网络系统,本身就需要一个综合网络监控管理系统。第四代综合网络监控系统中很可能包括大范围环境图象监控系统、设备监控统、商业金融服务监控系统等。这种新一代综合网络监控管理系统可以是几个监控系统组成,它们可以连接到一个总线网、环形网或是星形网,而且网上节点可以增加或减少;也可以是单独的一个庞大的监控系统。几个监控系统可以是平等的,也可以是分层的,采用什么样拓朴结构,设计者根据具体情况决定。总之,随着迅速发展的智能型传感器、控制器等设备的发展,SCADA系统朝着智能化、网络化、微型化的方向发展。(4)SCADA系统集成SCADA系统应用水平不断提高，计算机硬件、软件及网络、数据库等技术的发展，一个新的概念正在逐渐被人们接受和认可，这就是计算机系统集成。SCADA系统集成是根据应用需求，将硬件、网络、数据库及相应的应用软件组合成为有效可用的、具有良好性价比的SCADA应用系统。它具有支撑系统的集成;应用功能的集成;综合技术的集成;多种产品设备的集成等。(5)无线综合监控系统基于CDPD(Cellular Digital Packet Data)的无线上网、移动办公、移动炒股、无线刷卡支付、无线记者站、远程环境监控及全球卫星定位系统(C玲)在车辆定位监控调度等交通运输和道路工程的应用。无线综合监控系统和温度控制装置正在形成，该系统采用无线传送，声光报警、中央控制、自动化管理。从计算机技术和自动控制技术发展状况来看，高性能控制机系统、智能控制系统和基于网络系统的虚拟企业自动化系统将是未来自动化的重要发展方向;随着迅速发展的智能型传燕器、执行器、传输介质等设备的发展及新型计算机系统研制，如:知识信息处理系统，人工神经网络计算机、光计算机、生物(DNA)计算机等新型计算机的研究和新的监测控制理论方法的发展，计算机监控系统朝着智能化、网络化、微型化、集成化、无线化的方向发展。2.4 本章小结SCADA系统是计算机监控系统一类产品中最典型、最具代表性的数据采集和远程控制系统。本章主要内容包过：（1） SCADA系统的特点。（2） SCADA系统的应用。（3） SCADA系统的发展前景。第三章 力控监控组态软件介绍3.1 力控监控组态软件的构成及要求3.1.1 力控监控组态软件构成 力控监控软件包过：工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I0驱动程序、控制策略生成器以及各种网络服务组件等。它们可以构成如图2.1所示的网络系统。 图2.1 软件结构图力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，他提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易的实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成的时间，大大的提高了集成效率。力控监控组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台，它能同时和国外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行集成。主要的各种组件说明如下：工程管理器（Project Manager）工程管理器用于创建工程、工程管理等用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程等。开发系统（Draw）开发系统是一个集成环境，可以创建工程画面，配置各种系统参数，启动力控其他程序组件等。界面运行系统（View）界面运行系统用来运行开发系统Draw创建的画面、脚本、动画连接等工程，操作人员通过它来完成监控。实时数据库（DB）实时数据库是力控软件系统的数据处理核心，构建分布式应用系统的基础。它负责实时数据处理、历史数据储存、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。I/O驱动程序（I/O SERVER） I/O驱动程序负责力控与控制设备的通信，它将I/O设备寄存器中的数据读出后，传送到力控的数据库，然后在界面运行系统的画面上动态显示。网络通信程序（NetServer）网络通信程序采用TCR/IP通信协议，可利用Intranet/Internet实现不同网络结点上力控之间的数据通信。通信程序（PortServer）通信程序支持串口、电台、拨号、移动网络通信。通过力控在两台计算机之间，使用RS232C接口，可实现一对一（1:1方式）的通信；如果使用RS485总线，还可实现一对多台计算机（1：N方式）的通信，同时也可以通过电台MODEM、移动网络的方式进行通行。Web服务器程序（Web Server） Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上用标准浏览器实现监控现场声过程。控制策略生成器（StrategyBuilder）控制策略生成器是面向控制的新一代软件逻辑自动化控制软件，采用符合IEC11313标准的图形化编程方式，提供包过：变量、数学运算、逻辑功能、程序控制、常规功能、控制回路、数字点处理等在内的十几类基本运算块，内置常规PID、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控制算法。同时提供开放的算法接口，可以嵌入用户自己的控制程序。控制策略生成器与力控的其他程序组件可以无缝连接。3.1.2 力控监控组态软件的要求 1、硬件要求 CPU：奔腾500以上。 显示器：VGA、SVGA以及支持桌面操作系统的图形适配器，显示256色以上。 鼠标：PC兼容鼠标。 通讯：RS232。 并行口：力控的加密锁。说明：目前市面上流行的机型完全满足力控的运行要求。2、软件要求运行的操作系统：WINDOWS2000/WINNT4.0（补丁6）WINXP3、硬件加密锁力控组态软件在长时间运行时，需要一个硬件加密锁，加密锁包过：并口硬件加密锁和USB口硬件加密锁。 并口硬件加密锁力控支持Windows操作系统上的并口硬件加密锁的安装，安装并口硬件加密锁步骤： 1） 在安装加密锁前应关闭计算机电源和外围设备。 2） 拔掉计算机并口上的所有连接。 3） 加密锁安全地插入并口并拧紧螺丝。 4） 如果其他设备与并口连接，请将其接到加密锁的背后。 USB硬件口加密锁力控支持Windows操作系统性USB口硬件加密锁，注：Windous98需要首先安装USB口的驱动。说明：当没有加密锁时，力控组态软件业可以开发和运行，但有如下限制：1) 数据库支持64点。2) 内置编程语言。3) 运行系统在线运行时间是1小时。4）支持选择的通信驱动程序。3.2 开发、运行系统3.2.1 开发、运行系统概述 支持Windows 98、NT、2000、XP等操作系统采用面向对象的设计，集成化的开发环境，开发系统采用更多的组件和控件来方便设计者构成更强大的系统；丰富的函数和设备驱动程序是设计者集成更容易；增强的过渡色和渐进色功能，从根本上解决了很多同类软件在过多使用过渡色、渐进色时，严重影响画面刷新速度和系统运行效率的问题；优化设计的工具箱和调色板，在颜色选择是更直观、方便；更多的矢量子图，开发更灵活，制作工程画面更快捷；提供面向对象编程方式，内置间接变量、中间变量、数据库变量，支持自定义函数、支持大画面以及自定义菜单，方便你构造强大的企业级运行系统；脚本类型和触发方式多样，支持数组运算和循环；3.2.2 开发、运行系统的组成 内部组件及控件 视频组件：进行视频的捕捉和回放； 温控曲线组件：可以进行温度的自动升温和温度控制； 浏览器组件：可以作为标准的浏览器客户端； 标准WINDOWS组件：支持标准的文本框、单选框、列表框等组件； 增强的报警组件：集成的报警管理和查询； XY曲线组件：可以自由的进行曲线分析和查询； 幻灯片组件：灵活的幻灯片播放，可以进行自由控制； 自由曲线组件：方便的绘制各种曲线和动画连接； 万能报表组件：类EXCEL的报表工具，方便完成管理报表； 立体棒图组件：直方图的分析工具； 历史追忆组件：可以追忆带毫秒标签的数据，方便事故查询； 手机短息组件：简单的手机短信发送组件；报表组件历史报表：方便快速的历史报表生成工具，能进行日报、月报、年报的生成，对数据存储的时间范围、间隔、起始时间可进行任意指定，并可以根据存储的时间进行查询历史数据，组态时在力控的绘画菜单内进行历史报表的选取。内嵌多功能万能报表：灵活的报表生产方式，可以任意设置报表格式，实现各种运算、数据转换、统计分析、报表的打印等。既可以制作实时报表，也可以制作历史报表。可以在报表上显示实时数据和任意时刻的历史数据，并加以统计处理，例如取行平均、列平均，统计出最大最小值。内嵌多功能报表提供了相应的报表函数，可以制作各种报表模板，实现多次使用，以免重复工作。内置数据表：内置数据表是力控开发人员总结关系数据库的特点开发出的内置实时关系数据表，利用报表模板可以将力控实时数据库的变量和报表字段进行任意绑定，可以对任意的数据进行插入、删除、遍历、存盘，内置的报表过滤器可以任意设定不同情况下的查询条件，根据查询条件对所查出的记录进行选取来参与数据处理。 图库 集成化的开发环境、增强的图形功能，丰富的图形元素及超级子图精灵图库集，提供子图精灵开发工具，用户可以方便的生成自己的图库。力控优化设计的图库，提供了丰富的子图和“子图精灵” ，任意拖拽不变形，使用户的工程画面精益求精。动作脚本 动作脚本类型和触发方式多样，具备自定义函数功能，支持数组运算和循环控制。内置各种打印函数，可以根据画面的大小进行任意设置打印范围。自定义运行菜单力控支持用户自定义菜单，其中包过窗口弹出式菜单和定义在各个图形对象上的右键菜单。配合脚本程序与自定义菜单，可以实现更为灵活与复杂的人机交换过程。系统安全性力控提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠。力控的用户管理将用户分为操作工、班长、工程师、系统管理员等多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作。报警和时间记录力控在运行时自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件。一旦发生事故，可就此作为分析事故原因的依据，为实现事故追忆，提供基础资料。3.3 实时数据库（DB）3.3.1 概述实时数据库RTDB是力控监控软件的数据服务器，RTDB作为单独的进程是整个监控系统的核心，不但负责处理I/O服务器采集的实时数据，同时也作为网络数据服务的核心，充当历史数据服务器、报警数据服务器、时钟服务器等，来共网络其他的HMI、数据库等客户端来访问。实时数据库与监控界面是分离的结构，适合大批量现场数据的海量采集、高速历史数据存储、查询，同时保证了监控系统的最大的稳定性。实时数据库支持多层次网络冗余，支持报警、历史数据和网络时钟的同步，在双机冗余基础上，其他网络节点自动跟踪冗余服务器主、从机的切换。各个力控网络节点不仅可以监视，还能够进行控制和互操作。实时数据库可以作为标准的OPC、DDESERVER共远程客户访问。网络上的各个力控主站之间可以通过串口、以太网、拨号、电台、GPRS、CDMA等方式互连来完成监控，主站之间的历史数据支持远程的备份和插入。实时数据库的历史数据可以根据触发条件导出到关系数据库内，支持ODBC、OLEDB等方式和关系数据库进行通讯。3.3.2 基本功能1）数据采用“点”结构的进行管理，点是很多监控参数的“集合”，方面组态引用；2）对现场数据进行输入处理，包含量程转换、非线性数据处理、开方、累计等；3）对现场发生的报警进行检查和处理，具备死区、偏差等多种报警检查方式；4）完成对实时数据进行历史数据存储，建立检索索引等功能；5）可以完成常规运算，如：算术运算、流量累积、温压补偿、自定义算法等；6）具备PID调节控制功能；7）内部点可以互相引用，完成内部/外部数据连接；8）数据采用数据变化传输，可以执行触发事件；9）对批量数据进行区域管理；10）可以采集程序控制，方便调试通讯；3.3.3 数据库扩展组件1）关系数据库双向转储组件：完成现场数据到管理系统如SQL、SEVER等关系数据库的数据传输：2）GSM短信管理组件：通过数据库能够针对不同级别的用户发送不同的报警短信等；3）数据服务组件：支持通过串口、网络、MODEM、电台、GPRS等方式将现场数据转发到上一级网络；4）NETSERVER组件：专用的网络数据服务器组件，构成分布式应用的核心；5）DBCOM控件：标准的ACTIVEX控件，允许第三方开发工具通过网络访问来访问数据；6）“软”PLC组件：构筑PC控制的灵魂，是控制工程师的好工具；7）OPC/DDE SERVER：标准的数据服务器；3.4力控监控组态软件网络特点力控是真正的分布式网络系统。在工程项目中用户可以根据实际需要，灵活地构建符合要求的网络结构，网络中的各个力控节点可以构建B/S和C/S等方式。支持多层次网络冗余、支持报警、历史数据和网络时钟的同步。在双机冗余基础上，其它网络节点自动跟踪冗余主/从机的切换。各个网络节点不仅可以监视，还能够进行控制。其网络结构图如图2.2所示。3.4.1设备通讯程序（IO SERVER）特点1）可以和人机操作界面分离，充当通讯管理服务器；2）串口通讯支持RS232、RS422、RS485与多串口设备，支持无线电台、电话轮巡拨号等方式；3）以太网设备驱动同时支持有线以太网和无线以太网；4）所有设备驱动均支持GPRS、CDMA、GSM网络；5）可以动态打开、关闭设备，并具备自动恢复功能；6）可以采集带时间戳的数据，实现历史数据向实时数据库的回插功能，可以采集记录仪、录波器数据，完成事件监视；7）通过DDE、OPC方式进行采集；8）毫秒级的数据采集速率，可以采集故障录波数据；9）支持DCS、PLC、现场总线、仪表、板卡、模块等工控设备的通讯；图2.2 网络结构图3.4.2 WWW网络服务器特点Web页面与过程画面的高度同步用户往往会担心在客户端浏览器上看到的Web页面与工程组态的过程画面能否完全一致，会不会对某些图形或动画效果进行限制。力控实现了服务器端与客户端画面的高度同步。用力控的HMI/SCADA组态软件创建的过程画面，用HMI/SCADA组态软件直接浏览的效果与在客户端用浏览器上看到的图形效果完全相同。快速的数据更新pWebView采用COM/DCOM技术实现底层数据通信。数据采用变化传输的方式，提高了数据传输效率，与其它采用JAVA虚拟机进行通信的方式相比，由于减少了解释运行的环节，因而具有更快的运行与数据更新速度。多文档和动态画面力控采用独到的多文档技术，在客户端的浏览器上可以同时浏览多个过程画面。企业级Web服务器力控是一个企业级的Web服务器，具备高容量的数据吞吐能力和良好的健壮性。力控的WEB介于现场监控层和Internet/Intranet之间，通过Web服务器管理所有的访问请求，因此不会由于多个用户请求访问而影响整个SCADA系统的功能，保证系统的可靠平稳运行。支持多达500的客户端的同时访问。完全瘦客户端在客户端只需要Microsoft Internet Explorer 5.0或以上版本的浏览器，就可以对现场的各种事务进行浏览、控制。无需购买其它软件或增加软件成本。完善的安全机制pWebView提供完善的安全管理机制。只有授权的用户才能修改过程参数。使用pWebView时，管理员尽可安心，不必担心非法或未授权的修改。开放性易于集成、开放的WEB控件可以使用ASP等快速门户开发工具进行集成，pWebView使用简便，只需在服务器上进行前期的组态和后期的维护，在客户端无需任何工作。大大的减少了系统开发和维护的工作量。pWebView易于扩展，可以有效地控制系统预算开支。3.5 力控组态软件的安装 力控组态软件存于张光盘中，光盘中的安装程序setup.exe 程序会自动运行，启动力控的安装向导。力控组态软件的安装步骤如下：（注：以下的安装过程是在WindowsXP 下进行的，其它Windows98、NT、2000 的安装过程与此相同）。第一：启动计算机。第二：将力控组态软件的光盘放到计算机的光驱中，系统会自动启动setup.exe 安装程序，。（注：也可能运行光盘中的setup.exe 启动安装程序）在此安装界面中，左面有一排按钮，分别是：安装指南、安装力控5.0、安装力控I/O 驱动程序、安装数据服务程序、安装扩展程序、安装加密锁驱动、技术宝典、退出安装，各个按钮的作用分别是： 安装指南：帮助您安装和使用力控组态软件。 安装力控5.0：进行力控组态软件的安装，包括B/S 和C/S 网络功能，具体由硬件加密锁来区分。 安装力控IO 驱动程序：安装力控IO 驱动程序（注：首先要安装通用版）。 安装数据服务程序：力控转发组件DataServer 的安装。 安装扩展程序：力控组态软件中的ODBCROUTER、DBTODB、CommBridge、PortServer、OPCServer、SerialBridge、DBCOM 的例程、控制策略等功能组件的安装。 加密锁驱动安装：USB 口加密锁的驱动。 技术宝典：阅读力控安装盘中提供的有价值的技术资料。退出安装：退出力控的安装程序。第三：开始安装力控组态软件。1) 点击“安装力控5.0”按钮，将自动安装力控组态软件的通用版到计算机的硬盘，首先弹出对话框。2) 点击“下一步”按钮，弹出“许可证协议”对话框。3) 用户阅读后，如果同意“协议”中的条款，点击“是”将继续安装，如果不同意，则点击“否”将退出安装。点击“上一步”按钮，返回上一个对话框。点击“是”按钮，弹出“用户信息”对话框。 演示：开发系统和运行系统均有64 点限制，同时只能持续运行1 小时。开发：要向厂商获取ID 注册码，开发系统没有点数限制，运行系统持续运行1 小时。正式：购买并安装了加密锁的用户选择此项。4）选择力控软件的安装路径，默认路径为“C:Program FilesPCAuto5”,若想要安装到其它目录下，点击“浏览”按钮，弹出对话框：5）在对话框的“路径”中输入新的安装目录，如：C:Program FilesPCAuto 输入正确后，点击“确定”后，点击“下一步”，弹出“安装类型”对话框。安装类型有三种：典型、压缩、自定义 典型安装的内容有以下几种：(1)力控的系统文件：包括力控的组态环境和运行环境。(2) 力控的示例工程：Demo1：演示工程分辨率800600。Demo2：演示工程分辨率1024768。通用驱动：DDE 通讯驱动。OPC 通讯驱动。力控仿真仪表驱动。力控仿真PLC 驱动。(3) 力控帮助文档：包括FAQ、联机帮助、驱动帮助(4) 电子说明书：包括力控的用户手册和力控的控制策略(5) 工具：包括钩子程序安装、加密锁检测工具、加密锁驱动安装、驱动安装工具、文件版本检测工具、增强数据库组态工具、注册授权工具。(6) 卸载力控5.0 压缩这种安装类型安装力控组态和运行所需的最少组件选项。 自定义安装用户自已要求安装的组件。选择好安装类型后，点击“下一步”，弹出“创建程序组”对话框：6）此对话框确认力控“PCAuto”系统的程序组名，也可选择其它名称。点击“下一步”开始安装力控。安装过程将光盘有的压缩文件解压缩后并拷到默认或指定的目录下，解压的过程有进度条显示，提示进度。程序安装结束 ：选择“是”，再点击“完成”按钮，将重新启动计算机。选择“不”，再点击“完成”按钮，将不重新启动计算机。3.6 本章小结本设计是运用力控组态软件模拟水电厂监控，所以本章比较详细而且重点的介绍了力控各个主要组件的功能，同时描述了力控组态软件的软、硬件要求，以及安装细节，第四章 水电厂系统的基本组成4.1 力控监控组态软件应用 (1)新建工程通过单击“开始”“程序”“力控5.0” 进入力控工程管理器。力控监控组态软件工程管理器用于创建工程、工程管理等用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程等。如图4.1所示。 图 4.1 工程管理器新建工程“水电厂SCADA监控系统设计”，然后点击“开发系统”按钮进入进入力控的界面。开发系统（Draw）是一个集成的开发环境，可以创建工程画面、分析曲线、报表生成，定义变量、编制动作脚本等，同时可以配置各种系统参数，启动力控 其他程序组件等。我们说的“组态”就在这里完成，运行系统将开发完的系统进行执行，完成计算机监控的过程。开发人员可以在开发环境中完成监控界面的设计、动画连接的定义、数据库的配置等，开发系统管理了力控的多个组件如DB、IO、HMI、NET等的配置信息。开发系统可以方便的生成各种复杂生动的画面，可以逼真的反映现场数据。实时数据库中有拥有多种数据类型，可以完成统计、查找、管理等功能，能满足各种工业现场的需要。力控可以轻松实现分布式管理，构建更复杂的网络数据库平台，完成B/S和C/S两种方式的网络构架，使您步入互联网时代（2）创建组态界面进入力控的开发系统后，可以为每个工程建立无限数目的画面，在每个画面上可以组态相互关联的静态或动态图形。这些画面是由力控开发系统提供的丰富的图形对象组成的。开发系统提供了文本、直线、矩形、圆角矩形、圆形、多边形等基本图形对象，同时还提供了增强型按钮、实时历史趋势曲线、实时历史报警、实时历史报表等组件。开发系统还提供了在工程窗口中复制、删除、对齐、打成组等编辑操作，提供对图形对象的颜色、线型、填充属性等操作工具。力控开发系统提供的上述多种工具和图形，方便用户在组态工程时建立丰富的图形界面。在这个工程中，简单的图形画面建立步骤如下：第一步：创建新画面进入开发环境Draw后，首先需要创建一个新窗口。选择“文件F/新建”命令出现“窗口属性” 对话框，如图4.2所示。 图 4.2 窗口属性选择输入流程图画面的标题名称，也命名为“水电厂主接线”。单击按钮“背景色”，出现调色板，选择其中的一种颜色作为窗口背景色。单击“确认”按钮退出对话框。4.2 定义I/O设备 在力控中，把需要