S7-200 PLC與組態(tài)王在高壓變頻器節能項目上的應用

1 引 言

　　近幾年來(lái)，可編程序控制器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)plc）因其可靠性高、編程簡(jiǎn)單、抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應用。但plc在人機交互性能方面較弱，然而工控組態(tài)軟件（如組態(tài)王）具有良好的人機界面及控制決策能力。因此，將二者結合起來(lái)可有效實(shí)現整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的綜合監控。東方日立（成都）電控設備有限公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器有機地將二者結合起來(lái)，實(shí)現變頻器在昆鋼自備發(fā)電廠(chǎng)高爐煤氣發(fā)電機組送、引風(fēng)機系統上的應用及節能計算。該系統采用上、下位機主從式結構，plc作為下位機通過(guò)modbus通信方式，完成工業(yè)現場(chǎng)數據的實(shí)時(shí)采集；上位機采用工業(yè)控制計算機，與plc之間通過(guò)工業(yè)以態(tài)網(wǎng)通訊方式，實(shí)現高壓變頻器在運行過(guò)程中的實(shí)時(shí)數據顯示、故障報警等各項功能。同時(shí)，組態(tài)王又作為數據服務(wù)器，通過(guò)dde方式為節能軟件提供實(shí)時(shí)數據，以助節能軟件完成數據計算、動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)顯示。

2 系統硬件配置

　　送、引風(fēng)機高壓變頻裝置通訊系統的硬件配置，主要包括mdm3000電力綜合測試儀、集線(xiàn)器及實(shí)現遠程監控的工業(yè)計算機。單元控制柜內所用的plc，選用西門(mén)子s7-200系列cpu226；通訊單元為西門(mén)子工業(yè)以太網(wǎng)模塊cp243-1。數據采集器選用深圳亞特爾公司的mdm3000產(chǎn)品，實(shí)現變頻器輸入電壓、輸入電流等數據采集。工業(yè)計算機選用研華原裝工控機ipc-610h，主要配置：cpu2.8g/256m（內存）；80g硬盤(pán)；集成顯卡；另置網(wǎng)卡；50倍光驅?zhuān)?.44m（軟驅?zhuān)┖蚹b104+mouse。送、引風(fēng)機高壓變頻裝置通訊系統的硬件配置如圖1所示。

3 系統軟件基本原理及組態(tài)

　　系統軟件包括：

　?。?）工控軟件：組態(tài)王kingview5.1；

　?。?）用于s7-200編程軟件的step7-microwin4.0；

　?。?）用于實(shí)現節能計算的自主研發(fā)的軟件。

　　送、引風(fēng)機高壓變頻裝置系統以plc為通訊管理中心的通訊系統的地址分配見(jiàn)附表。

　　3.1 組態(tài)王kingview5.1

　　組態(tài)王是運行于microsoftwindows98/2000/nt/xp中文平臺界面的人機界面軟件。采用了多線(xiàn)程、com組件等新技術(shù)，實(shí)現了實(shí)時(shí)多任務(wù)，軟件運行穩定可靠。軟件包從工業(yè)控制對象中采集數據，并記錄在實(shí)時(shí)數據庫中。它還負責把數據的變化以動(dòng)畫(huà)的方式形象地表示出來(lái)。同時(shí)還可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線(xiàn)等監視功能，并按實(shí)際需要生成歷史數據文件。本項目的組態(tài)王的主畫(huà)面如圖2所示。

　　為實(shí)現組態(tài)王和外部設備的通訊，組態(tài)王內置大量設備的驅動(dòng)程序作為組態(tài)王和外部設備的通訊接口，擴充了組態(tài)王的功能，為用戶(hù)提供更為靈活的應用空間。在數據交換時(shí)，我們定義組態(tài)王作為dde服務(wù)器端，與采用java軟件開(kāi)發(fā)的節能計算軟件相互通訊。通過(guò)dde方式用戶(hù)自編的應用程序可以與組態(tài)王無(wú)縫連接，進(jìn)行數據交換。節能計算軟件的主畫(huà)面如圖3所示。

　　3.2 用于s7-200的編程軟件step7- microwin4.0

　　變頻器啟、停流程圖如圖4所示。

　　s7-200中plc程序用step7-microwin4.0軟件進(jìn)行編寫(xiě)，plc程序將modbus協(xié)議、tcp/ip工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議兩種協(xié)議集于一身，實(shí)現變頻器現場(chǎng)數據采集設備、上位監控設備的無(wú)縫連接。

　　3.3 實(shí)現節能計算的自主研發(fā)的軟件

　　節能計算軟件為日立北京公司自主研發(fā)，該軟件實(shí)現兩方面的功能：

　?。?）獲取組態(tài)王數據；

　?。?）對獲取的數據進(jìn)行計算并以趨勢曲線(xiàn)的方式加以顯示。根據機組送、引風(fēng)機工頻運行工況數據，得到通過(guò)調節出口擋板改變風(fēng)量的工頻運行曲線(xiàn)；

　?。?）再根據實(shí)時(shí)監控得到機組送、引風(fēng)機在變頻運行工況下的運行曲線(xiàn)，然后將兩條曲線(xiàn)制作到同一坐標平面下，這樣非常直觀(guān)地得到節能數據，并對采集到的原始及節能數據進(jìn)行記錄保存于工控機的硬盤(pán)上。

4 應用情況

　　送、引風(fēng)機高壓變頻裝置系統自2008年4月投運以來(lái)，啟、停及智能監控性能優(yōu)良。操作員從爐控室組態(tài)王監視畫(huà)面可以實(shí)時(shí)監控送、引風(fēng)機高壓變頻裝置的輸入電壓、輸入電流、輸入功率等數據，大大減少了運行人員現場(chǎng)抄錄設備運行數據的工作量；另外非常直觀(guān)地得到送、引風(fēng)機高壓變頻裝置系統的節能情況。送、引風(fēng)機高壓變頻裝置系統微機化、數字化更是提高了系統的安全可靠性，有效地避免了機組送、引風(fēng)機電動(dòng)機以及電網(wǎng)所承受的沖擊，延緩了電動(dòng)機及拖動(dòng)設備的使用壽命，深受用戶(hù)好評。

5 結束語(yǔ)

　　送、引風(fēng)機高壓變頻裝置是集高壓電機軟起動(dòng)、運行監控、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)于一體的智能化調速、控制系統。實(shí)踐證明原送、引風(fēng)機采用高壓變頻裝置后，大大地降低了廠(chǎng)用電，為用戶(hù)帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟效益，值得大力推廣應用。