在电厂中，各生产站点都有自己的监测控制系统，一般彼此互不相连。因此各生产设备运行状况的实时数据信息都分散存放在各自控制系统的计算机中，厂级领导不能随时监测全厂范围的生产运行状况，这不利于整个电厂的调度和管理。
为了追求更高的社会效益和经济效益，各电厂都在尽力建立全方位的管理信息系统（MIS）， 它必须包括生产现场的实时数据信息，以确保实时掌握生产过程的运行状态，从而对整个生产、经营、管理作出最佳决策。为了获得电厂各生产站点、各设备的实时运行状况，必须在电厂中建立一个介于MIS和现场设备之间的实时监测系统。该系统必须做到：①对于已有控制系统的机组不要重复建立监测站点，只需取出其中关于设备运行状况的实时信息；②对于已获取实时数据的其它生产站点也不要重复建立监测站点，只需将数据信息取出并加以组态，传送到MIS；③在没有数据采集功能的生产站点，要能从现场采集实时数据信息；④对现场实时数据进行方便的组态；⑤将数据准确、及时传送给MIS；⑥MIS中的监测计算机可以实时跟踪设备的运行状况，并有良好、规范的画面；⑦易于扩充。
实时监测系统介于MIS和现场设备之间，不参与已有现场设备的控制，而是从这些不开放或不完全开放的现场设备控制系统中获取设备的运行状况信息，并将这些现场信息组态，传送至MIS。因此，实时监测系统必须有很强的实时通讯能力，能实现与传感器、普通微机、工业计算机等之间的通讯，而且要保证数据通讯的准确性，不受现场的强磁场、强电场的干扰。
2 系统整体结构
考虑到实时监测系统要向下获取生产现场的实时数据信息，向上传送必要的已更新的现场运行数据信息，同时考虑到电厂是一个强电、强磁的工业环境，具有相当严重的干扰，所以采用分级结构，其中底层为现场总线的实时监测系统，如图1所示。
2.1 系统网络结构
发电厂的生产要求极其严格，任何计算机网络的传输错误都将直接影响到电厂的经济效益和社会效益，因此生产和管理计算机网络系统一定要安全、可靠。为此，根据实时监测系统的功能和工程要求将它设计为开放式的三级系统，即监测控制级、网络数据传输级和实时数据后处理级。
监测控制级即现场级，它负责数据信息的采集和预处理，统一通讯规程，设计、制作通讯软硬件。它对下连接控制机构的各种传感器和执行机构以及DCS系统中的DAS（数据采集系统）部分，以获取不同数据源的实时数据信息，并与之一起组成现场总线的基本结构。
网络数据传输级通过各种标准通讯链路，对下连接监测控制级，对上连接数据后处理级。其主要工作是完成实时数据的通讯，包括网络协议服务器的安装调试，网络系统软件的安装调试，网络通讯设备及其驱动软件的安装调试。这一级数据网络采用开放式结构，由组态软件灵活组态，形成自由拓扑结构，并按MIS的要求对实时监测数据信息进行处理并发送到MIS中去。
实时数据后处理级即集成级，通过路由器完成对实时监测系统和MIS这两个异型网络的连接。把实时系统的数据信息与由组态软件开发的监控界面和功能联系起来，实现对现场实时数据的监测，从而完成实时监测系统在MIS中的集成。
2.2 现场总线及其主要特点
现场总线的基本内容是在工业现场建立一条高可靠性的开放式数据通讯线路，实现各种传感器之间以及传感器和监控计算机之间的数据交换。这条数据通讯线路在传输速率方面，不追求商业网络的高速率，而把注意力集中在系统可靠性方面。在可靠性方面不是简单采用多机冗余方式，而是试图通过修改传统网络的通信协议、增加抗干扰信息位、改善错误检验方式和采用专用抗干扰设计LSI芯片的硬件通讯接口，以提高网络自身的固有可靠性。当然，这种可靠性的提高是以适当降低通讯速率为代价的。在开放结构方面，现场总线允许不同厂家的各种传感器、控制器、计算机进入现场总线网络，为系统设备的互换和更新带来极大的方便。由于过程控制中需要通过网络进行传输的数据实时性要求并不高，再加上在这种网络中，不再采用前置机，原来前置机的数据通讯和控制功能，被下装到智能传感器中，而原来的系统管理、后台数据处理和系统组态等功能，被上装到管理级计算机中。在这种系统中，系统监测功能和监测点可根据需要在网络上的任何一点灵活设置，也可以任意设置系统组态站点，实现动态组态功能。智能传感器的使用，使得系统管理人员能够准确地确定系统故障点，同时还可以预报系统故障，使系统可靠性提高到其它系统无法比拟的程度。
3 数据采集及数据通讯
对三种不同来源的数据信息的获取方法有：
（1）在DCS系统的工程师站加装一块支持现场总线的网卡，并进行软件配置。使DCS系统成为现场总线上的一个站点，利用DCS系统的开发工具，在其工程师站的操作系统上编制数据读取程序和数据传输程序，把DAS中的数据读出并通过现场总线网络发送出去。
（2）对于分散站点的数据，通过支持现场总线的软硬件的配置将其连接到现场总线上；在分散站点上安装组态软件，从而实现数据的采集及传输。
（3）对于尚未获取的数据信息，可以在现场设备上加装智能传感器。智能传感器具有数据采集和数据传输功能，并且由现场总线直接支持。
数据中继站点是数据的中转站，负责接收各数据站点的数据，然后根据MIS各监测站点的要求将数据重新组合打包发送到MIS中，这样可以减少MIS网络占用时间。为尽量节省网络资源和减少不必要的信息传送，在网络上只传送已更新的数据，不传送画面。各监测站点的主画面和曲线、表格、棒图、饼图等都存放在各自的站点，根据传送来的数据动态调用相应的画面和监测功能。这些画面和监测功能由组态软件开发。
4 MIS中的实时监测
MIS对实时数据的监测处理，就是要制作相应的各类监测画面并实现与之相关的数据处理功能。图形制作既要简单、灵活、方便，又要能满足制作复杂图形的要求，并且还要符合电力系统标准化、规范化的制图要求。而数据处理则必须满足实时性、开放性。因此，为了实现开放性，尽量与国际标准接轨，并使系统能尽量多地支持各种工控设备。笔者认为应该选用国际流行的软件平台，即采用组态软件来开发这些图形画面和监测功能模块，以实现实时数据监测处理。
4.1 组态软件
工业控制通用组态软件，是在工业控制系统复杂程度和计算机技术发展到相当水平以后出现的一种专用的工控系统计算机软件开发平台。它能提供灵活多样的组态方式、良好的用户界面和简捷的使用方法，还可以非常容易地实现和完成计算机集成系统的各项监控功能；可以利用其图形开发工具快速设计各种画面；可以利用其通讯能力建立实时数据和相应画面的动态联系。目前，国际上很多家软件公司生产通用工控组态软件，与专门硬件厂家提供的软件相比，通用组态软件具有更好的标准化运行平台，能同时支持各种硬件厂家提供的计算机硬件和I/O产品，有标准化的图形库，软件应用水平高、操作方便、人机界面友好、组态灵活、功能强大。
4.2 实时数据监测
利用组态软件的通讯接口、图形库及对标准数据库的支持，MIS可以很方便的完成以下监测功能：
（1）在MIS系统服务器中实时监测数据库的动态更新；数据刷新可达毫秒级，可以满足电厂实时数据的更新要求；
（2）工程师、值长站点等所需的生产、运行的数据传送和动态生成相应曲线、棒图、饼图和报表等画面；
（3）厂长、经理站点所需的生产运行数据的传送和动态生成相应曲线、棒图、饼图和报表等画面，以及下达生产指令等。
5 某电厂实时监测系统的设计
某电厂一、二号机组采用西屋公司的WDPFII型控制系统，该系统不完全开放但占有实时数据的70%，并且电厂其它生产站点的自动化水平不一致。因此本实时监测系统网络协议采用现场总线中的PROFIBUS协议。该协议原是德国国家工业标准，现已发展成为欧洲标准，并且正向FF标准靠拢，在世界上已有数量可观的用户和支持者。 在网络站点中采用PROFIBUS支持的混合存储介质工作方式，即主站间按令牌方式，主从站间按主从方式工作。令牌是一条特殊电文，它在主站间按地址升序传递总线控制权（即令牌），这种方式保证任一时刻只有一个主站发送数据，并且任一主站在一特定的时间片都可以获得总线控制权。这样避免了网络冲突，提高了系统自身的可靠性。这种高可靠性、低数据传输速度与该电厂的实际生产要求是一致的。
由于经费原因，工程分两期进行，第一期主要完成WDPFII数据采集和传送。在WDPFII的工程师站（DCH）上，利用西屋开发工具库中的功能函数开发数据读取程序从而获取WDPFII的实时数据，然后经过现场总线将数据传输至数据集中站点，由FIX组态软件组态后按MIS要求将实时数据发送到MIS中不同的站点。此过程如图1所示。
Fig.2 Real-time monitoring system for a power plant
在MIS中根据各监测站点的实际要求，利用组态软件开发各种标准监测画面，并将它们与各自对应的实时数据关联起来（由组态软件的通讯接口完成）。当生产现场的实时数据发生变化时，监测画面中与此有关的曲线、棒图或饼图产生相应变化，并激活相应的监测功能。
这个实时监测系统完全开放，无论是实时数据站点的增减，还是监测站点的扩充或删减，都只是该站点的局部变化，不会影响整个系统。
6 结束语
随着MIS的发展，实时数据进入MIS实现实时监测是必然的趋势。由于历史原因造成电厂中DCS不具有完全的开放性、不同生产站点的自动化水平不一致以及电厂强电、强磁的工业环境，使得现场总线将成为实时监测系统的发展趋势，它的可靠性、开放性和抗干扰性将对工业现场的监测系统结构具有重要的意义。组态软件以其标准化的结构、方便灵活的组态、强大的绘图功能以及对多种通讯硬件的支持将对工业监测系统的发展产生重大的影响。笔者在珠江电厂、沙角电厂、湛江电厂等的调研中，厂方对本方案的肯定和合作倾向也在一定程度上表明了这种趋势。
