摘要：
介紹了威達牛頓系列模塊在熱電廠調度系統中的應用，并對模塊在工業實時應用中的幾個要注意的問題進行了論述。
某集團公司動力廠是一個利用蒸汽透平供熱背壓發電的熱電廠，由四臺鍋爐動力鍋爐和三臺發電系統，兩個公用系
統三大部分組成。這個系統設備多而龐大，相關檢測參數多而分散，因此如何在綜合考慮供熱和發電效率的條件下，協
調各個設備的關聯運行參數，真正做到高效、低耗、安全運行，歷來是這類工廠的一個難題。系統的九個設備操作間分
別相距幾十到幾百米，而動力廠的中心調度室又距現場500 米。整個生產的指揮和調度只能靠電話而不可能到現場進行
監控，因此下面操作人員抱假數，隱瞞生產故障的事情時有發生，各個設備的操作實際上是各行其是，調度基本上是調
而不度。整個系統生產效率低下，故障頻發。
為強化生產的調度和管理，極大地提高生產效率和降低生產成本，我們以牛頓-7000 系列遠程檢測模塊網絡系統為
基礎，以計算機局域網絡為操作平臺，完成了該廠的遠程計算機調度系統。本系統由下層的檢測網絡系統和上層的計算
機局域網組成，是一個系統復雜，要求高，功能多，實時性強，涉及面廣的一個計算機工業檢測網絡和計算機通信網絡
系統，本文僅以下層檢測網絡中牛頓系列模塊應用中的一些重要點進行簡述。 1 系統組成簡介
圖17 系統組成結構方框圖 系統組成如圖17所示，九個設備操作間每臺設備都有壓力、溫度、流量、液位等若干個需檢測的熱工量。檢測計算 機需要進行數據處理和上傳的69個主要檢測參數，由分散在每個儀表盤內的九個牛頓-7017 模塊來完成，這些熱工量通
過變送器轉換為標準信號送入牛頓-7017 工業遠程檢測的接口模塊，由模塊內置的計算機芯片進行處理后，通過工業半
雙工串行數據總線RS485將數據上傳給檢測計算機，工業計算機通過牛頓I-7520 RS485/RS232 接口轉換模塊完成與所有
模塊的通信，將所有的檢測量全部采集到計算機上，然后對數據進行處理，量程轉換，并將20個瞬時流量參數，通過對
同時采集的溫度、壓力信號進行復雜的補償、查表計算，計算出相應的實際累計流量值，然后又經過一個復雜的計算和
通過對溫度、壓力的補償，計算出相應的累計熱量。這個過程完成后，將所檢測的63個量和40個計算出的量通過計算機
網絡進行傳送。
由于現場與調度室距離很遠，而且發電廠的干擾和環境很差，檢測計算機上傳給服務器采用了光纖，為了使現場的
重要崗位能夠充分利用系統信息掌握其他設備的運行狀況以協調生產，不僅調度室，生產廠長辦公室等能夠及時了解整
個系統運行的狀況，在幾個主要的操作間也從局域網上拉有系統顯示終端。
2 利用牛頓I-7017設計實時檢測系統的幾個問題
熱電廠遠程調度系統是一個典型的在強干擾、環境惡劣、參數分散的條件下運行的系統，因而是一個對系統可靠性
要求很高且實時性很強的檢測系統。牛頓I-7017是一個八路A/D轉換模塊，具有多種輸入模式，在本項目的設計和調試中，
我們體會到該模塊用于這種工業實時測控系統，具有可靠性高、抗干擾能力強、精度高、利用RS485總線遠程組網簡單等
特點。利用此模塊作為系統的檢測基礎，在可靠性和實時性方面完全可以滿足要求。但要在這種系統中用好該模塊，有幾
個設計關鍵必須要處理好，才能充分發揮其功能。
2.1 關于原有檢測系統與計算機檢測系統共存問題
對老的工業系統進行技術改造，有一個既要保留原有的儀表檢測系統，又要從原有系統中取出一些重要的檢測信號
的問題，盡管牛頓模塊有很全的輸入信號系列，但從設備上另加任何傳感器、變送器和檢測線路來組成新的系統都是不
現實的，只能在現有的系統中取信號，好在壓力、流量、液位等信號都是通過變送器送到儀表盤上的，只要將模塊的電
流輸入回路串到變送器的電流輸出回路中，就可以使儀表和模塊同時對變送器的輸出信號進行檢測；麻煩的是溫度信號，
有相當一部分溫度儀表是直接采用熱電偶或熱電阻輸入的，我們利用一體化溫度變送器巧妙地解決了這個問題，這種一
體化的變送器可以直接裝在現場的傳感器的鎧裝接線盒內，而將現場與儀表盤的原有連線作為對一體化溫度變送器的供
電和信號輸出回路，不必另外從現場向儀表盤拉線，僅將溫度儀表的輸入回路改為標準電流信號輸入，將溫度儀表和模
塊的輸入串在變送器的輸出回路上，它們即可同時對溫度信號進行檢測了。
2.2關于模塊的輸入回路保護問題
圖18 模塊輸入回路保護線路圖
牛頓-7017 模塊因為具有多種輸入模式，因此在內部輸入回路上，不好加上保護系統，而在工業檢測現場，它的
檢測輸入回路與原有的儀表回路串在一起，容易從線路上引入很強的交流干擾甚至直流干擾信號，尤其是Ⅱ型壓力變
送器，其輸出回路中串有一個很大的反饋饋線圈，當變送器的電源斷電時，會產生很高的反電勢（其開路電壓是60V），
將模塊的輸入賄賂達壞。在現場應用，對某個回路進行斷電檢修是經常要做的事情，因此要設計一個既不能影響模塊
正常的檢測，又要在非正常的高壓發生是對模塊的輸入進行保護的線路，我們用兩個反接的5V穩壓管并聯在作為電流
取樣的125歐姆電阻兩端，形成對模塊的電流輸入回路，很好地解決了此問題。圖18為實際的接線圖，這個圖看起來很
簡單，但卻十分解決問題，1K電阻與125歐電阻的串聯在正常檢測時可以將模塊輸入端的交直流干擾降低到十分之一，
1K與兩個反串的穩壓管的串聯則在非正常情況下對模塊端口的電壓進行限幅保護，值得注意的是雖然模塊端口用做電
流輸入時最大電壓為2.5 V（20mA×125），但穩壓管的穩壓值要取高一點，而且要用圖示儀測試保證在2.5 V時反串的
穩壓管不產生泄露電流以影響模塊的檢測精度。
2.3關于系統的實時性和可靠性問題
本機系統作為工業實時檢測系統，對其可靠性和實時性有較高的要求，尤其是工業檢測計算機，它承擔著整個系統
的數據源的采集和處理工作，為整個系統能否正常運行的核心部件。其可靠性可以從硬件和軟件兩個方面來保證，硬件
上采用工業控制計算機來完成，它具有很好的抗干擾能力，并帶有看門狗，用電子盤代替硬盤，其可靠性更高；軟件經
反復研究采用DOS下面的BORLAND C 3．1來完成，C語言編程效率高，能直接對端口進行操作，可以與工業控制機主板配
合進行看門狗定時器的設定。本系統要通過對20種瞬時流量參數的檢測，經過溫度和壓力補償，計算累計流量，要嚴格
保證每5秒進行一次，因此對軟件的實時性有極高的要求，C語言的高運行效率和充分利用系統資源的優勢完全可以滿足
此要求，整個通信、數據采集和時間處理程序運行時間不超過3秒，保證了5秒的運行周期。系統實際運行的效果證明了
我們設計的正確性，此工業檢測計算機放置在一個發電機操作間內，從99年3月開始運行到現在，從未出過任何故障，
包括幾次設備故障引起發電機跳閘的強干擾信號都沒有影響機器的正常運行。
2.4 關于模塊通信程序的可靠性問題
由模塊與檢測計算機組成的下層檢測網絡是一個主-從通信系統，由檢測計算機對系統的每一個模塊進行巡檢和依次
進行通信聯絡。計算機通過RS485與下層檢測模塊的通信聯絡程序，采用了計算機底層BIOS INT14實現硬件的握手。與檢
測模塊的通信程序的可靠性也是C語言程序的關鍵之一，在C 語言程序調試過程中我們發現，當檢測模塊處于隨機停電的
時候，C語言程序常常出現死機現象，而現場某一設備由于檢修時會隨機使某一模塊所在的全部系統停電，因此在程序設
計時應充分考慮此情況的發生，這是程序運行可靠性設計的重要內容。其實死機的原因也很簡單，主機向某一個模塊發
出聯絡信號后，兩個正在聯絡之中，模塊電源斷電，檢測機長時間等待模塊的回答信號，因而出現死機現象。解決的方
法也很簡單，在計算機開始與模塊進行聯絡時打開定時器，當與某一個模塊 的聯絡時間超過0.2秒鐘模塊仍無回應信號，
則跳出等待程序，再進行聯絡，如三次皆聯絡不上，說明該模塊斷電，在屏幕上顯示該模塊的運行狀態，然后進行其他
模塊的聯絡。這個方法還可以避免由于干擾造成的瞬時通信中斷故障。實際運行效果很好。 3 系統運行效果
整個系統從99年3 月開始運行，由于所有重要的參數全部在各級生產指揮調度的監控下進行運行，系統完善的歷史
記錄查詢、參數超差記錄、參數運行曲線顯示等功能使生產管理的力度大大增加，使整個生產的效率、效益上了一個新
的臺階，99年與98 年同期相比，多發電近400萬度，節約標準煤兩萬噸，新增產值近1000萬，充分體現了利用現代化測
控技術改造傳統產業的威力和效益。
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