专利名称：用于热电厂节能调度系统的数据采集终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测装置，特别是一种用于热电厂节能调度系统的数据采集
终端，主要应用于属于流程工业的热电厂节能调度系统生产现场的温度、压力、功率、流量 等实时数据采集。
背景技术：
传统热电厂调度系统配置的数据采集装置，主要由采集板、主机板、显示屏、功能 键盘和机壳等组成。该数据采集装置在生产现场，仅仅采集用于报表制作的部分流量、压 力、温度、设计参数等常规数据，无法采集大量重要的系统微小流量数据，而这些微小流量 数据信息对整个调度系统而言是非常重要的过程量。微小流量数据被忽略，没有及时采集、 合理利用，直接影响调度系统运行结果的准确性，进而影响整个热电厂的运行效率、能源消 耗和污染排放，不利于企业生产效率和经济效益的提高。为了提高生产调度的准确性，同时 提高生产过程的安全性，必须解决生产现场流量数据的精准计量、采集，特别是微小流量数 据的采集问题。

发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构合 理，能同时采集生产现场的常规数据和微小流量数据的用于热电厂节能调度系统的数据采 集终端。 本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是用于热电厂节能调度系统的数据 采集终端，包括采集板、主机板、显示屏、功能键盘和机壳，采集板和主机板通过通讯总线连 接，显示屏、功能键盘和主机板连接，采集板和主机板位于机壳内，显示屏装在机壳面板上， 其结构特点是所述的采集板设置通用采集通道和流量采集通道，其中流量采集通道设置 常规流量采集状态和微小流量采集状态，采集板包括传感器接口 、多路开关、信号处理放大 电路和选通开关，传感器接口 、多路开关和信号处理放大电路顺序连接，常规流量采集状态 和微小流量采集状态通过选通开关转换；所述的主机板包括主控芯片、组态数据存储器、外 部存储设备接口 、通讯接口 、显示屏接口和功能键盘接口 ，组态数据存储器、外部存储设备 接口 、通讯接口 、显示屏接口和功能键盘接口均与主控芯片连接；所述的主控芯片内部功能 模块包括流量检测与判断模块、微小流量处理模块、数值显示模块、越限报警模块和总线通 信模块。 本实用新型用于热电厂节能调度系统的数据采集终端，所述的主控芯片选用 LPC2138芯片，所述的采集板设置四组采集通道，其中三组采集通道为采集温度、常规计量 标准的流量、压力和功率的通用采集通道， 一组采集通道为流量采集通道，流量采集通道的
采样速度是通用采集通道的io倍，所述的三组通用采集通道中的一组的信号处理放大电
路采用电流转换电压信号电路、限幅放大电路和隔离放大电路，三组通用采集通道中的二 组的信号处理放大电路采用电压调整电路和隔离放大电路，所述的流量采集通道的信号处理放大电路采用可编程信号调理电路、常规信号限幅放大电路或微小信号放大电路和隔离
放大电路，其常规信号限幅放大电路和微小信号放大电路由选通开关转换。 本实用新型用于热电厂节能调度系统的数据采集终端，所述的通讯接口设置485
总线通讯接口 、串行通讯接口和以太网通讯接口 ，所述的外部存储设备接口采用USB存储
设备接口。 本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本实用新型用于热电厂节能调度系 统的数据采集终端结构合理，采集板设置了通过选通开关转换常规数据采集通道和微小流 量数据采集通道，克服了现有技术只能采集常规流量、压力、温度等常规数据的缺陷，在常 规数据采集同时采集热电系统中的微小流量数据，作为在线节能调度系统的操作变量，细 化操作过程，加大操作执行的力度，提高节能调度系统的可靠性，利于热电厂的生产效率优 化，能源消耗和污染排放的减量。2、本实用新型将流量测量单独设计为一组测量通道，而非 与其他通道共享分时访问，流量采集通道的采样速度是通用采集通道的10倍，可以对微小 流量进行实时累积计算，减小了运算误差；数据存储用通用的USB存储设备接口代替传统 的芯片级存储，从而实现了海量数据存储，便于分析；数据采集终端自带显示屏，可以显示 实时变量，方便操作者控制；通讯接口设置485总线通讯接口、串行通讯接口和以太网通讯 接口三种接口 ，实现了采集终端与上位机及仪表间的数据通讯。

图1为实施例用于热电厂节能调度系统的数据采集终端结构框图。 图2为实施例用于热电厂节能调度系统的数据采集终端功能结构框图。 图3为实施例用于热电厂节能调度系统的数据采集终端显示屏显示示意图。
具体实施方式下面通过实施例，结合附图对本实用新型作进一步描述。 实施例结构参见图l，该用于热电厂节能调度系统的数据采集终端包括采集板1、 主机板2、显示屏3、功能键盘4和机壳，采集板1和和主机板2通过通讯总线连接，显示屏 3、功能键盘4和主机板2连接，采集板1和主机板2位于机壳内，显示屏3装在机壳面板上。 采集板1包括传感器接口、多路开关11、信号处理放大电路和选通开关XTKG，传感器接口、 多路开关11和信号处理放大电路顺序连接。 实施例具有多通道结构，采集板1设置通用采集通道和流量采集通道，其中流量 采集通道设置常规流量采集状态和微小流量采集状态，常规流量采集状态和微小流量采集 状态通过选通开关XTKG转换。如图1所示，实施例采集板1设置四组采集通道A、B、C、D，其 中三组采集通道为通用采集通道A、 B、 C，用于测量采集温度、常规计量标准的流量、压力和
功率等数据，通过数据采集终端内的软件组态分配通道对应的过程采集量；一组采集通道 为专门设计的流量采集通道D，根据流量的大小范围调整通道的工作状态，即常规流量采集 状态和微小流量采集状态，二个采集状态的硬件部分由选通开关XTKG决定信号的流入处 理。流量采集通道D的采样速度是通用采集通道A、 B、 C的10倍，最高频率达100次/秒， 保证了采集中对微小流量数据的累积量进行精准计量。通用采集通道A的信号处理放大电 路采用电流转换电压信号电路12、限幅放大电路13和隔离放大电路14 ;通用采集通道B、C的信号处理放大电路采用电压调整电路15和隔离放大电路14 ;流量采集通道D的信号处 理放大电路采用可编程信号调理电路16、常规信号限幅放大电路17或微小信号放大电路 18和隔离放大电路14，其中常规信号限幅放大电路17和微小信号放大电路18由选通开关 XTKG转换。 主机板2包括主控芯片21 、组态数据存储器22、外部存储设备接口 、通讯接口 、显 示屏接口和功能键盘接口 ；组态数据存储器22、外部存储设备接口 、通讯接口 、显示屏接口 和功能键盘接口均与主控芯片21连接。主控芯片21内部功能模块包括流量检测与判断模 块、微小流量处理模块、数值显示模块、越限报警模块和总线通信模块；实施例主控芯片21 选用菲利浦公司的LPC2138芯片，该主控芯片21发挥最大性能时，能满足采集板1四组采 集通道，十六个采集道的设计要求。实施例总线通讯模块采用M0DBUS RTU协议；外部存储 设备接口采用USB存储设备接口 23 ;通讯接口设置485总线通讯接口 24、串行通讯接口 25 和以太网通讯接口 26。图1中，4 20mAXH为通用采集通道A传感器输入信号，l 5VXH 为通用采集通道B传感器输入信号，0 10VXH为通用采集通道C传感器输入信号，> OmVXH 为流量采集终端D传感器输入信号。 实施例显示屏3采用液晶显示采集板1采集的实时数据，显示屏3显示十六个采 集道对应的传感器信号、采集数据的单位和累积值。针对热电厂设备负荷和测量范围的不 同设计了自动量程变换，即通过采集通道组态和变量性质选择即可自动得出实时采集数据 的单位，如压力信号单位可以根据压力大小自动在Kpa或MPa等之间切换，实现数据的非饱 和特征。实施例显示屏幕根据采集终端采集通道的功能组态显示相应的数据，当通用采集 通道A检测温度信号t:，通用采集通道B检测压力信号Kpa、Mpa，通用采集通道C检测功率 信号W、 KW、丽，流量采集通道D检测流量信号mVmin、 m3/h时，显示屏3具体显示格式如图 3所示，图中累积值数值部分按照实时数据显示。 实施例功能键盘4上设置有"上一个"、"下一个"、"测试"、"翻页"、"确认"和"返
回"等功能键。 实施例用于热电厂节能调度系统的数据采集终端的功能结构参见图2，包括流量 大小判断LLDXPD，压力、温度、功率测量P、 T、 WCL，分程变送FCBS，越限报警YXBJ，总线通信 ZXTX，信息处理XXCL，通道选择TDXZ，微流量计算WLJS，数值显示XZXS，其中流量大小判断 LLDXPD是实现微流量测量的核心，实现了流量的分程处理，对不同大小的量进行处理，采集 现场实时微小流量数据。图2中，CGL为常规量、WLL为微小流量。 本实用新型用于热电厂节能调度系统的数据采集终端通过对现场过程量测量精 度的标准和系统对数据采样速度的要求具体分析并完成了数据采集终端的硬件架构设计， 主要在于采集通道的功能区分特征和微小流量的采集与累积计算。三组通用采集通道A、 B、 C主要用于常规信号采集，而流量采集通道D即流量数据采集通道具有两路以上的信号 处理硬件设备，实施例设置两路，根据采集量或采集量累积值的大小由多路选通开关，实施 例选通开关XTKG为二选一，选择相应的硬件处理设备对信号进行放大和降噪处理。本实用 新型有效解决当前热电厂现场数据采集中存在的信息精确性不够，未考虑对生产过程的统 计、能源的消耗估算、调度过程的配额计算等都会有不小的影响的累积差等问题。使用中， 采集终端数据采集量主要集中于热电厂的大能耗设备，采集数据直接通过现场总线或以太 网进入热电厂节能调度系统供实时控制和调度，数据用于热电厂生产运作中负荷预测、生产调度，进行热电生产系统可靠性、运行效率和能耗分析，提高企业生产运行效率，降低运 行成本，尤其是降低能源消耗，减少污染排放。 以上实施例对本实用新型作出了较为详细的描述，但是这些描述并非是对本实用 新型的限制，即本实用新型并不局限于上述实施例的具体结构及描述。本实用新型的保护 范围包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
权利要求一种用于热电厂节能调度系统的数据采集终端，包括采集板、主机板、显示屏、功能键盘和机壳，采集板和主机板通过通讯总线连接，显示屏、功能键盘和主机板连接，采集板和主机板位于机壳内，显示屏装在机壳面板上，其特征在于所述的采集板设置通用采集通道和流量采集通道，其中流量采集通道设置常规流量采集状态和微小流量采集状态，采集板包括传感器接口、多路开关、信号处理放大电路和选通开关，传感器接口、多路开关和信号处理放大电路顺序连接，常规流量采集状态和微小流量采集状态通过选通开关转换；所述的主机板包括主控芯片、组态数据存储器、外部存储设备接口、通讯接口、显示屏接口和功能键盘接口，组态数据存储器、外部存储设备接口、通讯接口、显示屏接口和功能键盘接口均与主控芯片连接；所述的主控芯片内部功能模块包括流量检测与判断模块、微小流量处理模块、数值显示模块、越限报警模块和总线通信模块。
2. 根据权利要求1所述的用于热电厂节能调度系统的数据采集终端，其特征在于所 述的主控芯片选用LPC2138芯片，所述的采集板设置四组采集通道，其中三组采集通道为 采集温度、常规计量标准的流量、压力和功率的通用采集通道，一组采集通道为流量采集通 道，流量采集通道的采样速度是通用采集通道的10倍，所述的三组通用采集通道中的一组 的信号处理放大电路采用电流转换电压信号电路、限幅放大电路和隔离放大电路，三组通 用采集通道中的二组的信号处理放大电路采用电压调整电路和隔离放大电路，所述的流量 采集通道的信号处理放大电路采用可编程信号调理电路、常规信号限幅放大电路或微小信 号放大电路和隔离放大电路，其常规信号限幅放大电路和微小信号放大电路由选通开关转 换。
3. 根据权利要求2所述用于热电厂节能调度系统的数据采集终端，其特征在于所述 的通讯接口设置485总线通讯接口 、串行通讯接口和以太网通讯接口 ，所述的外部存储设 备接口采用USB存储设备接口 。专利摘要本实用新型公开了一种用于热电厂节能调度系统的数据采集终端，它包括采集板、主机板、显示屏、功能键盘和机壳；采集板设置通用采集通道和流量采集通道，其中流量采集通道设置常规流量采集状态和微小流量采集状态，采集板包括传感器接口、多路开关、信号处理放大电路和选通开关，常规流量采集状态和微小流量采集状态通过选通开关转换；主机板包括主控芯片、组态数据存储器、外部存储设备接口、通讯接口、显示屏接口和功能键盘接口；主控芯片内部功能模块包括流量检测与判断模块、微小流量处理模块、数值显示模块、越限报警模块和总线通信模块。本实用新型结构合理，能同时采集热电厂节能调度系统生产现场的常规数据和微小流量数据。
文档编号G01F15/075GK201508207SQ20092019294
公开日2010年6月16日 申请日期2009年9月3日 优先权日2009年9月3日
发明者徐志华, 杨捷, 沈玉富, 郭豪杰 申请人:杭州盘古自动化系统有限公司