微机远动系统的设计.docx
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微机远动系统的设计.docx
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微机远动系统的设计
微机远动系统的设计
设计要求:
1、了解远动系统的主要功能
2、调度端和执行端的功能
3、调度端和执行端的基本情况
4、重点设计调度端或执行端的硬件结构
5、熟悉远动信息的传输规约
设计说明书:
1、书写整齐、条理分明、表达正确、语言简洁
2、阐明设计内容、论证各设计内容的评价
远动系统概述
远动系统是调度端(监控主站)与执行端(被控端)之间实现遥控、遥测、遥信和遥调技术的总称。
远动系统分为调度端、执行端、信道。
如图
遥控:
(YK)
遥控是从调度所发出命令以实现远方操作和切换。
这种命令只取有限个散离值,通常只取两种状态指令,例如开关的“合”“分”指令。
遥调:
(YT)
遥调是调度所直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整。
如调节变电所的某些量值(如电压等)
遥测:
(YC)
遥测是将被控站的某些运行参数传送给调度所。
如有功和无功功率、电度、电压、电流等电气参数及接触网故障点等非电气参数。
遥信:
(YX)
遥信是将被控站的设备状态信号远距离传送给调度所。
如开关位置信号、报警信号等。
微机远动技术在电气化铁道中的作用及应用:
随着铁道电气化的迅速发展,供电系统的运行、调度管理工作日益复杂。
电气化铁道供电系统设有电力调度所,统一指挥供电系统在正常及事故情况下的运行,并集中管理沿铁道分布的许多牵引变电所、分区亭、开闭所和AT所中的电气设备。
为了保证供电系统运行的可靠性和经济性,调度所必须及时掌握系统的实际运行情况。
所以,从调度工作出发,一方面需要收集信息,要求变电所将断路器的位置信号、事故信号主要运行参数等迅速、正确、可靠地反映给调度所;另一方面,调度所在切实了解到系统的运行情况并进行判断和处理后,应对变电所、分区亭、开比所下达命令,直接操作某些设备或调整参数参量,完成实时控制的任务。
①调度端的作用:
计算机远动系统最主要的人-机界面部分的主要调度操作都在调度端实现,各远动终端和子监控与调度系统采集到的有关数据都要定时或不定时在调度端予以汇总。
根据调度端的设备配置,可分为单机调度端、多机调度端、双机备用调度端和网络调度端。
②执行端的作用:
远动是位于远距离调度端对现场实现监测和控制的装置。
它接收和处理现场信息经转换后送来的模拟量、脉冲量和开关量:
为每一空置执行机构回路提供继电器的1-2对常开或常闭节点;为每一调节执行机构回路提供继电器的1-2对常闭节点;为每一调节执行机构回路输出控制信号,输出信号为可调直流电压、可调脉冲或可调脉冲宽度有三种形式中的任一种。
随着微型计算机技术的发展,在RTU中采用多CPU的分布式处理技术,使各功能模块化,有利于提高RTU的各项性能指标。
电力系统调度控制的基本任务为:
保证系统的安全运行,以质量合格的电能满足用户用电的需要,并使发电成本最低。
①采集表征电力系统运行状态的各种实时信息,进行安全监视。
②制定执行运行计划。
根据负荷预测以及资源、机组、网络结构、系统间交换功率等情况,在保证系统安全及供电质量的前提下,使发电成本最低。
实现发电控制和电压调整,保持系统的的频率和电压水平,保证供电质量。
③进行电力系统安全水平的分析与校正控制或预防控制。
在紧急状态下,进行安全控制,以防事故扩大。
在恢复状态下,执行恢复控制,使系统回到正常状态运行。
调度端的硬件结构
远动监控系统的调度端系统放置在调度所内。
用以完成设计要求的功能和显示、打印、操作等等。
它主要由主处理器、只读存储器ROM、随机存储器RAM、I/O接口和外设(打印机、显示器、键盘、模拟屏、MODEM)等组成。
1.主机2.大屏幕显示器3.键盘、鼠标4.打印机5.模拟屏6.前置机
调度端的结构框图如图:
1、主机
采用高性能的商用系统微机或工控机。
主机硬件配置原理框图如图:
2、大屏幕显示器
大屏幕显示器主要用来显示变电所主接线土,开关的位置状态,遥测采集的数据、曲线、棒图、报表等。
3、键盘、鼠标
人-机联系的接口。
4、打印机
用来打印制表、事件记录。
5、模拟屏
调度人员最关心的是供电系统的运行方式,在系统模拟屏上遥信输出直接反映了各断路器、隔离开关的运行状态,还可以在屏上相应位置配置遥测数字显示仪表,以指示参数。
事故时,通过跳闸断路器位置的色灯闪光,配合音响告警装置,事故指示非常直观。
6、前置机
承担远动信息地收集与处理工作。
调度端的系统配置
随着计算机的不断发展,对远动要求的日益提高,容量不断扩大、功能不断增加,计算机的远动监控系统在不断更新发展,从早期的单机系统发展到后来的多机系统,由专用计算机发展到通用微型计算机和小型计算机。
1、单机系统
早期的远动监控系统,由一台主计算机接所需外围设备、如打印机、显示器、操作键盘、模拟屏等构成。
单机系统采用专用计算机,设计一些专用外设接口电路,与固定外设连接。
系统的运行、操作都只针对完成远动功能而设计,具有专用性。
单机系统中主机只有一台,所有外设的显示、操作、打印的数据处理都由主机的主处理器完成,数据处理以分时工作方式进行。
如打印机在打印画面或报表时,主机不响应操作键盘,主机在处理调取画面显示时,不响应打印等等,致使系统响应较慢,实时性较差,此是主处理器应具有较高处理速度,以满足实时性要求。
单机系统主机是整个监控系统运行的核心部分,一旦主机故障,就会造成系统停运,影响整个监控系统的运行。
为了使系统不断运行,应进行冗余设计,采用双机运行,或一主一备、互为备用。
2、双机系统
双机系统中,正常工作时,只有一台主机工作,另一台主机处于热备用状态。
一旦主机出现故障,则将外设切换到备用击伤。
这样就解决了主机故障停运的问题。
正常工作时,外设通过切换系统连接到主机1上,由主机1管理所有外设,完成远动监控功能,并定时与主机2通信,将实时运行数据送人主机2。
主机2处在热备状态时,也定时检测主机1的运行状态,如检测到主机1故障,则主机2自动转换成主运行机,切换系统将外设切换到主机2上,由主机2管理所有外设,执行远动任务。
从上面可以看出,双机系统的正常运行要受切换系统是否正常影响。
如果切换系统故障,将使外设无法操作使用。
而且这个系统外设接线复杂,同样影响到系统的可靠性。
另外,正常工作时,只有一台主机运行,仍存在处理速度慢、系统响应慢的问题,与单机系统一样存在系统变更困难、扩容性差等缺点。
对于上述问题和缺陷,一般可采取选用高一层次的小型机为主处理机、设计多机系统、以纪实性分散处理等方式予以解决。
3、多机系统
由多机构成的远动监控系统,可将任务分散处理,每台微机只需完成一部分远动功能,多机互相协作,共同完成远动任务。
其中多机可互为冗余机,当某一台计算机出现故障时,另一台计算机可替代其运行,使系统不至于中断运行。
多机系统主要由两种构成方式,一种是处理机为小型机,设双机系统;另一种是不设主处理机,由多个微机构成的方式。
1)双主机式多机系统
这种多机系统的主要处理机仍设为双机系统,采用处理能力强、速度小的小型机做主处理机。
远动的操作、显示由操作图形终端机完成,通过网络将多机连成一个系统。
系统数据的主要处理任务由处理容量大的主机(小型机)完成,如需扩大远动系统被控端同量和功能,只待修改部分软件就能满足要求,双主机处理机采用-——主---备工作方式。
远动的操作处理、显示、任务处理及打印机的打印处理由操作图形终端机完成。
操作图形终端机采用INTEL80586工业控制机,适应于长期不间断运行。
由于容量增大,易于增加、修改画,增加操作功能,简化操作控制布骤。
主机通过串行接口接MODEM,与执行端通信,进行数据信息的交换。
模拟屏单元也设有微机和单片机来管理,进行数据信息的交换。
模拟屏单元可由单片机管理,整个模拟屏可由微机管理。
同时在系统中设有工程师中断,可以在工程师终端上进行数据库、软件、画面地在线修改。
系统中各部分微机与主机间通过网路连接,进行数据信息的交换。
2)多微机系统
多微机系统即是设多个微机,功能分片处理构成。
系统中安排其中一台微机,主要负责操作、通信、画面显示,另一台微机主要负责测量数据处理和报表、曲线的制作等;另一台微机管理模拟屏;在一台微机作工程师终端,完成在线修改任务,系统运行时各微机互相备用。
在某一台微机故障状态下,可由其余两台或三台微机管理整个监控系统的功能与运行。
多微机间的通信仍由网络连接。
以多机构成的远动监控系统具有性能价格比高、适应性强、扩展方便、根据需要优化组合等优点,同时提高了可靠性和实时性。
远动信息传输规约
远东信息传输常用规约分为:
1、问答式规约
2、循环式规约
3、对等方式规约
远动中的信息,不论循环式或问答式,通常都是以帧为单位进行传输。
为了保证可靠、快速和高效率地传送信息,对于远动帧各式的安排要考虑的基本问题有如下几点:
(1)明确区分一帧的首尾,如设置帧分界符、帧的开始标志、帧长信息和帧的结束标志等。
(2)标明源站或目的地址。
(3)明确各种命令/响应帧的功用,规定相应的功能代码。
(4)采用抗干扰保护,确定发生差错后的重发以及防止帧丢失或重复的措施。
(5)保证用户数据的透明性,对用户数据应不加限制。
(6)根据接收站的缓冲器容量,为避免接收的数据过量而造成溢出,设置数据流控制。
(7)规定信息的数据格式。
(8)减少无效信息,提高传输效率。
需要传送的用户数据也有各种情况,长短不一。
帧的长度可以按实际情况而定,是可变的。
某些帧的长度可事先确定不再改变,称为固定帧长。
总结
通过对微机远动技术毕业设计,我学到了不少在书本上学不到的东西,也加什么了对微机远动技术的了解,巩固了以前学过的知识。
比如对调度端的硬件结构我有了更深的印象和了解。
在此次课程设计中,也培养了我们同学之间的团体协作能力。
在设计的过程中遇到问题,经过老师和我们的共同努力配合,都得到了相应地解决。
然而,在设计过程中难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中也发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故。
总体来说,我觉得像课程设计这种类型的作业对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进!
由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。
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- 微机 系统 设计