微机远动技术.rtf

论述微机远动技术的发展 随着科学技术的发展，远动技术已经形成一门独立的学科由于生产过程自动化程度日益提高，人们不断谋求对生产过程，特别是对处于分散状态的生产过程的集中监视、控制和统计管理为适应上述目的，远动技术在综合自动控制理论、计算机技术和现代通信技术的基础上迅速发展起来 远动技术在 20 世纪 30 年代首先用于铁路运输系统，40 年代用于电力系统，我国在 50 年代末才在电力系统中采用而电气化铁道(简称电铁)远动系统在我国 60 年代开始研制，80 年代才得到了广泛应用和电力系统远动装置一样，电铁远动系统也经历了继电器、晶体管(分立元件)、集成电路和微机远动系统几个阶段，相应的远动系统也称为第一代、第二代、第三代和第四代远动系统第一代、第二代、第三代远动系统统称为布线逻辑远动系统，第四代即为徽机远动系统目前，广泛使用的电铁远动系统均为微机远动系统 远动系统(Telecontrol System，有时也称为 RemoteControl System)在基本设想方面，在应用场合和完成其特定的任务方面都有着繁多的种类，各自有着不同的特征有的可能是一个很简单的单一对象控制；有的可能是一个很大的综合系统。

不管怎样，远动系统具有远距离的在人(或者机器)和机器之间交换信息的机能如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工作，并集中管理沿铁道线分布的许多牵引变电所、分区亭和开闭所中的电力设备 为了保证供电系统运行的可靠性和经济性，调度所必须及时地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、事故信号及主要运行参数等能迅速、正确、可靠地反映给调度所；另一方面，调度所切实了解到系统的运行情况并进行判断处理后，应对变电所(包括分区亭和开闭所等)下达命令，去直接操作某些设备或调整某些参量，或去完成实时控制的任务为了完成变电所与调度所之间远距离信息的实时自动传输，必须应用远动技术，采用远动装置 简单地说，远动技术即是调度所与各被控端(包括变电所等)之间实现遥控、遥测、遥信和遥调技术的总称由远动装置在调度所和变电所之间充当传送各种信息的桥梁采用远动装置对于监视和控制系统的运行是一个十分有利的工具它是实现系统实时调度和进一步实现调度综合自动化的基础传统远动装置的主要功能是遥控、遥调、遥测和遥信 1遥控(YK, Remote-Control，或者 Telecontrol) 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离散值，通常只取两种状态指令，例如开关的“合”、“分”指令 2遥调(YT, Teleadjusting) 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) 3遥测(YC，Telemetering) 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 4遥信(YX，Telesignal) 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 远动化的主要任务：一是集中监视，提高安全经济运行水平正常状态下实现合理的系统运行方式事故时，及时了解事故的发生和范围，加快事故处理；二是集中控制，提高劳动生产率调度人员可以借助远动装置进行遥控或遥调，实现无人化或少人化，并提高运行操作质量，改善运行人员的劳动条件电气化铁道供电系统采用远动装置，实现集中监视和控制，可以保证供电质量，提高可靠性和减少维修费用其经济效益是很明显的因而在一些技术先进国家的牵引供电设备中广泛采用远动装置此外，如电力系统、列车运行、石油开采、煤矿、农田灌溉、给排水系统、大工厂及联合企业、气象、宇航、原子能的应用以及军事目标的控制等，或是由于控制对象远离被控点，或是由于被控对象有危险不宜靠近的，均需采用远动技术。

而且，随着技术的发展，需采用远动技术的领域和场合将更加日益广泛总之，远动技术已经为国民经济各部门及国防部门所需要尽管它的历史不长，但发展速度很快最早使用的远动装置是有接点式装置，它的主要元器件是继电器随着新型电子器件的出现，以晶体管为主要元件的无接点式远动装置相继出现随之而来的是由集成元件构成的全集成电路装置的诞生，上述各型装置都属于布线逻辑装置，它们按预定的要求进至设计，使构成装置的各部分逻辑电路按固定的时间顾序工作，以完成预定的功能这些装置属于硬件式的装置，不能随意进行功能的扩展为了提高装置的灵活性和可扩性，以适应多种用户的不同需要，人们又研制出了软件化的远动装置如初期的微机远动装置，以及目前广泛使用的微型计算机远动装置(简称微机远动)等布线逻辑远动装置的逻辑电路中有一套时序电路，由它控制其余逻辑电路按时序工作，从而使输入的待处理信息(如遥信对象的状态量、要发送的遥控命令等)变成处理好的信息(如遥信信号、遥控指令等)由于这种装置处理工作全部在逻辑电路中自动进行，要改变处理要求必须重新进行电路设计而软件化远动装置除硬件外，还包括软件部分整个装置的工作由输入的软件加工程序控制当需要改变处理要求时，只需对程序进行修订。

即使需要增加硬件，由于各部分电路是通过总线相互连结，扩展也很方便因此软件化远动装置更具有灵活性和可扩性随着微型计算机技术的发展和普及，软件化远动装置中以微机远动装置占绝对优势从硬件设计上进行划分，微机远动装置的发展经历了三个阶段：片级设计；板级或模块级设计；系统级设计片级设计是指用户根据自己的要求选用不同类的微处理器片、存贮器片、输入输出片等联成自己的系统板级或模块级设计则是直接采用单板机或软硬件结合的多功能集成模块构成用户系统系统级设计是直接使用具有完整的硬件和软件结构的微型机系统，适当配置一些接口电路，即可更方便地构成一个满足用户要求的系统显而易见，随着徽型计算机生产技术的发展，微机远动装置硬件的设计越趋简单由于微机远动装置的工作方式由软件进行控制，使装置的功能大大加强它除了能同硬件装置一样完成“四遥”功能外，还能进行许多运算处理工作比如对遥信信号进行变位判别、事故顺序记录、程序控制、用程序实现功率总加等同时，还能进行信息的加工处理和转发这时调度端远动装置既能接收遥测、遥信信号，又能发送遥测、遥信信号，与传统的概念略有区别这种转发功能是布线逻辑远动装置难以实现的除此之外，微机远动装置还可进行一些实时计算，如多个站的功率总和，输电线线损计算、误码率统计、各种图形报表的显示、打印等。

以微型机为主构成、以完成常规“四遥”功能为目标的监视控制和数据采集系统，简称为微机远动系统，即 SCADA 系统(Supervisory Control and Data Acquisition System)这种远动系统的被控端简称为远方终端，即 RTU(Remote Terminal Unit)由于计算机的运算速度越来越快、功能越来越强，使得微机远动系统除了完成常规的“四遥”功能外，还可完成许多其它的数据处理和管理功能，如根据需要，编制各种不同的图形、报表，可提供复示终端，可与其它系统联网等功能，还可提供操作人员的培训、防误操作以及辅助决策等功能因此，具有这些扩展功能的微机远动系统，我们称之为微机调度自动化系统(Dispatching Automation System)，也简称为微机监控系统(Supervisory Control System)在本书中，除非特别注明，微机远动系统即指微机监控系统 微机监控系统由三大部分构成：控制中心(Control Center，CC，也称为调度端)、通道(Channel)和远方终端(RTU)构成 控制中心主要由远动主机、模拟屏(Mimic Panel)、打印机、工程师终端、VDU 显示设备(含键盘、鼠标器等人机接口)、通讯处理器以及不问断电源 UPS 等，控制中心一般设在铁路分局的调度所，RTU 一般设在铁路沿线的各变电所、开闭所或分区亭内，它们之间的信息通过远动通道来传输。

控制中心的主要任务就是对 RTU 送来的信息进行加工、处理，并根据需要进行各种报表、记录的打印、存贮、显示，对事故信号进行报警，以及操作员通过人机接口向各 RTU 发出操作命令等RTU 的主要功能则是采集变电所内各开关量的状态、电气量的参数并及时上送调度中心，以及执行控制中心发来的各种操作命令等随着我国电气化铁道的迅速发展，供电系统的运行、调度、管理工作日益复杂，要傲到安全、 经济、降低损耗，就需要建立一个能对供电一次系统主要设备进行监视、测量、调整、控制、管理以及与其它系统(如行车调度自动化系统、红外轴温监控系统等)联网以实现数据共享的调度自动化综合监控系统这是微机监控系统的发展方向 （1） 随着电气化铁道的迅猛发展，在铁路干线上，电力机车牵引将逐渐替代内燃及蒸汽机车牵引而成为铁路运输的主力而牵引供电系统的高效、可靠运行是电力牵引运输得以顺利进行的根本保证微机监控技术为提高牵引供电系统调度管理综合自动化水平，为迅捷、快速分析、查找、切除故障点，提高系统智能化水平，确保系统安全、可靠、高效运行提供了有力的技术支持 电气化铁道微机监控系统(亦称微机远动系统)基本结构在第一章绪论中已述及，系统主要由三大部分组成，即装设于铁路分局(局)调度所(中心)的监控主站(调度端)，装设于铁路沿线牵引变电所(分区亭、开闭所等)的远方终端装置(RTU，亦称被控站或执行端)及从铁路通信系统中分离出来的远动通道。

监控主站和被控站以远动通道为桥梁有机配合，共同实现对牵引供电设备遥控、遥信、遥测、遥调等功能所谓遥控(YK)，顾名思义，即指远距离控制，亦即从监控主站发出命令通过执行端实现对被控对象的远程操作，这种命令只取有限个离散值通常取两种状态切换指令，如开关的“合”、“分”遥信(YX)是将被控站的牵引供电设备状态信号、事故报警信号等远距离传送给监控主站处理，如开关位置信号、事故、预告信号等遥测(YC)是将被控牵引供电设备的某些运行参数远距离传递给监控主站处理，如有功和无功功率、电度、电压、电流等电气参数及故障点等非电气参数遥调(YT)是指监控主站通过命令直接对被控站某些牵引供电设备的工作参数进行远距离调整，如调整变压器的原边电压等 （2） 监控主站功能及组成原理 监控主站是微机监控系统乃至牵引供电系统的调度指挥中心装设于此的调度管理自动化系统为直观实现调度管理意图提供了强有力的技术支持 监控主站(这里习惯称之为调度端)设备主要由冗余配置的双主机服务器(MC)、冗余配置的调度员操作工作站(OW)、冗余配置的通讯前置处理机(CC)、数据维护工作站(DW)、工程师终端(ET)、数据终端通信控制器(DTC)、大幅模拟屏(MNP)、流水打印机(LP)、报表打印机(RP)、拷屏打印机(CP)、电源系统(UPS 及配电盘)、连接电缆等部分组成。

冗余配置的目的是提高系统的运行可靠性、冗余的设备可有冷备用和热备用两种备用工作方式所谓冷备用是指作为备用的设备不运行指定的应用软件或干脆就关电待命，待主用设备故障或视需要切换时再投人运行；热备用是指作为备用的设备运行指定的应用软件监视主用设备，一旦发现主用设备故障，即自动切换运行主用程序，接替原主用设备工作，或收到双机切换命令后自动切换为主用设备工作方式，原主用设备切换为备用工作方式，或退出运行休整 监控主站调度管理自动化系统以主机为核心，通过网络与操作工作站、数据工作站、通讯机、DTC 等设备进行数据交换，并对各设备工作状态进行监视管理；流水记录打印机、报表打印机、模拟屏等慢速设备，与 DTC 进行串口通讯，由 DTC 统一管理，通过 DTC 上网与主机相联；操作工作站通过打印共享器共享拷屏打印机资源主机、数据工作站、操作工作站、通讯机配以相应操作系统(如主机 UNIX 操作系统、工作站及通讯机 Windows NT 等)及监控应用软件，充分利用外设及数据资源，实现遥控、遥信、遥。