用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)高壓變頻器監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1 引言

隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多領(lǐng)域中都引入了計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)，而且隨著各領(lǐng)域中研究?jī)?nèi)容的不斷深入與發(fā)展，對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，工控組態(tài)軟件就是近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域興起的一種新型的軟件開發(fā)技術(shù)，開發(fā)人員通常不需要編制太過(guò)復(fù)雜的程序代碼，只要利用組態(tài)軟件包中的工具，進(jìn)行數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形圖像組態(tài)等工作即可完成所需應(yīng)用軟件的開發(fā)工作，它具有二次開發(fā)簡(jiǎn)便、開發(fā)周期短、通用性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

近幾年來(lái)，我國(guó)工業(yè)快速發(fā)展，相對(duì)應(yīng)的工業(yè)控制領(lǐng)域也是朝著科學(xué)化、現(xiàn)代化方向發(fā)展，例如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的各類高壓變頻器設(shè)備控制的要求就是如此。由于高壓變頻器幾乎都是工礦企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)其可靠性的高要求是不言而喻的，因此，對(duì)高壓變頻器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并根據(jù)具體的情況做出相應(yīng)的控制，顯得尤為重要，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，我們以工控組態(tài)軟件mcgs為開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成了變頻器監(jiān)控系統(tǒng)的研制。

2 變頻器監(jiān)控系統(tǒng)要求

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求

(1) 要求監(jiān)控系統(tǒng)保證各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確可靠，減少人為因素影響，提供可靠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)支持;

(2) 要有良好的可維護(hù)性，能夠方便地維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行;

(3) 能提供友好的人機(jī)交互界面，方便現(xiàn)場(chǎng)人員操作;

(4) 能提供對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理和歷史數(shù)據(jù)管理功能;

(5) 能提供靈活的接口，為用戶提供良好的二次開發(fā)功能并能與其他管理信息系統(tǒng)進(jìn)行信息融合。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)具體要求

(1) 信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理： 對(duì)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)組態(tài)軟件轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

(2) 狀態(tài)顯示：將變頻器啟動(dòng)、停止、就緒、合閘、接通、運(yùn)轉(zhuǎn)、旁通、告警、外控等狀態(tài)通過(guò)組態(tài)軟件動(dòng)態(tài)的顯示于監(jiān)控畫面上，具有實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)效果。

(3) 監(jiān)控操作： 對(duì)頻率、溫度、電流、電壓、風(fēng)壓等進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

(4) 操作畫面：在操作畫面上可查詢裝置的電壓、電流、功率、溫度等實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，還可查詢實(shí)時(shí)、歷史曲線和設(shè)備狀態(tài)并可按要求設(shè)定和打印出實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表。

3 變頻器監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成

變頻器監(jiān)控系統(tǒng)主要由工控機(jī)、打印機(jī)、變頻控制柜(主要包括plc、模擬量輸入輸出模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊、光纖觸發(fā)模塊、ups電源和一些通訊電纜等)組成，其畫面如圖1所示。工控機(jī)作為監(jiān)控中心，將變頻器所有的運(yùn)行數(shù)據(jù)和參數(shù)利用串行口通訊方式(rs-485)，經(jīng)屏蔽雙絞線送到工控機(jī)中，在人機(jī)界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示;工控機(jī)也可下達(dá)指令來(lái)控制變頻器的啟動(dòng)、停止、復(fù)位等。這樣就完成了對(duì)所有數(shù)據(jù)的采集傳輸及命令傳送，同時(shí)，也可完成管理級(jí)功能，如局域網(wǎng)的管理任務(wù)、形成管理部門所需數(shù)據(jù)的記錄報(bào)表、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。

4 監(jiān)控系統(tǒng)軟件組態(tài)

軟件組態(tài)部分完成監(jiān)控系統(tǒng)與操作人員間的交互界面，是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、調(diào)度和管理的核心。人機(jī)界面分為兩部分，一部分是用于日常監(jiān)視、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的主界面，另一部分是用于指示、管理非日常監(jiān)視信息，如各種報(bào)表、曲線及趨勢(shì)圖、歷史記錄等的子界面。

組態(tài)軟件運(yùn)行后，點(diǎn)擊公司信息圖片后，即進(jìn)入變頻系統(tǒng)監(jiān)控主界面。在主界面的上方有一排指示燈，用于指示變頻系統(tǒng)狀態(tài)，左下方有一個(gè)報(bào)警描述狀態(tài)欄，用于顯示變頻器當(dāng)前所有報(bào)警信息，右側(cè)的數(shù)據(jù)顯示欄用于顯示頻率、定子電壓、定子電流、壓力等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在主畫面的最下方有四個(gè)按鈕可用來(lái)顯示本軟件系統(tǒng)其他功能：系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)列表、報(bào)警記錄查看，當(dāng)按下相應(yīng)的按鈕后，即進(jìn)入到其對(duì)應(yīng)的畫面中。其畫面如圖2所示。

4.1 參數(shù)設(shè)置功能

當(dāng)按下參數(shù)設(shè)置按鈕后，會(huì)彈出用戶登錄對(duì)話框，只有輸入正確的密碼才能進(jìn)入該畫面進(jìn)行設(shè)置，這樣可有效防止非專業(yè)人員誤操作。該畫面主要用于設(shè)置變頻裝置的所有參數(shù)，操作人員可以按“參數(shù)表”按鈕，來(lái)查看相應(yīng)參數(shù)的具體用途說(shuō)明。

4.2 曲線功能

當(dāng)按下曲線按鈕后，進(jìn)入曲線畫面，它能對(duì)指定的各監(jiān)控量進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，包括反映實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的電流、電壓、頻率、功率因數(shù)等各種數(shù)據(jù)畫面，方便地提供了指定參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線。

4.3 歷史數(shù)據(jù)列表功能

按下歷史數(shù)據(jù)按鈕后，進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)表格，歷史數(shù)據(jù)列表功能可對(duì)指定的監(jiān)控量進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)存儲(chǔ)，并可將各個(gè)不同類型的數(shù)據(jù)分別顯示于多幅不同的表格上，利用選擇鍵，方便地選擇所需表格畫面，并可通過(guò)輸入具體時(shí)間來(lái)調(diào)出當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)記錄。

4.4 報(bào)警記錄查看列表功能

按下報(bào)警記錄按鈕后，可進(jìn)入報(bào)警信息瀏覽表格，該表格主要用于存儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)的故障報(bào)警情況。操作者還可通過(guò)輸入具體時(shí)間來(lái)調(diào)出當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)故障記錄，并可將該記錄進(jìn)行打印，如圖3所示。

5 變頻系統(tǒng)監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)及效果

進(jìn)行編程后的監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)，針對(duì)變頻系統(tǒng)的特點(diǎn)，集實(shí)時(shí)顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、工程報(bào)表、歷史曲線和實(shí)時(shí)曲線顯示等功能于一身，并能保存和打印歷史數(shù)據(jù)為系統(tǒng)分析使用?？梢酝瓿扇缦鹿δ埽?/p>

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)管理。高壓變頻器運(yùn)行狀態(tài)十分重要，而監(jiān)控系統(tǒng)的建立為管理部門提供的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，能有效地幫助值班人員及時(shí)了解設(shè)備工作狀態(tài)。

(2) 提供靈活的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線顯示功能。通過(guò)比較當(dāng)前和歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)，特別是結(jié)合裝備安全運(yùn)行的多參數(shù)模型，可以及早報(bào)告故障隱患。

(3)實(shí)時(shí)報(bào)表管理方便地解決了現(xiàn)場(chǎng)定時(shí)數(shù)據(jù)抄寫、維護(hù)及繁瑣的數(shù)據(jù)處理工作，記錄員不必再每天花費(fèi)大量的精力填寫報(bào)表，提高了企業(yè)的辦公自動(dòng)化能力和管理水平，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(4) 數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡(luò)化的管理提高了企業(yè)數(shù)據(jù)的透明度并消除了人為因素，將成本核算納入更規(guī)范的管理體系。

(5) 監(jiān)控系統(tǒng)具有界面友好，易于操作，運(yùn)行可靠，便于更改、擴(kuò)充、升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，系統(tǒng)造價(jià)很低，具有較高的性價(jià)比。

6 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)已經(jīng)投入實(shí)際運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓變頻器各參數(shù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，并在實(shí)際使用過(guò)程中取得了良好效果，加強(qiáng)了職能部門對(duì)高壓變頻器的監(jiān)測(cè)，規(guī)范了職工行為。對(duì)高壓變頻器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化管理，提高了變頻設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，保證了現(xiàn)場(chǎng)的安全運(yùn)行。