HDCJ-8000化学分析仪器工作站

1  简介

      华电化学分析仪器工作站采用成熟的上、下位机的模式，实现对火电厂化学水汽参数的采集及记忆并控制炉内纯水加药。该工作站上位机采用高性能、高品质的工控计算机，下位机采用我北京华电自主开发的功能模块及变送器。计算机监控软件能实现直观易操作的人机界面、数据处理和自动控制。在集中水汽取样架上或取样架附近的上位机实现对水汽品质的监测和控制。上位机预留与火电厂MIS网相联接的接口。联网功能，通过厂内MIS系统或INTERNET系统与其它微机联网，实现远程监测和控制。

2 特性

2.1  功能强大：

可单独对任何一支变送器前的检测电极虚拟出打上“表头”对该“表”进行各种操作，而不影响其它“表”的运行。可实现全部传统采集穿仪表的基本功能，利用中文字或各种操作，如报表生成及打印、数据数字及趋势曲线显示和纪录等高级功能。克服了传统系统中只能采集仪表数据，不能对其进行远程设置与控制，而且两者显示值之间还存在误差的致命缺陷。

2.2 扩展性强：

工作站与加药系统、水处理系统配用。工作站的处理能力很强，采用开放式的总线结构，增加“仪表”数量十分方便，可将全厂的化学仪表连入一台工作站。工作站在软、硬件的设计中充分考虑到用户以后的扩展，以实现由点到面，逐步改造的方案。我北京边华电的仪表工作站在处理现有机组数据的基础上，预留了其它机组“位置”，只要少量的资金进行软件升级并配上相应的信号变送模块就能逐一对机组进行改造。

2.3 大屏幕LCD液晶显示变送器，外形美观，内容丰富。可实现现场切换及主机的有线和无线通讯。

2.4 取消了电导率、pH、溶解氧、钠表共四种表的二次仪表。变送器模块通过CAN总线直接接入微机，在微机中显示屏生成虚拟仪表界面，对有驱动的硅表、磷表和联氨表及TOC等大型表则保留整表，通过4~20(mA)模拟信号输入工控机采集卡。

2.5 实现信息网络发布。工作站将各种信息形成若干幅网页，通过*的B/S结构，进行网络发布，并可进行网络查询和实时互动。

2.6 全数字化、多参数、双向、多站点的CAN总线通讯网络。

2.7 集成了数据采集系统。工作站主机接受变送器模块的信号并形成虚拟表，同时以代替传统的数据采集系统，完成系统图显示、虚拟表显示、历史数据查询、报表生成打印等功能。

3 上位机组成

工作站分析仪器工作站由上位机（工控机及组态软件）、下位机（带显示的变送器模块、电极及仪表主机）共同组成。上位机主要完成以任务：一是接受用户指令以完成特定的操作；二是接收各变送器模块的数据并完成计算、显示、存储、管理等功能；三是将各种信息制成网页并进行网络发布。与传统的易出故障、易损坏的辅助手操器不同。华电变送器模块具有与上位机通讯，校准及设置等功能，将模拟信号转换成数字信号并通过CAN总线传送给上位机。通过主机数据处理并记忆，并通过大屏幕LCD显示器进行数据显示。

3.1  上位机简介

由高可靠的工控计算机作为信息显示管理平台，安装于监控室机柜仪表盘或控制台或安装在取样架仪表屏上。上位机有良好的人机界面。提供丰富的图形、报表文件，并且具有网络发布功能，同时通过CAN总线实现对下位机各模块工作参数的设置和校准功能。主要功能如下：

3.2  主要功能

3.2.1  实时显示：包括虚拟仪表、数据表格、曲线等多种显示模式任意切换；机组蒸汽、汽水取样系统化学指标显示及切换；单台机组模拟量一览表格动态显示及机组间的页面切换。

3.2.2  仪表校准：通过CAN总线通讯，实现在线仪表校准功能。

3.2.3  数据采集：模拟量及数字量采集功能，包括通讯型、非通讯型及仪表的直接数据采集。

3.2.4  手工输入：手工分析数据，在线随机输入编辑功能。

3.2.5  控制信号输出：模拟量及数字量输出功能。

3.2.6  数据存储与处理：数据以标准数据形式保存，保存的数据量只受计算机硬盘空间的限制。

3.2.7  历史曲线显示：各参数的瞬间时曲线显示，可调出任意时间段多个参数的历史曲线，并可做曲线放大显示。

3.2.8  报警历史记录及查询：可自动将报警事件做历史记录，可对报警历史记录作任一查询。

3.2.9  实时报警功能：具有采集数据的实时报警功能，提示弹出窗口画面显示文字及红色闪烁报警，通过计算音箱发出音响报警。

3.2.10  系统功能可扩展性：系统留有与DCS接口，实现数据上传，数据共享。

3.2.11  仪表管理功能：在线仪表的投、停运标定等记录功能，具备仪表运行时间统计功能，并能打印出统计报表。

3.2.12  报表管理：时、日、月报表的随机打印，也可以定时打印报表及曲线。

3.2.13  用户使用权限管理：可针对用户设置分配用户的权限和时效，可设置0~999级用户级别和任意的时效分配，采用密码管理体系。

3.2.14  量程及报警限的设置：用户可以通过软件在线修改、设定采集点的量程、报警上下限等。

4 下位机

工作站取消了测量几个二次仪表的单片机控制部分，显示部分和按键部分，所有显示和操作均集中在PC机上完成。这就使得现场的日常维护变得非常困难，尤其是当PC机与仪表相距较远时。而采用“手操器”也会带来接触及输出故障问题。本华电变送器很好地解决了这一问题。其作用相当于原仪表加装了一个六

通道电子单元。加装了液精屏，称六参数变送器，可在现场对相应参数进行显示和操作，六参数变送器它有如下特点：

4.1  下位机特点

4.1.1  大屏幕六参数同屏汉字显示，内容丰富。

4.1.2  具有有线和无线两种通讯方式。

4.1.3  电路板采用了表面安装焊接工艺(SMT)和多层制板工艺，实现一板式，运行可靠、抗力强。

4.1.4  体积小，(240×123×51)mm，便于携带、安检及检修。

4.1.5  北京边华电的现场参数六参数交隔式变送器，可代替传统的六块不同参数主机，实现电导率、酸度(pH)、钠离子(pNa)、溶解氧、及硅、磷酸根等。可多个组合，在同一变送器中实现随意组合输入，变送器上设LCD屏，而且确保现场多参数同屏显示。

4.1.6  费用最少：

原来的一台二次表被简化成一块接口板或板上一个通道，成本则急剧下降。检测点较多时，省下的费用将十分可观。

4.1.7  可靠性高，维护量减少数倍

由于大量减少了单片机系统数量，且工作站的变送器单元严格按工业标准设计，采用工业级32位机， ARM系统，CAN总线技术。高可靠芯片及器件发生故障的概率极低。一旦有故障，或一旦更换不同参数电极，仅换一块前置板即可。这也是主要的维护工作，备品备件就是几块前置板。可应用于各种容量机组，缓解变送器成本高等问题。

4.2  主要功能

4.2.1  采用国际主流性能优越的CAN总线通讯技术，使通讯距离更远，速度更快，可靠性更高。

4.2.2  各模块采用32位嵌入式工业级微处理器，运行速度更快，工业级温度范围(5~55)℃使仪表在恶劣环境下工作更加稳定可靠。

4.2.3 仪表软件上采用了国际实时多任务操作系统，硬件采用ARM系统，使仪表运行更加稳定可靠，实时性和扩展性更强

4.3下位机分类

所有下位机模块均采用CAN总线方式与上位机进行通讯，并可采用CAN总线和无线两种方式与操作仪进行通讯。工作电压均为：PC：18V~36V；AC：(85~265)V  50Hz±1Hz，功耗5W，通道数为六通道。均采用盘式安装。安装尺寸：(1500 mm×1500 mm×80 mm)

下位机可分为同类式及混杂式(交隔式)两种。同类式就是6输入均是同一参数形式，如把六个电导率电极均归在一个变送器中，混杂式就是可把不同类的电极或信号输入同一变送器中。

4.3.1  HDCJ-8000-pH  酸度前置器

● 量程范围：pH(0.00~14.00)，(0.0~99.9)℃

●分辨率：0.01，0.1℃

●基本误差：±0.02，±0.5℃

●重复性：±0.01

●稳定性：±1×10-2/24h

4.3.2  HDCJ-8000-pNa  钠离子前置器

●量程范围：μg/L

●分辨率：0.01

●系统误差：pNa：±0.01  Na +（浓度值）：±5% F.S

●重复性：pNa：±0.025

●稳定性：±0.5×10-2/24h

4.3.3  HDCJ-8000-con  电导率前置器

●量程范围：(0.000~2000)μs/cm(依电极常数而定)

●温度范围：(0.0~99.9)℃

●分辨率：0.001μs/cm，0.1℃

●基本误差：±1%F.S，±0.5℃

●重复性：±0.5

●稳定性：±0.5×10-2/ 24h

4.3.4  HDCJ-8000-DO  溶解氧前置器

●测量范围：(0.0~20000)ppb，(0.0~99.9)℃

●分辨率：0.01ppb，温度：0.1℃

●基本误差：±3.0%F.S，温度：±0.5℃

●重复性：±1.5

●稳定性：±1.5%F.S /24h

4.3.5  HDCJ-8000  AI变送器

●通道数量：8通道

●测量范围：(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变送器

●输出范围：(0~20)mA，(4~20)mA或(0~10)mA模拟信号输出

●通道数量：8通道

●输出精度：±0.01mA

4.3.7  HDCJ-8000  DI变送器

●数字信号输入

●通道数量：16通道

4.3.8  HDCJ-8000  DO变送器

●数字信号输出

●通道数量：16通道

4.3.9  HDCJ-8000  DI/DO变送器

●数字信号输入/数字输出

●通道数量：8输入/8输出

5 安装方式

盘式台式柜式壁挂式

(注：以上4.3.6~4.3.9也可以采用装入工控机，通用插槽形式)

主要技术指标