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王德吉 （1975-）

男，河南鄲城縣人，博士，中國(guó)煙草總公司職工技術(shù)培訓(xùn)中心高級(jí)培訓(xùn)師、高級(jí)電氣培訓(xùn)師，中科院智能所高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者、鄭州大學(xué)電氣學(xué)院兼職教授。中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、IFAC會(huì)員，中國(guó)煙草學(xué)會(huì)會(huì)員。主要研究方向?yàn)闊煵菪畔⒒c自動(dòng)化。

項(xiàng)目資助：本文由國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(60075022)支持。

摘要：為提高煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和可靠性，提出了基于PROFINET煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)：把儀表、組態(tài)軟件與PROFINET結(jié)合。該系統(tǒng)將硬件電路組裝在開(kāi)關(guān)柜中，通過(guò)組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)監(jiān)控軟件，顯示系統(tǒng)的配置及各種電氣參數(shù)，實(shí)時(shí)控制現(xiàn)場(chǎng)各用電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理。整個(gè)系統(tǒng)集成度高，能滿(mǎn)足煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求。

關(guān)鍵詞：PROFINET；儀表；組態(tài)軟件；卷煙廠；PLC

Abstract: To improve the automation and reliability of power monitoring system of 
cigarette factory, a new monitoring system was proposed by integrating instrument,
 monitor software & PROFINET. The hardware was installed in a switchcupboard, and 
the monitor was developed in configuration software, which  can display the system
 configuration & electrical parameters, control the electrical devices in real time.
 The system can also collect, monitor and manage the distribution network data. The 
whole system has high integration, can meet the industry power monitoring system’s 
requirements in decentralization, network& intelligence.

Key words: PROFINET; instrument; configuration software; cigarette factory; PLC

    卷煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)煙廠安全、優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行的重要保證。隨著計(jì)算機(jī)及電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和日益成熟，性能先進(jìn)，運(yùn)行可靠穩(wěn)定的微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，逐步替代了傳統(tǒng)的繼電保護(hù)與自動(dòng)化設(shè)備。微機(jī)保護(hù)與常規(guī)繼電保護(hù)的根本區(qū)別在于其實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，即通過(guò)對(duì)主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參量的實(shí)時(shí)、快速數(shù)字處理，完成故障診斷、保護(hù)動(dòng)作。但還存在數(shù)據(jù)傳送速度低、數(shù)據(jù)利用率不高。本文提出了一種利用當(dāng)今先進(jìn)的PROFINET，組態(tài)技術(shù)和可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)的煙廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，確保復(fù)雜的煙機(jī)設(shè)備啟停控制，變壓器保護(hù)等系統(tǒng)得以可靠的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)以模塊化的設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)功能的靈活擴(kuò)充。該系統(tǒng)功能層次更加清晰，安全可靠性更高。論文首先給出了控制網(wǎng)絡(luò)的選擇，第二部分給出了系統(tǒng)概況，第三部分給出了硬件選擇，第四部分給出了軟件設(shè)計(jì)，最后給了總結(jié)。

1 控制網(wǎng)絡(luò)的選擇

    為了快速反映電力監(jiān)控信息，這就需要根據(jù)煙廠范圍內(nèi)的連續(xù)信息流，用于戰(zhàn)略決策: 從生產(chǎn)第一線，到工廠控制層，直到管理層。因此信息技術(shù)，特別是基于電力監(jiān)控的信息技術(shù)將成為推動(dòng)生產(chǎn)效率、降低損壞率和增強(qiáng)企業(yè)創(chuàng)新的主要力量。采用基于工業(yè)以太網(wǎng)的開(kāi)放式、跨供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)的PROFINET 。PROFINET由PROFIBUS國(guó)際組織推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，PROFINET為自動(dòng)化通訊領(lǐng)域提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，囊括了如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域的最新技術(shù)，并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資^[1] 。

    由具有網(wǎng)絡(luò)管理功能和三層交換路由功能的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成冗余光纖環(huán)網(wǎng)作為車(chē)間級(jí)的主干通訊網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)，主要用于各控制系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制系統(tǒng)與集中監(jiān)控系統(tǒng)間的通訊。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)采用高速無(wú)干擾的多模光纖，構(gòu)建千兆高速網(wǎng)^[2] 。

    按照各控制系統(tǒng)的控制范圍劃分，采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)為各工段控制系統(tǒng)構(gòu)建星型控制子網(wǎng)絡(luò)，以提供各控制段主控器件和IO站點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)通訊。各控制子網(wǎng)可通過(guò)交換機(jī)接入主干網(wǎng)。

    為集中監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建子網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)一方面通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)接入車(chē)間主干網(wǎng)，完成集中監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)通訊；另一方面通過(guò)交換機(jī)或Web服務(wù)器與廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接，為廠級(jí)數(shù)據(jù)通訊提供網(wǎng)絡(luò)接口，同時(shí)在與廠級(jí)網(wǎng)接口處安裝硬件防火墻，以保護(hù)集控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)安全，防止來(lái)自廠級(jí)網(wǎng)和Internet的侵害。

    所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用雙路供電，以保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備冗余電源供應(yīng)，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定可靠。

    因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)交換機(jī)只能對(duì)確定目的地址的分組進(jìn)行單獨(dú)信息交換，而各站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包之前都要廣播查詢(xún)所要到達(dá)目的地的MAC地址，同時(shí)，由于大量應(yīng)用層軟件需要廣播傳送某些數(shù)據(jù)包，而這些數(shù)據(jù)廣播包只須發(fā)向某一組用戶(hù)，此時(shí)如果沒(méi)有VLAN，這些數(shù)據(jù)包會(huì)很快占用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)大量的資源，仍然象集線器一樣，向交換機(jī)的所有端口上轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息。使得正常數(shù)據(jù)包無(wú)法搶得正常帶寬，嚴(yán)重影響到網(wǎng)絡(luò)效率及性能，因此必須使用VLAN技術(shù)^[3] 。

2 系統(tǒng)概況

    根據(jù)全集成自動(dòng)化（Totally Integrated Automation）的思想，將煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)分為管理級(jí)、控制級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

    管理級(jí)：管理級(jí)是系統(tǒng)的核心部分，完成對(duì)煙廠電力監(jiān)控過(guò)程各部分的管理和控制 ，并實(shí)現(xiàn)廠級(jí)的辦公自動(dòng)化。管理級(jí)提供人機(jī)接口，是整個(gè)控制系統(tǒng)與外部信息交換的界面 。管理級(jí)的工業(yè)計(jì)算機(jī)具有相互通訊的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換或共享。考慮到管理層功能結(jié)構(gòu)的層次性和可分割性，采用客戶(hù)/服務(wù)器（Client／Server）的體系結(jié)構(gòu)。服務(wù)器選用大型的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，滿(mǎn)足開(kāi)放、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式的要求。服務(wù)器具有遠(yuǎn)程控制操作功能、狀態(tài)顯示功能、數(shù)據(jù)處理功能、報(bào)警功能、報(bào)表功能、通訊功能和冗余功能等。煙廠電力車(chē)間中心控制室中設(shè)備包括：兩臺(tái)安裝Siemens公司W(wǎng)inCC監(jiān)控組態(tài)軟件的冗余服務(wù)器作為上位機(jī) ，安裝有WinCC組態(tài)軟件的完全版以及冗余軟件包，兩臺(tái)服務(wù)器互為備用，實(shí)現(xiàn)冗余，提高系統(tǒng)的可靠性。裝有WinCC運(yùn)行版的PC機(jī)作為監(jiān)控工程師操作站。這種配置的最主要的優(yōu)點(diǎn)是保證數(shù)據(jù)的完整性和監(jiān)控操作的連續(xù)性。

                                圖1   系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

    控制級(jí)：控制級(jí)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，也是管理級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)之間的樞紐層。 其主要功能是接受管理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對(duì)煙廠電力狀況監(jiān)控 ，同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)輸送到管理層。控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，所以在控制級(jí)中，主要采用三套Siemens公司S7_300(CPU315_2PN/DP)型PLC組成，采用光纖和交換機(jī)構(gòu)建成數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)， CPU315_2PN/DP配有集成的PROFINET接口，通過(guò)該接口連接I/O現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，STEP7包含有所需的驅(qū)動(dòng)，也可以延伸到低端PROFIBUS上的設(shè)備，而無(wú)需重新連接編程器。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也能夠使用額外集成的PROFIBUS接口進(jìn)行連接，而且，PROFINET接口可以用于單元級(jí)的通訊。PRIFINET CPU 能夠使用STEP7在工業(yè)以太網(wǎng)上通過(guò)編程器/PC進(jìn)行編程。

    現(xiàn)場(chǎng)級(jí)：現(xiàn)場(chǎng)級(jí)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)主要由一次儀表（如繼電器的電壓、電流等遙測(cè)量，以及開(kāi)關(guān)、保護(hù)狀態(tài)等量）、控制設(shè)備等組成。其功能主要是對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)、傳感器參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳；接受控制級(jí)的指令對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。由于控制設(shè)備比較分散，在傳統(tǒng)的工廠內(nèi)，輸入／輸出設(shè)備連接到一個(gè)集中的機(jī)架，在設(shè)備改變和系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，導(dǎo)致接線工作量大，成本高，柔性度低。通過(guò)開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS系統(tǒng)來(lái)連接現(xiàn)場(chǎng)控制部件(一些控制設(shè)備可能是第三方廠商提供)，是解決這些問(wèn)題的最佳方案。分布式配置意味著可編程序控制 、I/O模塊和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)PROFIBUS_DP現(xiàn)場(chǎng)總線的信號(hào)電纜連接。將輸入/輸出模塊轉(zhuǎn)換成就地監(jiān)測(cè)器和執(zhí)行器，可就地轉(zhuǎn)換和處理過(guò)程信號(hào)。從而保證了控制級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備的獨(dú)立和兼容 ，同時(shí)解決了與第三方設(shè)備通訊問(wèn)題。 

    如果一個(gè)WinCC服務(wù)器出現(xiàn)故障，該服務(wù)器的客戶(hù)機(jī)（工作站）自動(dòng)從發(fā)生故障的服務(wù)器切換到備用的服務(wù)器上，使所有的客戶(hù)機(jī)始終可以監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，修復(fù)后的服務(wù)器回到系統(tǒng)后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)歸檔數(shù)據(jù)的匹配，管理級(jí)與控制級(jí)的數(shù)據(jù)交換均采用了工業(yè)以太網(wǎng)，真正體現(xiàn)了公司范圍內(nèi)從辦公區(qū)域到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的集成通訊。所有相關(guān)用戶(hù)都可隨時(shí)隨地訪問(wèn)到該服務(wù)器，了解各工廠電力的配電狀況。

3 硬件選擇

    正常情況下，PLC、現(xiàn)場(chǎng)I/O等器件，選用符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品即可。不過(guò)，因采用了最新的工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET，相關(guān)器件的接口就有了新的要求。PLC要求具備PROFINET接口，現(xiàn)場(chǎng)I/O子站的耦合器要求具備PROFINET接口。此外，交換機(jī)要求支持PROFINET功能，這樣才能傳送實(shí)時(shí)信號(hào)。其中，PLC主站采用的是S7-300/400PLC；遠(yuǎn)程 I/O 采用支持PROFINET技術(shù)的ET200S。

    控制層骨干網(wǎng)絡(luò)由最新的SCALANCE X系列交換機(jī)搭建靈活構(gòu)建電氣或光學(xué)工業(yè)以太網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、類(lèi)型以及端口數(shù)量都可很容易地適配工廠布局。它有高度的網(wǎng)絡(luò)可用性；即使故障時(shí)，也能通過(guò)非常快速的網(wǎng)絡(luò)重新配置（<0.3 秒），可靠通訊 ；通過(guò)SC 接口（千兆以太網(wǎng)）、ST 接口（快速以太網(wǎng)）以及預(yù)裝配光纖，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便的光纖連接技術(shù) ；無(wú)需進(jìn)行傳輸時(shí)間的計(jì)算就可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；應(yīng)用信號(hào)觸點(diǎn)、數(shù)字量輸入、SNMP 以及電子郵件和PROFINE IO 診斷功能，監(jiān)視和診斷都十分簡(jiǎn)便；通過(guò)在SIMATIC 系統(tǒng)故障報(bào)文概念SFM的集成，降低SPS/HMI工程費(fèi)用 [4]。

    其中SCALANCE X 200 連接PROFINET網(wǎng)絡(luò)，骨干網(wǎng)采用SCALANCE X414-3E形成一個(gè)環(huán)形的光纖冗余網(wǎng)絡(luò)，保證在網(wǎng)絡(luò)上一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)正常通訊。也可以在不中斷通信的情況下，隨時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，充分的保證系統(tǒng)的可靠性。SCALANCE X400型交換機(jī)為上層管理網(wǎng)絡(luò)提供了千兆的通訊接口，也為各個(gè)子系統(tǒng)的集成提供了一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)。該型交換機(jī)全面支持VLAN和路由功能，有效的減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的發(fā)生。進(jìn)一步提升了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。連接控制網(wǎng)絡(luò)和廠區(qū)外部網(wǎng)的SCALANCE S模塊能夠隔離內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的非安全連接。有效屏蔽外網(wǎng)的非授權(quán)訪問(wèn)和其它不安全信息的傳播，同時(shí)又能保障有效信息的通訊。由于所有的分系統(tǒng)，都采用PROFINET網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一了所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接口，實(shí)現(xiàn)了多網(wǎng)合一。統(tǒng)一的PROFINET系統(tǒng)接口，使得整個(gè)車(chē)間處于集中監(jiān)控狀態(tài)，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的透明度，有效數(shù)據(jù)采集和傳輸也更為方便和快捷。這些都為設(shè)備管理提供了極大的便利。同時(shí)，編程中引入CBA概念，各個(gè)分系統(tǒng)分別作為各自獨(dú)立的組件，再通過(guò)IMAP軟件將它們連接成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)。極大的簡(jiǎn)化和方便了通訊編程和調(diào)試的復(fù)雜程度，節(jié)約了大量時(shí)間。大量西門(mén)子工業(yè)級(jí)光纖和工業(yè)級(jí)連接輔件的使用，也讓網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)細(xì)小連接牢不可斷。

4 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

    通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)，具有與多臺(tái)下位機(jī)系統(tǒng)通訊的能力，實(shí)時(shí)監(jiān)控多臺(tái)下位機(jī)的工作狀態(tài) ，顯示生產(chǎn)過(guò)程中的工作曲線；具有遠(yuǎn)程控制能力；向下位機(jī)采集數(shù)據(jù)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢(xún)、顯示、打印等。因此，在一個(gè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，運(yùn)行的監(jiān)控組態(tài)軟件是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集處理中心、遠(yuǎn)程監(jiān)視中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心，與各種控制、檢測(cè)設(shè)備（如PLC、智能儀表等）共同構(gòu)成能快速響應(yīng)的控制中心。本系統(tǒng)選用了Siemens公司W(wǎng)inCC(Windows Control Center)6.0組態(tài)軟件[5]。WinCC具有控制自動(dòng)化過(guò)程的強(qiáng)大功能，是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)，同時(shí)具有極高性?xún)r(jià)比的SCADA級(jí)操作監(jiān)視系統(tǒng) 。在兩臺(tái)服務(wù)器上安裝服務(wù)器版和冗余軟件包，工作站上安裝運(yùn)行版。

    Wincc監(jiān)控軟件通過(guò)與綜合保護(hù)繼電器、PLC等I/O設(shè)備進(jìn)行通訊獲取信息。輸入輸出的數(shù)值存放在I/O設(shè)備的寄存器中，寄存器通過(guò)其地址進(jìn)行引用。大多數(shù)I/O設(shè)備提供與其他設(shè)備或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的通訊端口或數(shù)據(jù)通道，監(jiān)控軟件通過(guò)這些通訊通道讀寫(xiě)I/O設(shè)備的寄存器，采集到的數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步的監(jiān)控，不需要讀寫(xiě)I/O設(shè)備的寄存器。監(jiān)控軟件提供了一種數(shù)據(jù)定義方法，定義了I/O變量后，可直接使用變量名用于系統(tǒng)控制、操作顯示、趨勢(shì)分析、數(shù)據(jù)記錄和報(bào)警顯示。

    運(yùn)行報(bào)警和事件記錄是控制軟件必不可少的功能，當(dāng)變量的數(shù)值或數(shù)值的變化異常時(shí)，將產(chǎn)生報(bào)警，以便操作者采取必要的措施。監(jiān)控軟件提供強(qiáng)有力的報(bào)警和事件系統(tǒng)，并且操作方法簡(jiǎn)單。監(jiān)控軟件中的報(bào)警和事件主要包括變量報(bào)警事件、操作事件、用戶(hù)登錄事件和工作站事件。通過(guò)這些報(bào)警和事件，用戶(hù)可以方便地監(jiān)視和查看系統(tǒng)的報(bào)警、操作和各個(gè)工作站的運(yùn)行情況。當(dāng)報(bào)警和事件發(fā)生時(shí)，監(jiān)控軟件把這些事于內(nèi)存中的緩沖區(qū)中，報(bào)警和事件在緩沖區(qū)中是以先進(jìn)先出的隊(duì)列形式存儲(chǔ)，所以只有最近的報(bào)警和事件在內(nèi)存中。當(dāng)緩沖區(qū)達(dá)到一定數(shù)目或記錄定時(shí)時(shí)間到時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將報(bào)警和事件信息寫(xiě)到報(bào)警存儲(chǔ)文件、打印機(jī)或數(shù)據(jù)庫(kù)中(請(qǐng)注意：要先定義是否存儲(chǔ)到文件、數(shù)據(jù)庫(kù)或直接輸出到打印機(jī))。報(bào)警和事件在報(bào)警窗中會(huì)按照設(shè)置的過(guò)濾條件實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理從一組工業(yè)控制對(duì)象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動(dòng)畫(huà)的方式形象地表示出來(lái)，同時(shí)完成報(bào)警、歷史記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。改造后監(jiān)控系統(tǒng)的新功能如下：

4.1 歷史報(bào)警記錄查詢(xún)功能使 

    過(guò)去的監(jiān)控報(bào)警信息報(bào)出的信息是按時(shí)間順序簡(jiǎn)單排列，對(duì)各類(lèi)信息沒(méi)有分類(lèi)選擇性。改造后的監(jiān)控軟件中既可以顯示當(dāng)前的報(bào)警，也可以顯示歷史的報(bào)警事件。同時(shí)對(duì)每一個(gè)變量的報(bào)警，可以規(guī)定報(bào)警的報(bào)警類(lèi)型。信息還可以用文件的形式進(jìn)行歷史記錄或?qū)崟r(shí)打印報(bào)警信息。可以通過(guò)選擇起始時(shí)間和終止時(shí)間以及報(bào)警類(lèi)型調(diào)取設(shè)備的歷史事件記錄，對(duì)事故的過(guò)程分析有更準(zhǔn)確的依據(jù)。歷史報(bào)警查詢(xún)畫(huà)面如圖2所示。 

4.2 通過(guò)故障錄波分析故障時(shí)的狀態(tài)

    電力繼電保護(hù)使用綜合保護(hù)繼電器后，具有了自動(dòng)故障錄波的功能。此次監(jiān)控改造在監(jiān)控軟件設(shè)置了讀取故障錄波的功能。利用故障錄波軟件讀取綜合保護(hù)繼電器錄下的故障前后幾十個(gè)周波的跳閘電流、電壓波形，分析繼保動(dòng)作的準(zhǔn)確性。對(duì)于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)以及“晃電”時(shí)BZT(備自投)動(dòng)作的過(guò)程分析，都有了過(guò)去不可能獲取的準(zhǔn)確依據(jù)。

                                圖2   電機(jī)歷史報(bào)警查詢(xún)畫(huà)面

4.3 利用歷史曲線分析電機(jī)運(yùn)行狀況

    原監(jiān)控系統(tǒng)信息采集方式采用的是查詢(xún)式，沒(méi)有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因而無(wú)法顯示歷史曲線。改造后的系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠顯示長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的歷史曲線。通過(guò)觀察歷史曲線，電機(jī)在運(yùn)行中如果在負(fù)荷變化不大的情況下電流(溫度) 發(fā)生明顯變化，就必須分析原因。在電機(jī)本體或者軸承發(fā)生損毀前解決故障。通過(guò)觀察電機(jī)電流的歷史曲線了解電機(jī)運(yùn)行的狀況和趨勢(shì)。　　

4.4 電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間的記錄

    維修規(guī)程上要求電機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間后下線檢修一次。監(jiān)控軟件上記錄的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間是安排檢修周期的準(zhǔn)確依據(jù)。改造后通過(guò)新增的組態(tài)畫(huà)面可以看到電機(jī)累計(jì)運(yùn)行的時(shí)間，電機(jī)檢修后通過(guò)系統(tǒng)管理員按鈕對(duì)此數(shù)據(jù)清零。

4.5 通過(guò)邏輯狀態(tài)顯示來(lái)查找二次回路故障

    過(guò)去的監(jiān)控系統(tǒng)能夠反映儀表信號(hào)的有無(wú)，但對(duì)綜保繼電器內(nèi)許多開(kāi)關(guān)、狀態(tài)量無(wú)法監(jiān)視。改造后增加了一些組態(tài)畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)了許多狀態(tài)量的顯示。在二次回路出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)分合閘邏輯圖中各控制點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)綜合分析、查找二次回路的故障點(diǎn)。可以通過(guò)各邏輯狀態(tài)的顯示，了解HA301高低速電機(jī)合閘邏輯中控制點(diǎn)的狀態(tài)(深色為“1”，淺色為“O”)。當(dāng)電機(jī)無(wú)法合閘時(shí)。可以利用此組態(tài)畫(huà)面分析是那個(gè)條件尚未滿(mǎn)足。 

4.6 電力系統(tǒng)信息的集中監(jiān)控和發(fā)布

    過(guò)去在各變電所的監(jiān)控系統(tǒng)都是“各自為政”，各類(lèi)通訊協(xié)議的系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這不符合未來(lái)電氣值班人員精簡(jiǎn)和系統(tǒng)集中監(jiān)控的發(fā)展趨勢(shì)。此次改造建立了各變電所之間的光纖網(wǎng)絡(luò)連接，為信息共享做好了物理平臺(tái)。軟件系統(tǒng)的改造使各變電所的微機(jī)成為I/O信息服務(wù)器，通過(guò)集中監(jiān)控微機(jī)的軟件，讀取各處的信息量，實(shí)現(xiàn)2#總降監(jiān)控機(jī)對(duì)全廠電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控。改造后的軟件具有Web信息發(fā)布的功能，過(guò)去調(diào)度只有聽(tīng)取電氣值班人員匯報(bào)，現(xiàn)在可以了解到全廠電力系統(tǒng)狀況，這對(duì)電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調(diào)度指揮也很有益處。

5 結(jié)束語(yǔ)

    經(jīng)過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，整套系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的功能。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制各種儀表、PLC、單片機(jī)；實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時(shí)具備報(bào)警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡(jiǎn)易的操作，使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)將硬件設(shè)備組裝在自行設(shè)計(jì)的通用開(kāi)關(guān)柜中，實(shí)現(xiàn)集中管理，同時(shí)也便于系統(tǒng)的維護(hù)與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、層次化，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。

    采用基于PROFINET構(gòu)成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔靈活，可靠性高，根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)情況與用戶(hù)要求，本系統(tǒng)可擴(kuò)展為不同的模式。整個(gè)系統(tǒng)集成度高，能滿(mǎn)足工業(yè)控制系統(tǒng)分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求，可極大地提高工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化水平。

    采用組態(tài)軟件，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對(duì)人力依賴(lài)，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。

其它作者：

邊永生（ 1970-），男，河南方城人，本科， 中國(guó)煙草總公司職工技術(shù)培訓(xùn)中心高級(jí)培訓(xùn)師，主要從事煙草機(jī)械信息化研究。

栗衛(wèi)軍（ 1971-）男，河南駐馬店人，碩士，中國(guó)煙草總公司職工技術(shù)培訓(xùn)中心高級(jí)培訓(xùn)師，主要從事數(shù)據(jù)挖掘研究。


參考文獻(xiàn)

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