用工控組態(tài)軟件實(shí)現高壓變頻器監控系統的設計與應用

1 引言

隨著(zhù)微型計算機技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多領(lǐng)域中都引入了計算機自動(dòng)檢測與控制技術(shù)，而且隨著(zhù)各領(lǐng)域中研究?jì)热莸牟粩嗌钊肱c發(fā)展，對計算機自動(dòng)測控系統的要求也越來(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(kāi)發(fā)技術(shù)，開(kāi)發(fā)人員通常不需要編制太過(guò)復雜的程序代碼，只要利用組態(tài)軟件包中的工具，進(jìn)行數據組態(tài)、圖形圖像組態(tài)等工作即可完成所需應用軟件的開(kāi)發(fā)工作，它具有二次開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、開(kāi)發(fā)周期短、通用性強、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

近幾年來(lái)，我國工業(yè)快速發(fā)展，相對應的工業(yè)控制領(lǐng)域也是朝著(zhù)科學(xué)化、現代化方向發(fā)展，例如對現場(chǎng)運行的各類(lèi)高壓變頻器設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)鍵設備，對其可靠性的高要求是不言而喻的，因此，對高壓變頻器的實(shí)時(shí)數據、運行狀態(tài)、故障狀態(tài)和運行參數等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測并根據具體的情況做出相應的控制，顯得尤為重要，為了實(shí)現這個(gè)目的，我們以工控組態(tài)軟件mcgs為開(kāi)發(fā)平臺進(jìn)行設計，完成了變頻器監控系統的研制。

2 變頻器監控系統要求

2.1 監控系統技術(shù)要求

(1) 要求監控系統保證各項監測數據的實(shí)時(shí)準確可靠，減少人為因素影響，提供可靠現場(chǎng)數據支持;

(2) 要有良好的可維護性，能夠方便地維護系統的正常運行;

(3) 能提供友好的人機交互界面，方便現場(chǎng)人員操作;

(4) 能提供對實(shí)時(shí)數據的數據處理和歷史數據管理功能;

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

2.2 監控系統具體要求

(1) 信號采集和數據處理： 對來(lái)自現場(chǎng)的非標準信號數據通過(guò)組態(tài)軟件轉換成標準信號。

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

(3) 監控操作： 對頻率、溫度、電流、電壓、風(fēng)壓等進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)監測。

(4) 操作畫(huà)面：在操作畫(huà)面上可查詢(xún)裝置的電壓、電流、功率、溫度等實(shí)時(shí)和歷史數據，還可查詢(xún)實(shí)時(shí)、歷史曲線(xiàn)和設備狀態(tài)并可按要求設定和打印出實(shí)時(shí)報表和歷史報表。

3 變頻器監控系統的硬件組成

變頻器監控系統主要由工控機、打印機、變頻控制柜(主要包括plc、模擬量輸入輸出模塊、開(kāi)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(huà)面如圖1所示。工控機作為監控中心，將變頻器所有的運行數據和參數利用串行口通訊方式(rs-485)，經(jīng)屏蔽雙絞線(xiàn)送到工控機中，在人機界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示;工控機也可下達指令來(lái)控制變頻器的啟動(dòng)、停止、復位等。這樣就完成了對所有數據的采集傳輸及命令傳送，同時(shí)，也可完成管理級功能，如局域網(wǎng)的管理任務(wù)、形成管理部門(mén)所需數據的記錄報表、統計報表等。

4 監控系統軟件組態(tài)

軟件組態(tài)部分完成監控系統與操作人員間的交互界面，是實(shí)現對整個(gè)系統的監視、控制、調度和管理的核心。人機界面分為兩部分，一部分是用于日常監視、系統參數設置的主界面，另一部分是用于指示、管理非日常監視信息，如各種報表、曲線(xiàn)及趨勢圖、歷史記錄等的子界面。

組態(tài)軟件運行后，點(diǎn)擊公司信息圖片后，即進(jìn)入變頻系統監控主界面。在主界面的上方有一排指示燈，用于指示變頻系統狀態(tài)，左下方有一個(gè)報警描述狀態(tài)欄，用于顯示變頻器當前所有報警信息，右側的數據顯示欄用于顯示頻率、定子電壓、定子電流、壓力等實(shí)時(shí)數據。在主畫(huà)面的最下方有四個(gè)按鈕可用來(lái)顯示本軟件系統其他功能：系統參數設置、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示、歷史數據列表、報警記錄查看，當按下相應的按鈕后，即進(jìn)入到其對應的畫(huà)面中。其畫(huà)面如圖2所示。

4.1 參數設置功能

當按下參數設置按鈕后，會(huì )彈出用戶(hù)登錄對話(huà)框，只有輸入正確的密碼才能進(jìn)入該畫(huà)面進(jìn)行設置，這樣可有效防止非專(zhuān)業(yè)人員誤操作。該畫(huà)面主要用于設置變頻裝置的所有參數，操作人員可以按“參數表”按鈕，來(lái)查看相應參數的具體用途說(shuō)明。

4.2 曲線(xiàn)功能

當按下曲線(xiàn)按鈕后，進(jìn)入曲線(xiàn)畫(huà)面，它能對指定的各監控量進(jìn)行自動(dòng)檢測，包括反映實(shí)時(shí)運行狀態(tài)的電流、電壓、頻率、功率因數等各種數據畫(huà)面，方便地提供了指定參數的實(shí)時(shí)監測曲線(xiàn)。

4.3 歷史數據列表功能

按下歷史數據按鈕后，進(jìn)入歷史數據表格，歷史數據列表功能可對指定的監控量進(jìn)行自動(dòng)檢測、自動(dòng)存儲，并可將各個(gè)不同類(lèi)型的數據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(huà)面，并可通過(guò)輸入具體時(shí)間來(lái)調出當時(shí)的數據記錄。

4.4 報警記錄查看列表功能

按下報警記錄按鈕后，可進(jìn)入報警信息瀏覽表格，該表格主要用于存儲監控系統的故障報警情況。操作者還可通過(guò)輸入具體時(shí)間來(lái)調出當時(shí)的系統故障記錄，并可將該記錄進(jìn)行打印，如圖3所示。

5 變頻系統監控功能的實(shí)現及效果

進(jìn)行編程后的監測、控制系統，針對變頻系統的特點(diǎn)，集實(shí)時(shí)顯示、流程控制、數據采集、數據傳輸、工程報表、歷史曲線(xiàn)和實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示等功能于一身，并能保存和打印歷史數據為系統分析使用?？梢酝瓿扇缦鹿δ埽?/p>

(1)實(shí)時(shí)監控設備工作狀態(tài)，實(shí)現全生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)管理。高壓變頻器運行狀態(tài)十分重要，而監控系統的建立為管理部門(mén)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)了解設備工作狀態(tài)。

(2) 提供靈活的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史曲線(xiàn)顯示功能。通過(guò)比較當前和歷史趨勢數據，特別是結合裝備安全運行的多參數模型，可以及早報告故障隱患。

(3)實(shí)時(shí)報表管理方便地解決了現場(chǎng)定時(shí)數據抄寫(xiě)、維護及繁瑣的數據處理工作，記錄員不必再每天花費大量的精力填寫(xiě)報表，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(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

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

(5) 監控系統具有界面友好，易于操作，運行可靠，便于更改、擴充、升級等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，系統造價(jià)很低，具有較高的性?xún)r(jià)比。

6 結束語(yǔ)

本系統已經(jīng)投入實(shí)際運行，實(shí)現了對高壓變頻器各參數的在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測與控制，并在實(shí)際使用過(guò)程中取得了良好效果，加強了職能部門(mén)對高壓變頻器的監測，規范了職工行為。對高壓變頻器實(shí)現了系統化管理，提高了變頻設備運轉的可靠性，保證了現場(chǎng)的安全運行。