基于VB的低压配电监控上位机系统毕业设计.docx

1、基于VB的低压配电监控上位机系统毕业设计基于WEB人才招聘管理信息系统的设计与实现毕业设计1 绪论近年来，我国一些地区经常会发生电网事故，引发大面积断电现象，严重影响了人们的正常生活及生产活动，造成严重的经济损失。发生电网事故的原因，除了人为因素外，还与当前我国电网结构薄弱，可靠性较差，电网管理不当、自动化水平降低有着紧密的关系。随着社会经济的发展，人们对电力供应的稳定性及可靠性提出了更高要求，现代计算机网络技术及电子信息技术的发展，为实现配电系统自动化管理提供了可能。将计算机技术及通信技术应用于配电系统管理及监控领域，对配电网数据进行自动化采集、监控与管理，逐渐实现无人值班配电站，推动配电系

2、统管理水平的进步，从而获得良好经济效益及社会效益。1.1我国控制自动化的发展趋势 控制自动化主要包含3个层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。传统的自动化系统，基础自动化部分基本被PLC和DSC所垄断，过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成，其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而却步。20世纪90年代以来，由于工业计算机的发展，以工业装 置、监控装置、控制网络组成的自动化系统得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。改用工业PC来组成控制系统，并采用模糊控制算法，获得了良好效果。 由于基于PC的

3、控制器被证明可以像PLC一样可靠，易于被操作和维护人员接受。基于PC的控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择，从长远角度看，PC控制系统维护成本低。 近年来，工业PC在我国得到了异常迅速的发展。 有线局域网以其广泛的适用性和技术价格方面的优势，获得了成功并得到了迅速发展。然而在工业现场，一些工业环境禁止、限制使用电缆或很难使用电缆，有线局域网很难发挥作用，因此无线局域网技术得到了发展和应用。随着微电子技术的不断发展，无线局域网技术将在工业控制网络中发挥越来越大的作用。工业控制软件作为一种应用软件，是随着PC机的兴起而不断发展的。工业控制软件主要包括人机界面软件

4、，基于PC的控制软件以及生产管理软件等。目前，我国己开发出一批具有自主知识产权的实时监控软件平台、先进控制软件、过程优化控制软件等成套应用软件，工程化、产品化有了一定突破，打破了国外同类应用软件的垄断格局。通过在化工、石化、造纸等行业的大量企业中应用，促进了企业的技术改造，提高了生产过程控制水平和产品质量，为企业创造了明显的经济效益。1.2计算机监控系统的功能、应用以及特点计算机监控系统是以监测控制计算机为主机，加上检测装置、执行机构，与被监测控制的对象共同构成的整体。监控系统结构系统中，计算机直接参与生产过程的检测、监督和控制，或者说应具有下述三方面的功能：（1）采集与处理功能 采集与处理功

5、能主要是对生产过程的参数进行检测、采样和必要的预处理，并以一定的形式输出，为生产人员提供详实的数据，以便于他们分析、了解情况，监视生产过程的进行。（2）监督功能 监督功能是将检测的实时数据、人工输入的数据等信息进行分析、归纳、整理、计算等二次加工，并制成实时和历史数据库加以存储。根据实际生产过程的需求及生产进程的情况，进行工况分析、故障诊断、险情预测，并利用图、文、声等多种形式及时做出报道，进行操作指导、事故报警。监督系统的输出般都不直接作用于生产过程，而是经过生产人员的判断后再由操作人员对生产过程进行干预。 （3）控制功能控制功能是在检测的基础上进行信息加工，根据事先决定的控制策略形成控制输

6、出，直接作用于生产过程。 完整的计算机监测控制系统是上述三种功能的综合集成，它利用计算机高速度、大容量和智能化的特点，可以把一个复杂的生产过程组织管理成为一个综合、完整、高效的自动化整体。当然，在实际使用中，可以根据实际对象的需求情况，系统只具有上述一项或两项功能；或是以某一项为主，而辅以其它的功能。这样可以更针对实际应用的需要，以降低成本，减少复杂性，增强可维护性。 计算机监控系统具有以下自身的特点： （1）实时性 计算机监测控制系统是一种实时计算机系统，实时性是它区别于普通（通用）计算机系统的关键特点，也是衡量计算机监测控制系统性能的一个重要指标。 （2）可靠性 计算机监测控制系统的可靠性

7、是指系统无故障运行的能力。工业生产在连续运行， 计算机系统也必须同步连续运行，并对过程进行监测和控制。即使系统由于其他原因出 现故障错误，计算机系统仍能做出实时响应并记录完整的数据。 （3）维护性 可维护性是指进行维护工作时的方便快捷程度。计算机监测控制系统的故障会影响工业生产过程的正常操作，有时会大面积地影响生产过程的迸行，甚至使整个生产瘫痪。因此，方便地维护计算机监测控制系统的正常运行，在最短时间内排除它的故障成为计算机监测控制系统的重要特点。 （4）过程量采集及输出 监测控制系统的一个突出特点是具有强大的I/O功能，即大量的现场信息要直接从工业现场采集并送入计算机中。从当前已有的应用来看

8、，有两大类信息： 数据信息 主要有三种类型的数据信号：模拟量、开关量、脉冲量。模拟量通道接收现场连续变化的信息（如电压、电流、电阻等），其输入要经过放大、隔离、模/数变换等处理后，变成数字量才能进入计算机。输出反之。开关量通道接受现场“通/断”两个状态信息（如表示阀门开关、设备启停、刀闸分合等状态的无触点开关或继电器开关）。脉冲量不是开关状态，也不是连续变化的模拟量，而是脉冲序列。脉冲量输入通道通常具有计数功能以接受脉冲序列信息，这种信息有时直接代表某些物理量（如传递），有时是它的累计值表示某些物理量（如电量）。 图像信息 由于多媒体技术和信息处理技术的进步，近年来，图像信息也进入到工业监测控

9、制领域，而且起着数据信息不能替代的作用。 (5)人机交互 在计算机监测控制系统中，人机交互的方式比较丰富。特别是复杂、大型、综合、连续的生产过程中，操作人员要在短时间内接受多个信息，进行分析判断，完成有关操作，因此要求监测控制系统具有多种而不是单一的人机交互方式。除常规的键盘、鼠标、显示器外，通常还有触摸屏、专用键盘、大屏幕显示、语音等。 (6)通信功能 主要是指在监测控制系统中，计算机与计算机之间、相同类型或不同类型总线之间以及计算机网络之间的信息传输。在实际应用中，往往有多种类型的多台监测控制计算机在一起联合工作，这时就需要在计算机之间进行通信，实时、可靠地传递信息。特别在分级计算机监测控

10、制系统、分布式计算机监测控制系统中，通信是一个非常重要的问题。 (7)信息处置和控制算法 在设计计算机监测控制系统中，信息处理和控制算法的设计、开发、调试是最为核心的内容,也是最花费时间的工作，它占据了开发调试的大部分工作量。信息处理和控制算法主要是软件工作，这些软件的开发编制除了和采用的操作系统、软件开发工具有关外，还和硬件（特别是接口部件）以及生产工艺要求有密切关系。正因如此，监测系统的软件开发往往难度更大，它要求开发设计人员具有更全面和广泛的知识。1.3低压配电监控系统实现的主要功能在进行低压配电监控系统研制时，需要明确其要实现的功能，根据功能要求，进行系统各种硬件及软件设计。低压配电监

11、控系统主要是实现对配电网、负载情况的管理与监控，需要具备数据采集、数据处理、功能控制、负载管理、图形监控、动态报表、能量分配、数据库处理、界面管理、功能报警等功能。数据采集是通过系统设备实现对状态量及模拟量等信息的实时收集；数据处理是对数据采集的信息进行分析、处理及保护；功能控制主要是实现开关分合闸操作，实现继电器输出，对设定参数进行保护；负载管理，对配电网中负载按照重要性分为非重要负载及重要负载两种；图形监控是通过系统设备，以图形画面的形式，对系统设备运行状态及各种测量数据，以不同颜色，对带电及失电区域进行区别显示；动态报表主要是生成各种数据报表；能量分配主要负责实时监控回路测量值，显示设备

12、开关状态，并在接线图中对各种开关进行操作；数据库处理是将设备所获取的历史数据及实时数据进行统计分析，并做必要维护工作；界面管理是将低压配电监控系统控制与管理权限进行规定，一般可以分为系统管理员、数据库管理员及一般操作员三种；功能报警主要是对设备运行中出现的故障进行报警，报警功能内容包括报警类型、方式及信息查询系统。1.4低压配电监控系统组成部分低压配电监控系统由三部分组成，分别为通讯设备、通讯接口及系统软件。1.4.1通讯设备在通讯设备中，主要包含电力监控、电力测量、电力保护等设备。通过电力测量及监控设备，进行电量参数、开关量等测量，并进行控制。电力测量设备，可以对电流、电压、无功功率、有功功

13、率；功率因数、视在功率等瞬间有效值进行测量，并可以对无功功率、视在功率、三相有功功率、电流、无功电能、有功电能等进行当前值及最大值测量，除此之外，还可以对电压谐波失真、三相电流等电能质量进行测量。在通讯设备中，通过低压断路器来实现控制与电压保护功能。企业或用户通过现场总线，对断路器状态进行采集，并操作断路器。根据实际要求，可以对低压断路器的保护功能进行设计，如选择漏电保护、接地故障保护与选择性保护，选择性保护的情况主要分为过载长延时、短路瞬时及短路短延时等。通过断路器通讯接口将断路器故障状态及分合状态传递给监控系统。 1.4.2通讯接口通讯接口属于低压配电监控系统通讯设备及软件系统连接点，主要

14、作用是进行网络协议转换，并将通讯设备与软件系统相连接。在众多企业中，PC机通讯接口多为RS-232型号，与低压配电通讯设备的接口不兼容，为此，需要使用通讯接口实现协议转换，从而确保整个低压配电监控系统正常运行。 1.4.3系统软件低压配电监控系统系统软件主要包括数据采集系统、数据库系统、图形及监控界面系统三部分。1.5数据采集系统数据采集系统是实现低压配电监控系统的基础，其主要任务是负责将低压配电系统输出的状态信息及模拟量信息信号进行采集，并将采集数据转化为计算机可以识别的数字信号并传输给计算机。根据不同需要，使用计算机对采集信息进行计算和处理，将计算所获得数据打印或显示，从而实现对配电网中物

15、理量的监控。数据采集系统的实现，需要将硬件与软件相结合，硬件为系统运行的基础，采集系统软件负责完成数据采集、转换、预处理等工作。采集系统应用软件的开发程度，直接决定着数据采集系统的性能。1.6数据库系统在整个低压配电监控系统中，数据库系统属于较为关键的系统。在低压配电监控系统研制时，需要对数据库进行仔细设计，确保整个系统可以将不同软件有机结合，并具备良好的功能扩展性。数据库系统在进行实时测量数据时，需要对状态量及模拟量进行测量，其中状态量指的是能够反映低压配电系统中开关分合状态或设备使用状态的数据；模拟将指的是能够反映低压配电系统与设备运行状态的数据，如电压、电流、无功功率、有功功率等。数据库

16、中数据可以分为基本数据、临时数据、历史数据三种。基本数据指的是在低压配电系统中，保持基本不变或变化较为缓慢的数据，如低压设备配置参数等；临时数据指的是软件在运行过程中自动生成与自动消除的数据，这些数据对于软件维护人员来说较为重要；历史数据则包含两种，一种是正常运行状态的数据，另一种则是非正常运行状态下保持的数据。在进行低压配电监控的数据库系统设计时，一般设置为自动记录及人工启动记录两种方式。在低压配电监控系统运行过程中，会将实时数据、故障记录及日志等存储到数据库之中，并为系统运行的状态进行分析、预测。1.7图形及监控界面系统在低压配电监控系统中，图形及监控界面系统具备较好的人机交互特征，信息内

17、容表达较为直观。一般在图形开发时选择使用性能优良的AutoCAD2000系统，对低压配电系统中的各种器件进行软件图元绘制工作；监控界面则多使用对话框及菜单技术，并通过Photoshop处理，做到监控界面美观。2上位机监控系统的简介2.1上下位机的概念上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备情况的计算机，一般是指plc单片机。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。简言之如此，实际情况千差万别，

18、但万变不离其宗：上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。2.2什么是上位机监控系统监控系统上位机一般都是工控机!也就是工业计算机，通过里面的软件和各种接口，例如串口、以太网等等，采集各种设备的数据，例如PLC、仪表、变频器等等，工控机把数据采集上来，通过软件把数据显示到画面上，可以在工控机上就能看到远程的设备的数据和状态，也可以操控，同时可以数据统计等别的复杂的功能。基于VB的农网低压配电上位机监控系统指的就是上位机通过通信协议利用GPRS通信系统与下位机连接，将下位机的数据通过数据转换显示到上位机上，通过与标准数据的对比起到对设备的各项数值的监控，达到农网低压配电智能化管理的目的。2.3上位

19、机监控系统的应用在以前对设备生产状况的了解也只能靠操作者直接观察现场设备运行情况。随着自动化技术的发展，逐渐将生产的操作和监视集中到一个控制室内，利用仪器仪表和继电器，将现场的状况以电信号的形式传入控制室，通过指示灯、铃声、光字牌、显示仪表反映到仪表盘上。操作以按钮和开关的切换的方式，能进行远程操作。今天，计算机技术、网络信息技术和工业软、硬件的不断发展，出现了以上位机和下位机组成的监控系统，它能更生动、全面地反映现场信息，操作维护方便。其中，上位机有小型HMI、专用工控机、和工业PC机等种类。传统的由按钮、开关、模拟屏来操作的监控系统由于技术落后、操作不便等原因面临升级改造；以通用组态软件为

20、开发平台，利用工业PC作为人机交互界面构成的监控系统。举个例子：在配电变压器监控系统的通信中，可以采用数传电台、GSM短消息、光纤接入等方式。数传电台的优势是除了每年的频点费以外，平时运行无需额外费用；缺点是受地形、气候的影响较大，造成系统的可靠性、实时性较差，无法主动上报。GSM短消息方式可以实现主动上报；缺点是按条收费，运行费用高，而且在节假日短消息中心服务器繁忙时延时相当长。光纤通信稳定可靠，但是施工成本投入大、扩展性差、设备维护方面不方便；而GPRS通信则避免了以上问题。由此可见上位机监控系统具有良好的人机交互界面，集成度高，操作直观、方便，改善了运行人员的劳动环境，提高了生产效率，并

21、能实现工厂网络化、信息化，生产自动化水平大为提高。3 VB的使用及控件说明3.1 VB的简介 Visual Basic,简称VB，是Microsoft公司推出的一种Windows应用程序开发工具。是当今世界上使用最广泛的编程语言之一，它也被公认为是编程效率最高的一种编程方法。无论是开发功能强大、性能可靠的商务软件，还是编写能处理实际问题的实用小程序，VB都是最快速、最简便的方法。 何谓 Visual Basic？“Visual”指的是采用可视化的开发图形用户界面（GUI）的方法，一般不需要编写大量代码去描述界面元素的外观和位置，而只要把需要的控件拖放到屏幕上的相应位置即可；“Basic”指的是

22、BASIC语言，因为VB是在原有的BASIC语言的基础上发展起来的，至今包含了数百条语句、函数及关键词，其中很多和 Windows GUI 有直接关系。专业人员可以用 Visual Basic 实现其它任何 Windows 编程语言的功能，而初学者只要掌握几个关键词就可以建立实用的应用程序。VB提供了学习版、专业版和企业版，用以满足不同的开发需要。学习版使编程人员很容易地开发Windows和Windows NT的应用程序；专业版为专业编程人员提供了功能完备的开发工具；企业版允许专业人员以小组的形式来创建强健的分布式应用程序。3.2 VB的用途 Visual Basic 所做的很多事情一点也不简

23、单。它是一种强大的语言，即您所能想到的编程任务，它基本都能完成。从设计新型的用户界面到利用其它应用程序的对象；从处理文字图象到使用数据库；从开发个人或小组使用的小工具，到大型企业应用系统，甚至通过 Internet 的遍及全球分布式应用程序，都可在 Visual Basic 提供的工具中各取所需。 VB是微软公司的一种通用程序设计语言，包含在Microsoft Excel、Microsoft Access等众多Windows应用软件种的VBA都使用VB语言，以供用户二次开发；目前制作网页使用较多的VBScript脚本语言也是VB的子集。 利用 VB的数据访问特性，用户可以对包括Microsof

24、t SQL Server和其他企业数据库在内的大部分数据库格式创建数据库和前端应用程序，以及可调整的服务器端部件。利用ActiveX(TM)技术，VB可使用如Microsoft Word、Microsoft Excel及其他Windows应用程序提供的功能，甚至可直接使用VB专业版和企业版创建的应用程序对象。3.3窗体窗体模块简称窗体（Form），它包括事件过程、通用过程和声明部分。窗体对于我们并不陌生，窗体就是呈现于计算机屏幕上各式各样的“工作窗口”，或者说在Windows应用程序中的大多数工作窗口都是窗体。窗体及所含控件属性的不同，窗体的形式是多样的。另外，通过对控件的操作，窗体可实现的功

25、能也是不同的。在Vb应用程序中，窗体时构成程序的核心，是控件的容器和载体。3.3.1窗体的主要属性（1）名称（Name）名称属性是用来设置所创建的窗体对象的名称。在Vb程序中，对象名是对象的引用标识。用户一旦创建对象，系统将给对象一个默认的名称，用户可根据程序需要更换对象名称，给对象取一个描述性较高的名称。引用与阅读就会十分方便，给程序设计带来许多便利。（2）Top和Left属性Top和Left用来确定窗体在屏幕中的位置。（3）Hight和Width属性Hight和Width用来确定窗体自身的大小。（4）窗体标题属性栏1）Caption：用来确定窗体标题栏的显示文本，也是当前窗体被最小化后出现

26、在窗体图标下的文本。2）Icon：设置窗体左上角显示的图标，或最小化时显示的图标（ControlBox为Ture有效）。3）ControlBox：设置窗体是否有控件菜单。4）MaxButton：设置是否有最大化按钮。5）MinButton：设置是否有最小化按钮。（5）BorderStyle属性BorderStyle用来确定窗体边框风格。其中0-None：无边框。1-Fixed Single：单线边框，不可以改变窗口大小。2-Sizable：双线边框，可以改变窗口大小。3-Fixed Double：双线框架，不可以改变窗口大小。4-Fixed Tool Window：窗体只有关闭按钮，不可以改变

27、窗口大小。5-Sizable Tool Window：窗体只有关闭按钮，不可以改变窗口大小。（6）WindowsState属性WindowsState用来确定窗体显示状态。其中0-Normal：正常窗口状态，有窗体边界。1-最小化状态，以图标方式运行。2-最大化状态，无边框，充满整个屏幕。3.3.2窗体常用事件与方法3.3.2.1窗体常用的事件（1）Load：当窗体被装入时触发事件，该事件通常用来在启动应用程序时对属性和变量进行初始化。（2）Click：当单击窗体时触发的事件。（3）DblClick：当双击窗体时触发的事件。（4）MouseDown：当鼠标按下时触发的事件。（5）MouseUp

28、：当鼠标释放时触发的事件。（6）MouseMove：当鼠标移动时触发的事件。（7）KeyPress：当单击键盘某一键时或释放时触发的事件，同时返回KeyAscii,其值是所击键盘字符对应的ASCII码。2.3.2.2窗体常用的方法（1）Print：在窗体上输出表达式的值。（2）Cls：清除在窗体显示的文本或图形。（3）Move：移动窗体，并可改变其大小。（4）Show：使指定的窗体在屏幕上显示。格式：.Show（5）Hide：使指定的窗体隐藏起来，但不从内存中删除窗体。格式：.Hide3.4标签控件标签（Label）是用于显示文本信息的控件。（1）名称（Name）：用于设置所创建的标签对象名称

29、。（2）Top和Left属性：设置标签在容器对象（窗体、图片、框架、形状等）中位置的属性。（3）Height和Width属性：确定用来设置标签自身的大小。（4）Caption属性：设置标签所显示文本信息。（5）BackStyle属性：设置标签的背景是否透明。若选择表示背景透明时，标签后的背景和图形可见；反之，标签后的背景和图形不可见。（6）AutoSize属性：设置标签的大小是否会随Caption内容的多少自动改变。（7）Alignment属性：设置标签Caption文本的对齐样式，其中：0-Left Justifu 左对齐；1- Right Justifu 右对齐；2-Center Just

30、ifu 居中。（8）WordWrap属性：设置标签大小是否扩大，若一行放不下时，可折行显示Caption文本，当AutoSize为True时，WordWarap折行显示功能才有效。（9）BorderStyle属性：设置标签边框显示风格。其中：0-Nine 无边框1-Fixed Single 单线边框，不可以改变窗口大小。（10）BackColor属性：设置标签的背景颜色。（11）Font属性组：设置标签Caption显示文本的显示效果属性，包括FontName、FontSize、FontBold、FontItalic和FontStrikeThru。（12）Enabled和Visible属性：E

31、nabled和Visible与窗体的Enabled和Visible属性功能相同。2.4.2标签常用事件与方法标签可相应单击（Click）和双击（DblClick）事件.3.5文本框文本框（Text）是一个文本编辑区域，可在该区域输入、编辑和显示文本内容。利用文本框控件可以设计一个小型的文本编辑器，它可提供基本的文字处理功能，如文本的插入和选择，长文本的滚动浏览、文本的剪贴等。3.5.1文本框的属性（1）名称（Name）：用于设置所创建的文本框对象的名称。（2）Text属性：设置文本框中显示或接收的文本信息。程序运行时，用户可通过键盘输入文本信息，保存在Text属性中，也可以使用赋值语句改变Te

32、xt值。（3）Maxlength属性：设置文本信息最多的字符个数（0表示任意长度）。（4）MultiLine属性：设置文本信息是否可多行显示（系统默认的是多行显示）。（5）Scrollbars属性：设置文本信息超出文本框容量是否加滚动条（当MultiLine为True时，该属性有效）。其中0-None：无滚动条。1-Horizontal：有水平滚动条。2-Vertical：有垂直滚动条。3-Both：有水平和垂直两种滚动条。（6）Locked属性：设置文本信息是否可被编辑。（7）PassWordChart属性：设置掩盖文本框中输入的字符的掩码。（8）SelText属性：设置返回或设置目前所选的文本信息。（9）SelStart属性：设置返回或设置目前所选的文本信息的起始位置。（10）SelLength属性：设