HDCJ-8000化學分析儀器工作站

1  簡介

      華電化學分析儀器工作站采用成熟的上、下位機的模式，實現對火電廠化學水汽參數的采集及記憶并控制爐內純水加藥。該工作站上位機采用高性能、高品質的工控計算機，下位機采用我北京華電自主開發的功能模塊及變送器。計算機監控軟件能實現直觀易操作的人機界面、數據處理和自動控制。在集中水汽取樣架上或取樣架附近的上位機實現對水汽品質的監測和控制。上位機預留與火電廠MIS網相聯接的接口。聯網功能，通過廠內MIS系統或INTERNET系統與其它微機聯網，實現遠程監測和控制。

2 特性

2.1  功能強大：

可單獨對任何一支變送器前的檢測電極虛擬出打上“表頭”對該“表”進行各種操作，而不影響其它“表”的運行。可實現全部傳統采集穿儀表的基本功能，利用中文字或各種操作，如報表生成及打印、數據數字及趨勢曲線顯示和紀錄等高級功能。克服了傳統系統中只能采集儀表數據，不能對其進行遠程設置與控制，而且兩者顯示值之間還存在誤差的致命缺陷。

2.2 擴展性強：

工作站與加藥系統、水處理系統配用。工作站的處理能力很強，采用開放式的總線結構，增加“儀表”數量十分方便，可將全廠的化學儀表連入一臺工作站。工作站在軟、硬件的設計中充分考慮到用戶以后的擴展，以實現由點到面，逐步改造的方案。我北京邊華電的儀表工作站在處理現有機組數據的基礎上，預留了其它機組“位置”，只要少量的資金進行軟件升級并配上相應的信號變送模塊就能逐一對機組進行改造。

2.3 大屏幕LCD液晶顯示變送器，外形美觀，內容豐富。可實現現場切換及主機的有線和無線通訊。

2.4 取消了電導率、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，在微機中顯示屏生成虛擬儀表界面，對有驅動的硅表、磷表和聯氨表及TOC等大型表則保留整表，通過4~20(mA)模擬信號輸入工控機采集卡。

2.5 實現信息網絡發布。工作站將各種信息形成若干幅網頁，通過*的B/S結構，進行網絡發布，并可進行網絡查詢和實時互動。

2.6 全數字化、多參數、雙向、多站點的CAN總線通訊網絡。

2.7 集成了數據采集系統。工作站主機接受變送器模塊的信號并形成虛擬表，同時以代替傳統的數據采集系統，完成系統圖顯示、虛擬表顯示、歷史數據查詢、報表生成打印等功能。

3 上位機組成

工作站分析儀器工作站由上位機（工控機及組態軟件）、下位機（帶顯示的變送器模塊、電極及儀表主機）共同組成。上位機主要完成以任務：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據并完成計算、顯示、存儲、管理等功能；三是將各種信息制成網頁并進行網絡發布。與傳統的易出故障、易損壞的輔助手操器不同。華電變送器模塊具有與上位機通訊，校準及設置等功能，將模擬信號轉換成數字信號并通過CAN總線傳送給上位機。通過主機數據處理并記憶，并通過大屏幕LCD顯示器進行數據顯示。

3.1  上位機簡介

由高可靠的工控計算機作為信息顯示管理平臺，安裝于監控室機柜儀表盤或控制臺或安裝在取樣架儀表屏上。上位機有良好的人機界面。提供豐富的圖形、報表文件，并且具有網絡發布功能，同時通過CAN總線實現對下位機各模塊工作參數的設置和校準功能。主要功能如下：

3.2  主要功能

3.2.1  實時顯示：包括虛擬儀表、數據表格、曲線等多種顯示模式任意切換；機組蒸汽、汽水取樣系統化學指標顯示及切換；單臺機組模擬量一覽表格動態顯示及機組間的頁面切換。

3.2.2  儀表校準：通過CAN總線通訊，實現在線儀表校準功能。

3.2.3  數據采集：模擬量及數字量采集功能，包括通訊型、非通訊型及儀表的直接數據采集。

3.2.4  手工輸入：手工分析數據，在線隨機輸入編輯功能。

3.2.5  控制信號輸出：模擬量及數字量輸出功能。

3.2.6  數據存儲與處理：數據以標準數據形式保存，保存的數據量只受計算機硬盤空間的限制。

3.2.7  歷史曲線顯示：各參數的瞬間時曲線顯示，可調出任意時間段多個參數的歷史曲線，并可做曲線放大顯示。

3.2.8  報警歷史記錄及查詢：可自動將報警事件做歷史記錄，可對報警歷史記錄作任一查詢。

3.2.9  實時報警功能：具有采集數據的實時報警功能，提示彈出窗口畫面顯示文字及紅色閃爍報警，通過計算音箱發出音響報警。

3.2.10 系統功能可擴展性：系統留有與DCS接口，實現數據上傳，數據共享。

3.2.11 儀表管理功能：在線儀表的投、停運標定等記錄功能，具備儀表運行時間統計功能，并能打印出統計報表。

3.2.12 報表管理：時、日、月報表的隨機打印，也可以定時打印報表及曲線。

3.2.13 用戶使用權限管理：可針對用戶設置分配用戶的權限和時效，可設置0~999級用戶級別和任意的時效分配，采用密碼管理體系。

3.2.14 量程及報警限的設置：用戶可以通過軟件在線修改、設定采集點的量程、報警上下限等。

4 下位機

工作站取消了測量幾個二次儀表的單片機控制部分，顯示部分和按鍵部分，所有顯示和操作均集中在PC機上完成。這就使得現場的日常維護變得非常困難，尤其是當PC機與儀表相距較遠時。而采用“手操器”也會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。其作用相當于原儀表加裝了一個六

通道電子單元。加裝了液精屏，稱六參數變送器，可在現場對相應參數進行顯示和操作，六參數變送器它有如下特點：

4.1  下位機特點

4.1.1  大屏幕六參數同屏漢字顯示，內容豐富。

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，實現一板式，運行可靠、抗力強。

4.1.4  體積小，(240×123×51)mm，便于攜帶、安檢及檢修。

4.1.5  北京邊華電的現場參數六參數交隔式變送器，可代替傳統的六塊不同參數主機，實現電導率、酸度(pH)、鈉離子(pNa)、溶解氧、及硅、磷酸根等。可多個組合，在同一變送器中實現隨意組合輸入，變送器上設LCD屏，而且確保現場多參數同屏顯示。

4.1.6  費用最少：

原來的一臺二次表被簡化成一塊接口板或板上一個通道，成本則急劇下降。檢測點較多時，省下的費用將十分可觀。

4.1.7  可靠性高，維護量減少數倍

由于大量減少了單片機系統數量，且工作站的變送器單元嚴格按工業標準設計，采用工業級32位機， ARM系統，CAN總線技術。高可靠芯片及器件發生故障的概率極低。一旦有故障，或一旦更換不同參數電極，僅換一塊前置板即可。這也是主要的維護工作，備品備件就是幾塊前置板。可應用于各種容量機組，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，使通訊距離更遠，速度更快，可靠性更高。

4.2.2  各模塊采用32位嵌入式工業級微處理器，運行速度更快，工業級溫度范圍(5~55)℃使儀表在惡劣環境下工作更加穩定可靠。

4.2.3 儀表軟件上采用了國際實時多任務操作系統，硬件采用ARM系統，使儀表運行更加穩定可靠，實時性和擴展性更強

4.3下位機分類

所有下位機模塊均采用CAN總線方式與上位機進行通訊，并可采用CAN總線和無線兩種方式與操作儀進行通訊。工作電壓均為：PC：18V~36V；AC：(85~265)V  50Hz±1Hz，功耗5W，通道數為六通道。均采用盤式安裝。安裝尺寸：(1500 mm×1500 mm×80 mm)

下位機可分為同類式及混雜式(交隔式)兩種。同類式就是6輸入均是同一參數形式，如把六個電導率電極均歸在一個變送器中，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℃

●重復性：±0.01

●穩定性：±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

●系統誤差：pNa：±0.01 Na +（濃度值）：±5% F.S

●重復性：pNa：±0.025

●穩定性：±0.5×10-2/24h

4.3.3  HDCJ-8000-con 電導率前置器

●量程范圍：(0.000~2000)μs/cm(依電極常數而定)

●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℃

●重復性：±0.5

●穩定性：±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℃

●重復性：±1.5

●穩定性：±1.5%F.S /24h

4.3.5  HDCJ-8000 AI變送器

●通道數量：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

●通道數量：8通道

●輸出精度：±0.01mA

4.3.7  HDCJ-8000 DI變送器

●數字信號輸入

●通道數量：16通道

4.3.8  HDCJ-8000 DO變送器

●數字信號輸出

●通道數量：16通道

4.3.9  HDCJ-8000 DI/DO變送器

●數字信號輸入/數字輸出

●通道數量：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，通用插槽形式)

主要技術指標