1 簡介
華電化學(xué)分析儀器工作站采用完善的現(xiàn)場總線技術(shù)，用計(jì)算機(jī)大屏幕顯示器上顯示的“虛擬表”界面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的主機(jī)，同時(shí)又是一套完整的具有網(wǎng)頁發(fā)布等網(wǎng)絡(luò)功能的微機(jī)化水汽品質(zhì)采集及監(jiān)控系統(tǒng)。華電化學(xué)分析儀器工作站采用成熟的上、下位機(jī)的模式，實(shí)現(xiàn)對火電廠化學(xué)水汽參數(shù)的采集及記憶并控制爐內(nèi)純水加藥。該工作站上位機(jī)采用高性能、高品質(zhì)的工控計(jì)算機(jī)，下位機(jī)采用我北京華電自主開發(fā)的功能模塊及變送器。計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件能實(shí)現(xiàn)直觀易操作的人機(jī)界面、數(shù)據(jù)處理和自動(dòng)控制。在集中水汽取樣架上或取樣架附近的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對水汽品質(zhì)的監(jiān)測和控制。上位機(jī)預(yù)留與火電廠MIS網(wǎng)相聯(lián)接的接口。聯(lián)網(wǎng)功能，通過廠內(nèi)MIS系統(tǒng)或INTERNET系統(tǒng)與其它微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。
2 特性
2.1 功能強(qiáng)大：
可單獨(dú)對任何一支變送器前的檢測電極虛擬出打上“表頭”對該“表”進(jìn)行各種操作，而不影響其它“表”的運(yùn)行。可實(shí)現(xiàn)全部傳統(tǒng)采集穿儀表的基本功能，利用中文字或各種操作，如報(bào)表生成及打印、數(shù)據(jù)數(shù)字及趨勢曲線顯示和紀(jì)錄等高級功能?？朔藗鹘y(tǒng)系統(tǒng)中只能采集儀表數(shù)據(jù)，不能對其進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置與控制，而且兩者顯示值之間還存在誤差的致命缺陷。
2.2 擴(kuò)展性強(qiáng)：
工作站與加藥系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)配用。工作站的處理能力很強(qiáng)，采用開放式的總線結(jié)構(gòu)，增加“儀表”數(shù)量十分方便，可將全廠的化學(xué)儀表連入一臺工作站。工作站在軟、硬件的設(shè)計(jì)中充分考慮到用戶以后的擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面，逐步改造的方案。我北京邊華電的儀表工作站在處理現(xiàn)有機(jī)組數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，預(yù)留了其它機(jī)組“位置”，只要少量的資金進(jìn)行軟件升級并配上相應(yīng)的信號變送模塊就能逐一對機(jī)組進(jìn)行改造。
2.3 大屏幕LCD液晶顯示變送器，外形美觀，內(nèi)容豐富。可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場切換及主機(jī)的有線和無線通訊。
2.4 取消了電導(dǎo)率、pH、溶解氧、鈉表共四種表的二次儀表。變送器模塊通過CAN總線直接接入微機(jī)，在微機(jī)中顯示屏生成虛擬儀表界面，對有驅(qū)動(dòng)的硅表、磷表和聯(lián)氨表及TOC等大型表則保留整表，通過4~20(mA)模擬信號輸入工控機(jī)采集卡。
2.5 實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。工作站將各種信息形成若干幅網(wǎng)頁，通過*的B/S結(jié)構(gòu)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，并可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)查詢和實(shí)時(shí)互動(dòng)。
2.6 全數(shù)字化、多參數(shù)、雙向、多站點(diǎn)的CAN總線通訊網(wǎng)絡(luò)。
2.7 集成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。工作站主機(jī)接受變送器模塊的信號并形成虛擬表，同時(shí)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，完成系統(tǒng)圖顯示、虛擬表顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表生成打印等功能。
3 上位機(jī)組成
工作站分析儀器工作站由上位機(jī)（工控機(jī)及組態(tài)軟件）、下位機(jī)（帶顯示的變送器模塊、電極及儀表主機(jī)）共同組成。上位機(jī)主要完成以任務(wù)：一是接受用戶指令以完成特定的操作；二是接收各變送器模塊的數(shù)據(jù)并完成計(jì)算、顯示、存儲(chǔ)、管理等功能；三是將各種信息制成網(wǎng)頁并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。與傳統(tǒng)的易出故障、易損壞的輔助手操器不同。華電變送器模塊具有與上位機(jī)通訊，校準(zhǔn)及設(shè)置等功能，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并通過CAN總線傳送給上位機(jī)。通過主機(jī)數(shù)據(jù)處理并記憶，并通過大屏幕LCD顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。
3.1 上位機(jī)簡介
由高可靠的工控計(jì)算機(jī)作為信息顯示管理平臺，安裝于監(jiān)控室機(jī)柜儀表盤或控制臺或安裝在取樣架儀表屏上。上位機(jī)有良好的人機(jī)界面。提供豐富的圖形、報(bào)表文件，并且具有網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，同時(shí)通過CAN總線實(shí)現(xiàn)對下位機(jī)各模塊工作參數(shù)的設(shè)置和校準(zhǔn)功能。主要功能如下：
3.2 主要功能
3.2.1 實(shí)時(shí)顯示：包括虛擬儀表、數(shù)據(jù)表格、曲線等多種顯示模式任意切換；機(jī)組蒸汽、汽水取樣系統(tǒng)化學(xué)指標(biāo)顯示及切換；單臺機(jī)組模擬量一覽表格動(dòng)態(tài)顯示及機(jī)組間的頁面切換。
3.2.2 儀表校準(zhǔn)：通過CAN總線通訊，實(shí)現(xiàn)在線儀表校準(zhǔn)功能。
3.2.3 數(shù)據(jù)采集：模擬量及數(shù)字量采集功能，包括通訊型、非通訊型及儀表的直接數(shù)據(jù)采集。
3.2.4 手工輸入：手工分析數(shù)據(jù)，在線隨機(jī)輸入編輯功能。
3.2.5 控制信號輸出：模擬量及數(shù)字量輸出功能。
3.2.6 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理：數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)形式保存，保存的數(shù)據(jù)量只受計(jì)算機(jī)硬盤空間的限制。
3.2.7 歷史曲線顯示：各參數(shù)的瞬間時(shí)曲線顯示，可調(diào)出任意時(shí)間段多個(gè)參數(shù)的歷史曲線，并可做曲線放大顯示。
3.2.8 報(bào)警歷史記錄及查詢：可自動(dòng)將報(bào)警事件做歷史記錄，可對報(bào)警歷史記錄作任一查詢。
3.2.9 實(shí)時(shí)報(bào)警功能：具有采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)報(bào)警功能，提示彈出窗口畫面顯示文字及紅色閃爍報(bào)警，通過計(jì)算音箱發(fā)出音響報(bào)警。
3.2.10 系統(tǒng)功能可擴(kuò)展性：系統(tǒng)留有與DCS接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，數(shù)據(jù)共享。
3.2.11 儀表管理功能：在線儀表的投、停運(yùn)標(biāo)定等記錄功能，具備儀表運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)功能，并能打印出統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
3.2.12 報(bào)表管理：時(shí)、日、月報(bào)表的隨機(jī)打印，也可以定時(shí)打印報(bào)表及曲線。
3.2.13 用戶使用權(quán)限管理：可針對用戶設(shè)置分配用戶的權(quán)限和時(shí)效，可設(shè)置0~999級用戶級別和任意的時(shí)效分配，采用密碼管理體系。
3.2.14 量程及報(bào)警限的設(shè)置：用戶可以通過軟件在線修改、設(shè)定采集點(diǎn)的量程、報(bào)警上下限等。
4 下位機(jī)
工作站取消了測量幾個(gè)二次儀表的單片機(jī)控制部分，顯示部分和按鍵部分，所有顯示和操作均集中在PC機(jī)上完成。這就使得現(xiàn)場的日常維護(hù)變得非常困難，尤其是當(dāng)PC機(jī)與儀表相距較遠(yuǎn)時(shí)。而采用“手操器”也會(huì)帶來接觸及輸出故障問題。本華電變送器很好地解決了這一問題。其作用相當(dāng)于原儀表加裝了一個(gè)六
通道電子單元。加裝了液精屏，稱六參數(shù)變送器，可在現(xiàn)場對相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行顯示和操作，六參數(shù)變送器它有如下特點(diǎn)：
4.1 下位機(jī)特點(diǎn)
4.1.1 大屏幕六參數(shù)同屏漢字顯示，內(nèi)容豐富。
4.1.2 具有有線和無線兩種通訊方式。
4.1.3 電路板采用了表面安裝焊接工藝(SMT)和多層制板工藝，實(shí)現(xiàn)一板式，運(yùn)行可靠、抗力強(qiáng)。
4.1.4 體積小，(240×123×51)mm，便于攜帶、安檢及檢修。
4.1.5 北京邊華電的現(xiàn)場參數(shù)六參數(shù)交隔式變送器，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的六塊不同參數(shù)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率、酸度(pH)、鈉離子(pNa)、溶解氧、及硅、磷酸根等。可多個(gè)組合，在同一變送器中實(shí)現(xiàn)隨意組合輸入，變送器上設(shè)LCD屏，而且確?，F(xiàn)場多參數(shù)同屏顯示。
4.1.6 費(fèi)用最少：
原來的一臺二次表被簡化成一塊接口板或板上一個(gè)通道，成本則急劇下降。檢測點(diǎn)較多時(shí)，省下的費(fèi)用將十分可觀。
4.1.7 可靠性高，維護(hù)量減少數(shù)倍
由于大量減少了單片機(jī)系統(tǒng)數(shù)量，且工作站的變送器單元嚴(yán)格按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用工業(yè)級32位機(jī)， ARM系統(tǒng)，CAN總線技術(shù)。高可靠芯片及器件發(fā)生故障的概率極低。一旦有故障，或一旦更換不同參數(shù)電極，僅換一塊前置板即可。這也是主要的維護(hù)工作，備品備件就是幾塊前置板?？蓱?yīng)用于各種容量機(jī)組，緩解變送器成本高等問題。
4.2 主要功能
4.2.1 采用國際主流性能*的CAN總線通訊技術(shù)，使通訊距離更遠(yuǎn)，速度更快，可靠性更高。
4.2.2 各模塊采用32位嵌入式工業(yè)級微處理器，運(yùn)行速度更快，工業(yè)級溫度范圍(5~55)℃使儀表在惡劣環(huán)境下工作更加穩(wěn)定可靠。
4.2.3 儀表軟件上采用了國際實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，硬件采用ARM系統(tǒng)，使儀表運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，實(shí)時(shí)性和擴(kuò)展性更強(qiáng)
4.3下位機(jī)分類
所有下位機(jī)模塊均采用CAN總線方式與上位機(jī)進(jìn)行通訊，并可采用CAN總線和無線兩種方式與操作儀進(jìn)行通訊。工作電壓均為：PC：18V~36V；AC：(85~265)V 50Hz±1Hz，功耗5W，通道數(shù)為六通道。均采用盤式安裝。安裝尺寸：(1500 mm×1500 mm×80 mm)
下位機(jī)可分為同類式及混雜式(交隔式)兩種。同類式就是6輸入均是同一參數(shù)形式，如把六個(gè)電導(dǎo)率電極均歸在一個(gè)變送器中，混雜式就是可把不同類的電極或信號輸入同一變送器中。
4.3.1 HDCJ-8000-pH 酸度前置器
● 量程范圍：pH(0.00~14.00)，(0.0~99.9)℃
●分辨率：0.01，0.1℃
●基本誤差：±0.02，±0.5℃
●重復(fù)性：±0.01
●穩(wěn)定性：±1×10-2/24h
4.3.2 HDCJ-8000-pNa 鈉離子前置器
●量程范圍：μg/L
●分辨率：0.01
●系統(tǒng)誤差：pNa：±0.01 Na +（濃度值）：±5% F.S
●重復(fù)性：pNa：±0.025
●穩(wěn)定性：±0.5×10-2/24h
4.3.3 HDCJ-8000-con 電導(dǎo)率前置器
●量程范圍：(0.000~2000)μs/cm(依電極常數(shù)而定)
●溫度范圍：(0.0~99.9)℃
●分辨率：0.001μs/cm，0.1℃
●基本誤差：±1%F.S，±0.5℃
●重復(fù)性：±0.5
●穩(wěn)定性：±0.5×10-2/ 24h
4.3.4 HDCJ-8000-DO 溶解氧前置器
●測量范圍：(0.0~20000)ppb，(0.0~99.9)℃
●分辨率：0.01ppb，溫度：0.1℃
●基本誤差：±3.0%F.S，溫度：±0.5℃
●重復(fù)性：±1.5
●穩(wěn)定性：±1.5%F.S /24h
4.3.5 HDCJ-8000 AI變送器
●通道數(shù)量：8通道
●測量范圍：(0~20)mA，(4~20)mA或(0~10)mA
●分辨率：0.01mA
●精度：±0.02mA
4.3.6 HDCJ-8000 AO變送器
●輸出范圍：(0~20)mA，(4~20)mA或(0~10)mA模擬信號輸出
●通道數(shù)量：8通道
●輸出精度：±0.01mA
4.3.7 HDCJ-8000 DI變送器
●數(shù)字信號輸入
●通道數(shù)量：16通道
4.3.8 HDCJ-8000 DO變送器
●數(shù)字信號輸出
●通道數(shù)量：16通道
4.3.9 HDCJ-8000 DI/DO變送器
●數(shù)字信號輸入/數(shù)字輸出
●通道數(shù)量：8輸入/8輸出
5 安裝方式
盤式臺式柜式壁掛式
(注：以上4.3.6~4.3.9也可以采用裝入工控機(jī)，通用插槽形式)
主要技術(shù)指標(biāo)
| 電極或表計(jì) | 電導(dǎo)率 | 酸度計(jì) | 溶解氧 | pNa | SiO2 | PO4-3 | 溫補(bǔ)探頭 | ||||||
| 電極至變送器 最遠(yuǎn)距離(m) | 20或5000 | 20 | 20 | 50 | 200 | 200 | 50 | ||||||
| 量程 | (0.0~2.0、0.0~20.0、 0.0~200.0、 0.0~2000.0）μs/cm | pH：(0.0~14.0) | (0.0~200.0)μg/L (0.0~20.0)mg/L | (0~2300)μg/L | (0.0~100.0 0~2000)μg/L | (0.0~2.0、 0.0~10.0、 0.0~20.0)mg/L | (0.0~100.0) | ||||||
| 誤差 | 基本誤差： ±1.0%F.S（純水） ±2.0%F.S（普水） | 示值誤差： pH：±0.02（純水） pH：±0.10（普水） | 基本誤差 ±3.0%F.S（純水） ±10%F.S（普水） | 示值誤差： pH：±0.01（純水） pH：±0.05（普水） | ±2.0%F.S | ±2.0%F.S | ±1.0% F.S | ||||||
| 重復(fù)性 | ±0.05（純水） ±1.0（普水） | ±0.01（純水） ±0.05（普水） | ±1.5（純水） ±5.0（普水） | ±0.005（純水） ±0.25 (普水） | ±1.0 | ±1.0 | ±0.5 | ||||||
| 穩(wěn)定性 | ±0.05×10-2/24h（純水） ±1.0×10-2/24h（普水） | ±0.01×10-2/24h（純水） ±0.025×10-2/24h（普水） | ±1.5×10-2/24h（純水） ±5.0×10-2/24h（普水） | ±0.005×10-2/24h（純水） ±0.025×10-2/24h（普水） | ±1.0×10-2/24h | ±1.0×10-2/24h | ±0.5×10-2/24h | ||||||
| 環(huán)境條件 | 儲(chǔ)運(yùn)溫度 | (-25~55)℃(不含電極，電極要高于0℃) | |||||||||||
| 環(huán)境溫度 | (5~40)℃
| ||||||||||||
| 環(huán)境相對濕度 | ≤85%RH(無冷凝) | ||||||||||||
| 空間 | 無陽光直射，無腐蝕性氣體，無電磁干擾 | ||||||||||||
| 樣品要求 | 水樣溫度 | (10~40)℃ | |||||||||||
| 水樣流量 | >10ml/min | >10ml/min | >300ml/min | >10ml/min | >10ml/min | >10ml/min | >10ml/min | ||||||
| 水樣壓力 | (0.02~0.098)Mpa | ||||||||||||
| 水樣允許固體成份 | ≤5微米(不允許有膠狀物、無油脂) | ||||||||||||
| 電源及功率 | AC：220V±22V 50Hz±1Hz 300VA | ||||||||||||
| 外型尺寸 | 200 mm（高）×250 mm（寬） | ||||||||||||
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