用工控組態(tài)軟件實現(xiàn)高壓變頻器監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用

1 引言

隨著微型計算機技術和自動控制技術的不斷進步，許多領域中都引入了計算機自動檢測與控制技術，而且隨著各領域中研究內(nèi)容的不斷深入與發(fā)展，對計算機自動測控系統(tǒng)的要求也越來越高，工控組態(tài)軟件就是近年來在工業(yè)自動化領域興起的一種新型的軟件開發(fā)技術，開發(fā)人員通常不需要編制太過復雜的程序代碼，只要利用組態(tài)軟件包中的工具，進行數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形圖像組態(tài)等工作即可完成所需應用軟件的開發(fā)工作，它具有二次開發(fā)簡便、開發(fā)周期短、通用性強、可靠性高等優(yōu)點。

近幾年來，我國工業(yè)快速發(fā)展，相對應的工業(yè)控制領域也是朝著科學化、現(xiàn)代化方向發(fā)展，例如對現(xiàn)場運行的各類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，對高壓變頻器的實時數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)、故障狀態(tài)和運行參數(shù)等進行實時監(jiān)測并根據(jù)具體的情況做出相應的控制，顯得尤為重要，為了實現(xiàn)這個目的，我們以工控組態(tài)軟件mcgs為開發(fā)平臺進行設計，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)技術要求

(1) 要求監(jiān)控系統(tǒng)保證各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時準確可靠，減少人為因素影響，提供可靠現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持;

(2) 要有良好的可維護性，能夠方便地維護系統(tǒng)的正常運行;

(3) 能提供友好的人機交互界面，方便現(xiàn)場人員操作;

(4) 能提供對實時數(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)進行信息融合。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)具體要求

(1) 信號采集和數(shù)據(jù)處理： 對來自現(xiàn)場的非標準信號數(shù)據(jù)通過組態(tài)軟件轉(zhuǎn)換成標準信號。

(2) 狀態(tài)顯示：將變頻器啟動、停止、就緒、合閘、接通、運轉(zhuǎn)、旁通、告警、外控等狀態(tài)通過組態(tài)軟件動態(tài)的顯示于監(jiān)控畫面上，具有實時、動態(tài)效果。

(3) 監(jiān)控操作： 對頻率、溫度、電流、電壓、風壓等進行自動實時監(jiān)測。

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

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、打印機、變頻控制柜(主要包括plc、模擬量輸入輸出模塊、開關量輸入輸出模塊、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。工控機作為監(jiān)控中心，將變頻器所有的運行數(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中，在人機界面上進行實時顯示;工控機也可下達指令來控制變頻器的啟動、停止、復位等。這樣就完成了對所有數(shù)據(jù)的采集傳輸及命令傳送，同時，也可完成管理級功能，如局域網(wǎng)的管理任務、形成管理部門所需數(shù)據(jù)的記錄報表、統(tǒng)計報表等。

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，是實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、調(diào)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(jiān)視、系統(tǒng)參數(shù)設置的主界面，另一部分是用于指示、管理非日常監(jiān)視信息，如各種報表、曲線及趨勢圖、歷史記錄等的子界面。

組態(tài)軟件運行后，點擊公司信息圖片后，即進入變頻系統(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(cè)的數(shù)據(jù)顯示欄用于顯示頻率、定子電壓、定子電流、壓力等實時數(shù)據(jù)。在主畫面的最下方有四個按鈕可用來顯示本軟件系統(tǒng)其他功能：系統(tǒng)參數(shù)設置、實時曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)列表、報警記錄查看，當按下相應的按鈕后，即進入到其對應的畫面中。其畫面如圖2所示。

4.1 參數(shù)設置功能

當按下參數(shù)設置按鈕后，會彈出用戶登錄對話框，只有輸入正確的密碼才能進入該畫面進行設置，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，來查看相應參數(shù)的具體用途說明。

4.2 曲線功能

當按下曲線按鈕后，進入曲線畫面，它能對指定的各監(jiān)控量進行自動檢測，包括反映實時運行狀態(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)的實時監(jiān)測曲線。

4.3 歷史數(shù)據(jù)列表功能

按下歷史數(shù)據(jù)按鈕后，進入歷史數(shù)據(jù)表格，歷史數(shù)據(jù)列表功能可對指定的監(jiān)控量進行自動檢測、自動存儲，并可將各個不同類型的數(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，并可通過輸入具體時間來調(diào)出當時的數(shù)據(jù)記錄。

4.4 報警記錄查看列表功能

按下報警記錄按鈕后，可進入報警信息瀏覽表格，該表格主要用于存儲監(jiān)控系統(tǒng)的故障報警情況。操作者還可通過輸入具體時間來調(diào)出當時的系統(tǒng)故障記錄，并可將該記錄進行打印，如圖3所示。

5 變頻系統(tǒng)監(jiān)控功能的實現(xiàn)及效果

進行編程后的監(jiān)測、控制系統(tǒng)，針對變頻系統(tǒng)的特點，集實時顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、工程報表、歷史曲線和實時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)實時監(jiān)控設備工作狀態(tài)，實現(xiàn)全生產(chǎn)過程實時管理。高壓變頻器運行狀態(tài)十分重要，而監(jiān)控系統(tǒng)的建立為管理部門提供的實時動態(tài)信息，能有效地幫助值班人員及時了解設備工作狀態(tài)。

(2) 提供靈活的實時曲線和歷史曲線顯示功能。通過比較當前和歷史趨勢數(shù)據(jù)，特別是結(jié)合裝備安全運行的多參數(shù)模型，可以及早報告故障隱患。

(3)實時報表管理方便地解決了現(xiàn)場定時數(shù)據(jù)抄寫、維護及繁瑣的數(shù)據(jù)處理工作，記錄員不必再每天花費大量的精力填寫報表，提高了企業(yè)的辦公自動化能力和管理水平，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

(4) 數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡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，運行可靠，便于更改、擴充、升級等優(yōu)點，同時，系統(tǒng)造價很低，具有較高的性價比。

6 結(jié)束語

本系統(tǒng)已經(jīng)投入實際運行，實現(xiàn)了對高壓變頻器各參數(shù)的在線實時監(jiān)測與控制，并在實際使用過程中取得了良好效果，加強了職能部門對高壓變頻器的監(jiān)測，規(guī)范了職工行為。對高壓變頻器實現(xiàn)了系統(tǒng)化管理，提高了變頻設備運轉(zhuǎn)的可靠性，保證了現(xiàn)場的安全運行。