现代水电厂计算机监控技术与试验.pdf
现代水电厂计算机监控技术与试验.pdf电为斌验转花丛书丛书主編文伯姜龙华现代水电厂饼算机监控赦术与试验方辉歌主编换冲主申中力归版www.Ccepp+omm.ch内了单雄多年来赛电力试验的最验,促进道电力试水平的提,中■电力企歌食会电力式验研究分金初中国咖力出组机罩了《找术凸#》,本书电力公司电紫[9】430号文《芋鬼力工业效木些督工作意的要求1用性、先性、扰性代京唱广计算了控技术与试》是本丛书之一,是一本全河反唤我水电厂自动羊害排暂查于综耄来夜棵了技柔节技意蓝技术的全过在理论面。对:分布暴能(包找对分款功分矿等单控、开欺、国向对康、斯平白暴我等邮进行了讨论在工曇实方,购常肌水坐,还对御量水控水电厂监控技术行了嫌讨。并对教件可性与件测式及堂谁认安在等业鹭书龄简5坏环是酚鉴哥始防录了《水电厂无人值赛的着干蠣定、《水幽厂计赛祖监控电厂开设膏状工的等?小最堂事射中苹水咆厂切档内赛,以方动化、站自调化进■业术是具生套考健肾,也可你为者美于业邮训矿团书在版麴目〔CP)据现代水电厂计算机监控技术与试验/方辉钦主编.北京:中国电力出版社,2004电力试验技木丛书/文伯瑜,姜龙华丛书主编}IS75083-19427I.现Ⅱ.方,Ⅲ.水力发电站-计算机控制ITv736中國版本图书馆CP效据核字(2003)第12217号中国电力出版社出版、发行北京兰里河路6号1004hp://www,cpp,com,en)航远印刷厂印刷各地新华书店经售204年3月第一版2004年3月北京第一次印刷毫米ⅹ10y毫米16开本2T即张609千字印数01-300册定价到00元煆杈专有印必究本书如有印装质量问题,我杜发行部负责退换1998年作者于三峡大坝基坑工程工地作者简介方辉钦,教授级膏级工程师,1962年毕业于华中工学院(现华中科技大学),1965年同校研究生毕业。曾在中国水利水电科学研究院、水电部第十二工程局设计院、国电自动化研究院工作,先后担任能源部南京自动化研究所学术委员会委员,自动控制研究所副总工程师,江苏省微电脑应用协会工业控制专委会主任,《水电厂自动化》网刊主编,国家电力公司发输电运营部发电设备改造咨询专家组专家、水电厂“无人值班”(少人值守验收专家组专家等职,现为中国水力发电工程学会理事,江苏省微电脑应用协会理事,中国电机工程学会高级会员,1981年被评为南京市先进工作者,1993年开始享受中华人民共和国国务院颁发的政府特殊津贴主持或作为课题负责人完成了有关葛洲坝、三峡等多个国控和部控重大科研项目,全国试点工程和中外合作项目,已合作编写了《现代水电厂自动化》、《中国水力发电工程机电卷》、《水电厂近代技术》三本书,在国家核心期刊、重点专业期刊和国际、全国学术会议上发表中、英文学术论文50多篇,其中部分被英、俄文文摘收录。参与的项目或图书曾获得部信息成果一等奖、部科技成果二等奖、科技进步奖(科技著作)一等奖和第五届国家图书奖等。电力试验技术丛常编县会主任赵鹏主编文伯瑜副主编姜龙华委员(按姓氏笔画为序)毛兴其王启全王海林白云庆白立江冯亚民史更林朱国俊巩学海刘韶林张大国张方祁太元宋志毅张怡荣张俊生张勇刚李建勋李晨余维平苑立国杨华陈坚林韩施冲赵伟赵庆波郑松赵炳松袁日秋贾玉堂顾南峰徐润生康健傅伟潘言敏““##电力试验研究是经济建设尤其是电力工业发展中一项不可或缺的事业。中外电力事业的发展,均离不开电力试验研究人员的智慧和辛勤工作。新中国成立后,尤其是改革开放以来,随着电力工业的发展,我国电力试验研究事业取得了长足的进步,电力试验研究队伍不断扩大,试验研究成果层出不穷,极大地推动了电力工业的快速发展目前我国各地区均拥有自己的电力试验研究机构,从事电力试验研究的工程技术人员超过1000人。这支队伍的文化层次也从解放初期的以中专、大专毕业生为主,提高到今天的以大学毕业生、硕士生和博士生为主。更重要的是,这是一群热爱自己的事业、勤于钻研、勇于实践的勤奋劳动者。前后几辈人相互学习,长期工作实践,积累了大量试验研究工作经验。这是他们用汗水、心血以至生命换来的、值得用文字记录并传之于后世的宝贵经验。随着电力体制改革的不断深化,使电力试验研究事业进入了竞争激烈同时又是历史上最好的发展时期。电力试验研究同行们愿意把自己的经验无私地奉献给广大读者,就是为了促进我国电力试验研究事业的进步与飞跃,促进我国电力工业的发展与兴旺,进而促进我国国民经济的增长与繁荣。本着各取所长、共同提高的初衷,我们经过长时间的准备,编辑出版《电力试验技术丛书》,相信它一定会给读者带来启发、思考和收益。华北电力科学研胶有限煮任公司总经理和m中国电力企业联合会电力试验研究分会会长2003年12月蚕营我国目前装机总容量为3.5亿kW,居世界第二。随着三峡电站机组的分批投入运行和西电东送工程的推进,到2010年全国性的大电网将初步形成。全国性电力系统运行的动态品质、安全稳定和经济性的改善与提高成为电力科技工作者肩负的重要责任。为了总结多年来我国电力试验的经验,促进我国电力试验水平的提高,中国电力企业联合会电力试验研究分会和中国电力出版社决定组织编写一套《电力试验技术丛书》,以满足国内各电力试验研究院(所)、电厂、供用电企业、电力基建单位及大专院校、科研院所对专业技术书籍的迫切需要。本系列丛书的内容主要是根据原国家电力公司电安生[1996]430号文《关于电力工业技术监督工作规定》的要求而确定的。该文中规定,“电力技术监督工作应以质量为中心、以标准为依据、以计量为手段,建立质量、标准、计量三位一体的技术监督体系,依靠科学进步,采用和推广成熟、行之有效的新技术、新方法,不断提高技术监督的专业水平”。因此,本套丛书涵盖的内容应包括电能质量、金属、化学、绝缘、热工、电测、环保、继电保护、节能等,并对设备的健康水平及其安全、经济运行方面的重要参数、性能与指标进行监督、审查、调整和评价。本丛书共分15册。丛书具有科学性、实用性、先进性、权威性。作者在写作过程中树立了精品意识和创优信念。特别感谢中国电力企业联合会电力试验研究分会,全国三十二个试验研究院(所、技术中心)的领导,我们的分册主编主要由这些单位的技术专家担任。特别感谢中国电机工程学会在组织编写中给予的大力支持。丛书主编怕翔丛书副主编姜也坪2003年12月1日本书作者在一年前就告诉我正在写一本关于水电厂计算机监控技术方面的书,我当即就表示支持并给予肯定。现在他又希望我为此书写一序,我也欣然同意。方辉钦同志原是我校(原华中工学院,现名华中科技大学)20世纪60年代为数不多的研究生之一,当时按原苏联副博士的教学要求培养,打下了良好的专业基础。三十多年来一直在水电厂自动化领域的第一线从事科研和试制工作,经历了我国水电厂计算机监控技术走向成熟的过程。曾经参加了获得中国第五届图书奖的《中国水力发电工程》之第六卷(机电卷)等三本书的编写工作,在20世纪80年代与王金生合著的《现代水电厂自动化》一书成为我国水电厂计算机监控技术的第一本专业性高级科普读物。现在本书即将出版,我为这本全面反映我国水电厂自动化行业的迅速发展和最新成果的专著的问世表示祝贺和欣慰。该书的主要特点是内容丰富,涵盖了水电厂监控使用的各种新技术,对我国水电厂监控技术发展的主要过程、不同时期各种技术发展的情况、代表产品和现状全面地进行了介绍。除常规电站外,涉及梯级、蓄能、无人值班、综合自动化、状态检修等各个方面。作者在理论研究方面作了大量工作。书中对分布系统(包括按对象分布、按功能分布等)、分层控制、开放系统、面向对象、跨平台系统等在理论上都进行了探讨,并对监控系统内部通信、外部通信、现场总线以及We浏览等都进行了讨论,同时概括了各种常用的通信规约和多种现场总线协议及应用情况,还总结了丰富的工程实践经验,理论结合实际,对软硬件试验也进行了讨论,如软件可靠性与软件测试,监控系统环境,监控系统的试验、验收及远方诊断,以及监控系统软件开发环境等。可见,这是一本兼顾学术性、工程性、系统性、实用性和前瞻性于一体的一本不可多得的好书。21世纪待建的水电工程最多的是在中国,该书的出版为总结完善中国的水电厂监控技术作了一份有益的工作。中国工程院院士多多(2003年5月本书雹管我国水电厂计算机监控技术的发展,走过了一条曲折而不平坦的道路。新中国成立后虽然我国的水电事业有了突飞猛进的发展,水电厂自动化技术的发展仍然缓慢。我国执行改革开放政策以后,1979年“全国水电站自动化技术经验交流会”的召开,对我国水电厂自动化技术的发展起到了很好的动员和推动作用。正如本书所总结的,我国水电厂计算机监控技术的发展大体上经过了探索、试点、推广、提高四个阶段。在这次会议以前的探索阶段,当时虽进行了“巡回检测”、“成组调节”、“四遥”等装置以及计算机控制技术的研究,但由于主计算机可靠性低、系统抗干扰等问题难以解决以及监控系统功能设计、设备选配、软件组织等问题而成果甚微。水电厂自动化科学技术发展七年规划(1979~1985年)的制定开始了我国水电厂监控技术发展的试点阶段。随后四个试点工程葛洲坝、富春江、浑江梯级和永定河梯级的科研工作开始启动。在试点工作取得成功以后,1987年在南京召开的“全国水电厂自动化技术总结和规划落实工作会议”和1993年在成都召开的“全国水电厂计算机监控系统工作会议”启动和落实了推广工作,分别安排了“七五”期间14个新建水电厂和12个已运行电厂启动或实现计算机监控系统的研制工作,规定“八五”期间应有40个左右大型电厂(群)实现计算机自动经济运行及安全监视,并规划到2000年大型水电厂和集中管理的梯级电站(群)都应实现不同程度的计算机监控,预期21世纪初全国大中型水电厂总装机容量的70%左右实现不同程度的计算机监控。根据2002年的统计,全国实现计算机监控的水电厂已达300座左右。原电力部安生司主持召开的1994年太平湾会议和1996年湖南会议在推广的基础上开始了“提高”的进程,提出了水电厂实现“无人值班”(少人值守)的目标。在全国水电厂和调度中心(局)的大力支持下,截止到2002年上半年,我国已有30座水电厂通过了电力工业部或国家电力公司组织的正式验收,总装机2192万kW,约占全国水电总装机的30%。在水电厂计算机监控技术的发展中,国电自动化研究院、中国水利水电科学研究院以及其他一些教学、科研、制造单位都发挥了重要的作用。方辉钦同志20世纪60年代起从事水电厂自动化领域的研究工作,曾参加电力系统水电厂经济调度计算机系统的研制和富春江水电厂综合自动化方案的制定,来院后是我院筹建时期自动控制小组七人成员之一。他参加了水电部为制定我国20世纪70年代水电厂自
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当我们拿刡开収板是否应该测试一下收刡癿开収板是否功能正常，以及各个接口工作是否工作正常。在出厂前我们已经在SD卡里存储了启劢程序和操作系统，所以开収板上电就能启劢幵可以用杢测试各个部分接口和电路癿工作是否正常。通过测试也使大家对我们开収板癿功能有一个大致癿认识。ALINXOALNX黑金2ynq7000开发平台配套教程序首先感谢大家购买黑金动力社区出品的zYNQ7000的开发板AX7010和AX7020!您对我们和我们产品的支持和信任给我们增添了永往直前的信心和勇气。赛灵思公司xinx)于2012年推出zynq7000SOC芯片解决方案,该方案将双核ARMCortex-A9和 FPGA Fabric集成在一颗芯片上,通过内部总线连接,ARM和FPGA之间的通信速度大大提高,从而提高芯片整体性能。但同时,ARM和FPGA两门之前独立的软硬件学科在一颗芯片上应用,大大提高了芯片入门门槛。黑金这两年一直在筹划推出Zynq7000S0C系列硬件开发平台,同时编著一套教程,循序渐进,由浅入深,旨在让学员很轻松的入门,体验最前沿的ARM+ FPGA SOC技术。本教程根据不同的侧重点分4部分:第一部分是基础篇,分别介绍开发板的上电捡测,硬件电路的介绍,zYNQ芯片的介绍,软件 Vivado的安装, Linux系统虚拟机的安装,PS和P接口技术的介绍和zYNQ开发流程的介绍。通过基础篇让大家对黑金开发板AX7010/A×7020及zYNQ芯片和开发有一个总体认识,为后面几部分的学习打好基础。第二部分是逻辑篇,在逻辑篇里我们把ZYNQ芯片当做普通的FPGA来使用,结合开发板和厶YNQ芯片的资源实现纯逻辑的开发。我们会通过大量的应用实例让大家了解和掌握FPGA的 Verilog程序的设计及实现。AX7010/AX7020开发平台的硬件资源。播下—粒种子,收获一片森林”,更是黑金 ALINX硬件开发的美好愿望,同时我们会在黑金动力社区http://www.hejin.org和大家一起讨论,一起学习,一起进步,一起成长。ALⅠNX黑金mq700.列开发宏典http://www.heijin.orgALINXOALNX黑金2ynq7000开发平台配套教程目录序目录......4第一部分基础篇…第1章AX7010/AX7020开发板开箱检测.1.1准备工作.1.1.1硬件配置….112USB转UART驱动安装…1.1.3终端登录工具 Securecrt安装1.2外设连接141.3实验操作第2章zYNQ7000芯片的简介……172.1PS内部资源介绍……2.1PL内部资源介绍.….…19第3章 Vivado软件安装.31WⅣVADO软件介绍…。,乙3.2 VIVADO软件版本…033WⅣVADo软件安装21第4章Linuκ系统虚拟机的安装2941虚拟机的安装294.2安装 ubuntu30第5章PS和PL接口技术详解.4151AⅪ接口标准介绍4152zYNQ的AXI资源445.3P端的AⅪ接口设计……,455.4 AXI Interconnect.………第6章zYQ芯片开发流程的简介……4961开发工具介绍…4962开发流程说明……50第二部分逻辑篇52第7章 FPGA LED控制实验……5271硬件介绍.527.2创建工程537.3编写流水灯的 verilog代码….ALⅠNX黑金mq700.列开发宏典http://www.heijin.orgALINXOALNX黑金2ynq7000开发平台配套教程74添加XDC管脚约束文件7.5编译7.6下载和调试…翻。着69第8章HDMI输出实验7381HDMI及TMDS原理738.2硬件介绍.758.3程序设计……/684添加XDC管脚约束文件798.5编译和下载80第三部分SDK篇81第9章 Hello world实验….18191 Vivado工程创建8192zYNQ系统的配置…9.3硬件导入SDK.9994SDK软件编程….10295下载和调试.,105第10章P端和PS端的协同设计流水灯实验110101 Vivado工程创建.110102zYNQ系统的配置11110.3添加XDC管脚约束文件….121104编译生成比特流文件122105硬件导入SDK12310.6SDK软件编程125107下载和调试…127第11章定时器中断实验131111中断控制器和计数器..131112zYNQ系统的配置13211.3硬件导入SDK.135113SDK软件编程..137114下载和调试…1D妻第12章按键实验..142121PS和PL共亨中断142122 Vivado工程创建…14312.3添加按键IP.……14512.4添加按键管脚约束15212.5编译生成比特流文件.153126硬件导入SDK153127SDK软件编程155ALⅠNX黑金mq700.列开发宏典http://www.heijin.orgALINXOALNX黑金2ynq7000开发平台配套教程128下载和调试…161第13章自定义IP实验166131RTC时钟DS1302166132Vⅳvado工程创建.118133创建自定义IP134添加RTC管脚约束185135编译生成比特流文件…∴18513.5硬件导入SDK.186136SDK软件编程.186137下载和调试…189第14章VDMA实验硬件系统搭建….19314.1硬件构架193142搭建硬件工程…..….194143添加HDMI管脚约束…223144编译生成比特流文件…22414.5硬件导入SDK224第15章VDMA实验SDK软1件.225151SDK软件编程..225152程序说明22615.3图像数据生成方法…::::::::::::::.·t23154下载和调试235第16章程序固化和启动239161开发板启动流程239162 Vivado工程修改……163生成FSBL可执行文件….245164BOOT.BIN文件的生成165烧写 FLASH并启动254166SD卡启动257第17章 Linux开发环境的搭建………259171安装Lnu版本的SDK259172安装32位支持工具包270173安装 OpenSSL库第18章∪-boot的编译和启动.…273181∪-Boot原理及实现182∪-Boot的编译…279183生成 BOOTBIN文件283184 Uboot启动实验.295第19章内核的编译299ALⅠNX黑金mq700.列开发宏典http://www.heijin.orgALINXOALNX黑金2ynq7000开发平台配套教程191 Linux内核介绍299192 Linux内核源码编译301193设备树 Device tree的编译.194文件系统第20章SD卡的制作20.1SD卡分区31020.2复制BOOT.BIN文件31420.3复制编译后的内核文件315204复制编译后的设备树文件·:..31520.5复制文件系统31620.6 Linux sd卡启动第21章 Linux系统下的 hello world实验…322211 nfs server安装和配置..322212编写 helloworld程序21.3编译 helloworld程序.33021.4运行……30第22章 Linux系统下的GPIO应用实践.332221 sysfs方式控制GPIO33222.2编写GPIO应用程序33622.3编译GPIO程序…:::::::::::·:340224运行和实验341ALⅠNX黑金mq700.列开发宏典http://www.heijin.orgALINXOALNX黑金2ynq7000开发平台配套教程第一部分基础篇第1章AX7010/AX7020开发板开箱检测当我们拿到开发板是否应该测试一下收到的开发板是否功能正常,以及各个接口工作是否工作正常。在出厂前我们已经在SD卡里存储了启动程序和操作系统,所以开发板上电就能启动并可以用来测试各个部分接口和电路的工作是否正常。通过测试也使大家对我们开发板的功能有一个大致的认识。11准备工作1.1.1硬件配置开发板的上电检测需要以下的设备。其中SD卡里我们已经为用户存储了ARM的Boot启动程序和系统的镜像文件 lmage。红色USB线用于开发板和PC之间的串口通信。HDM线和HDMI显示器用于显示AX7010/AX7020开发板翰出的 Ubuntu界面,网线用于开发板连接 Internet网络,USB鼠标和键盘用于人机交互操作。因为开发板上只有一个USB口,这里需要连接一个∪ SB Hub设备来扩展多个USB口连接USB键盘和鼠标。AX7010开发板或AX7020开发板◇5V直流电源适配器(开发板自带)令 Micro sd卡〔开发板自带)mini usB数据线2根(开发板自带)今网线◇HDMI线和HDMI显示器◇USB鼠标和键盘r USB Hub◇PC机ALⅠNX黑金mq700.列开发宏典http://www.heijin.orgALINXOALNX黑金2ynq7000开发平台配套教程下图为开发板自带的测试设备:S ZNO(1).AX7010/AX7020开发板;(2).SD卡读卡器;(3).+5V电源;④4).2根USB线;(5)SD卡下图为用户自己需要准备的测试设备USB Hub网线USB鼠标图图图图图图围图国园USB鼠标HDMI显示器ALⅠNX黑金mq700.列开发宏典http://www.heijin.orgALINXOALNX黑金2ynq7000开发平台配套教程112USB转UART驱动安装测试前我们需要安装∪SB转串口的驱动软件(05软件工具及驱动CP2l0 x Windows Drivers.zip),不然无法做串口通信测试。驱动安装好以后,用红色USB线连接电脑USB口和开发板上的∪ART口(7)进行连接,然后打开电脑的设备管理器,设备管理器能够找到串口设备CP210x,我机器上映射的是COM3。4端口(COM和LPTPH Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge(COM311.3终端登录工具 SecureCrt安装终端工具有很多, putty, teraterm, Windows自带终端工具, SecureCRT等等,众多终端工具中,比较下来,还是 Securecrt最好用,我们在资料的05_软件工具及驱动 Securecrt目录下为大家准备了绿色免安装的 secureCRT软件。下面简单介绍基于 SecureCrT串口终端的创建(在后面串口终端打印启动信息,需要用到双击 Secure CRTexe图标112005/12/917:29应用程序打展273ORDER TXT2006/5/3113:30文本文档6README.TXT207/3/3013:51文本文档SecureCRT. CH2007/3/2111:57编译的HmL帮aaSecureCRT.EXE2007/4/81:12应用程序1.890sN. txt207/6/1115:03文本文档SSH2Client43. d1.2007//210:52应用程序扩展4663SSH2Core43.all2007/4/210:52应用程序扩展1,058第一次使用会弹出以下对话框,点击OKe CRTThis is the first time that you have runSecureCRT?. SecureCRT needs to set a folder wherefy a fol der belPressing Cancel will exit the application wi thoutsetting the confi gurati on folder.ADministrator App Data RoaninzlanDwke cOnf」C点击YES。ALⅠNX黑金mq700.列开发宏典10http://www.heijin.org
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