第一章第一节自动装置及其数据的采集处理

1、第一节第一节 自动装置的组成自动装置的组成第二节第二节 采样、量化与编码技术采样、量化与编码技术第三节第三节 交流采样的电量计算和前置算法交流采样的电量计算和前置算法第一章第一章 自动装置及其数据的采集处理自动装置及其数据的采集处理一、硬件组成方式一、硬件组成方式 目前电力系统自动装置的结构形式主要有目前电力系统自动装置的结构形式主要有3种：种： （一）、微型计算机系统：对（一）、微型计算机系统：对控制功能单一、简单的自动装置控制功能单一、简单的自动装置所需采集的电气量不是很多，采用此系统就可满足运行要求，例所需采集的电气量不是很多，采用此系统就可满足运行要求，例如同步发电机自动并列装置如同步

2、发电机自动并列装置 （二）、工业控制计算机系统：对（二）、工业控制计算机系统：对控制功能要求高、软件任务控制功能要求高、软件任务重的系统，例如：发电机励磁自动调节系统，大多采用此系统。重的系统，例如：发电机励磁自动调节系统，大多采用此系统。 （三）、集散系统和现场总线系统：（三）、集散系统和现场总线系统：分散的多对象的成套监控分散的多对象的成套监控装置则采用装置则采用DCS或或FCS，例如发电厂、变电所一些远动装置以及，例如发电厂、变电所一些远动装置以及热电厂机炉集控系统热电厂机炉集控系统第一节第一节 自动装置的组成自动装置的组成定义：定义：定义较为广泛，这里把简单的、借助于特定开发平台才能编

3、程定义较为广泛，这里把简单的、借助于特定开发平台才能编程的系统。的系统。(面向单片机，面向单片机，pc机机)组成；组成；传感器、采样保持器、模拟多路开关、传感器、采样保持器、模拟多路开关、A/D转化器、存储器、转化器、存储器、通信单元、中央处理单元及外设等部分组成通信单元、中央处理单元及外设等部分组成（一）微型计算机系统（一）微型计算机系统通信单元微型计算机系统组成微型计算机系统组成自动装置的核心部件。自动装置的核心部件。 对系统的工作进行控制和管理。对系统的工作进行控制和管理。 对采集到的数据作必要处理，然后根据要求作出判断和指令。对采集到的数据作必要处理，然后根据要求作出判断和指令。微型计

4、算机系统组成微型计算机系统组成微型计算机系统的特点微型计算机系统的特点 工业控制计算机系统组成：工业控制计算机系统组成： 稳压电源、机箱、不同功能的总线模板，键盘等外设稳压电源、机箱、不同功能的总线模板，键盘等外设 2. 工业控制计算机内部总线：工业控制计算机内部总线： STD总线、总线、PC104总线等总线等 早期多采用早期多采用STD总线（工业控制标准总线）总线（工业控制标准总线） 对对56根线做了合理的安排，信号之间的隔离，消除了大部根线做了合理的安排，信号之间的隔离，消除了大部分总分总 线的干扰。线的干扰。 单元为小模板结构，每块模板功能具有相当的独立性，实现单元为小模板结构，每块模板

5、功能具有相当的独立性，实现了板级功能的分散。了板级功能的分散。（二）、工业控制计算机系统（二）、工业控制计算机系统STD总线工业控制计算机结构示意图总线工业控制计算机结构示意图STD总线的主处理单元。总线的主处理单元。 包含处理数据、地址和各种控制功能，并且控制其他单元的包含处理数据、地址和各种控制功能，并且控制其他单元的工作。工作。 负责整个工控系统的计算、数据处理和控制等工作负责整个工控系统的计算、数据处理和控制等工作 一般含有高速的一般含有高速的CPU和协处理器，能够与计算机和协处理器，能够与计算机PC/XT总线总线兼容。兼容。STD总线工业控制计算机结构组成总线工业控制计算机结构组成数

6、模转换的接口。数模转换的接口。 模数转换和数据读取的时间可由模数转换和数据读取的时间可由CPU单元控制，也可由外部触单元控制，也可由外部触发来决定。发来决定。 STD总线工业控制计算机结构组成总线工业控制计算机结构组成作为通用存储器的扩展卡，含有作为通用存储器的扩展卡，含有STD接口、译码、存储器、后接口、译码、存储器、后备电池等，可防止失电后数据丢失。备电池等，可防止失电后数据丢失。为为STDPC提供系统支持的单元。提供系统支持的单元。 包含设置开关、后备电池、实时时钟、看门狗定时器、上电复包含设置开关、后备电池、实时时钟、看门狗定时器、上电复位电路、交流掉电电路、总线终端网络及通信口。位电

7、路、交流掉电电路、总线终端网络及通信口。STD总线工业控制计算机结构组成总线工业控制计算机结构组成STD总线的独立外设，具有可编程逻辑电路、选通电路和输出总线的独立外设，具有可编程逻辑电路、选通电路和输出信号。信号。 完成定时、记数、实现完成定时、记数、实现“看门狗看门狗”功能功能实现开关量输入输出的功能单元。实现开关量输入输出的功能单元。 电平输出，功率输出。电平输出，功率输出。 各种信号均具有锁存功能。各种信号均具有锁存功能。STD总线工业控制计算机结构组成总线工业控制计算机结构组成键盘输入、显示输出、打印机接口。键盘输入、显示输出、打印机接口。 STD总线工业控制计算机结构组成总线工业控

8、制计算机结构组成8、电源、电源对电源的技术要求：输入电压侧带交流滤波，对电源的技术要求：输入电压侧带交流滤波， 输出侧具备过压与过流保护输出侧具备过压与过流保护 较高的工作可靠性和抗干扰能力较高的工作可靠性和抗干扰能力 低功耗低功耗工业控制计算机系统的特点工业控制计算机系统的特点（三）、集散系统和现场总线系统（三）、集散系统和现场总线系统集散控制系统结构框图集散控制系统结构框图数据采集测控站：数据采集测控站： 组成：组成：由单片机数据采由单片机数据采集控制装置组成，位于生集控制装置组成，位于生产设备附近产设备附近作用：作用：独立采集数据和预独立采集数据和预处理。传输信号至上位机，处理。传输信号

9、至上位机，接收上位机控制信号进行接收上位机控制信号进行现场控制现场控制1、集散系统是网络技术在、集散系统是网络技术在工业控制系统发展的产物。工业控制系统发展的产物。其组成：其组成：集散系统结构集散系统结构上位机：上位机： 采用工业控制机或工作采用工业控制机或工作站，配置打印机和其外设。站，配置打印机和其外设。 采用双机热备用方式采用双机热备用方式 作用：作用：上传数据处理和存储。上传数据处理和存储。系统协调系统协调集中显示或打印各种报表集中显示或打印各种报表根据数据处理结果，确定控制根据数据处理结果，确定控制的参数和方法。将结果通过的参数和方法。将结果通过通信线路下达给相应的测控通信线路下达给

10、相应的测控站。站。（三）、集散系统和现场总线系统（三）、集散系统和现场总线系统（三）、集散系统和现场总线系统（三）、集散系统和现场总线系统2、现场总线系统、现场总线系统（三）、集散系统和现场总线系统（三）、集散系统和现场总线系统现场总线是自动控制、现场总线是自动控制、计算机、通讯技术的计算机、通讯技术的交叉与集成交叉与集成 结果。结果。它将分散在现场的测它将分散在现场的测量控制设备变成网络量控制设备变成网络上的节点，以现场总上的节点，以现场总线为纽带，连接成为线为纽带，连接成为可相互沟通信息、共可相互沟通信息、共同完成自控任务的的同完成自控任务的的网络型控制系统。网络型控制系统。现场总线系统现场总线系统（三）、集散系统和现场总线系统（三）、集散系统和现场总线系统路由是指路由器从一个接口上收到数据包，根据数据包的目的是指路由器从一个接口上收到数据包，根据数据包的目的地址进行定向并转发到另一个接口的过程。地址进行定向并转发到另一个接口的过程。中继：是一交换机与其它交换机间连接的接口，完成局间的信是一交换机与其它交换机间连接