S7-200 PLC與組態(tài)王在高壓變頻器節(jié)能項(xiàng)目上的應(yīng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但plc在人機(jī)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(jī)界面及控制決策能力。因此，將二者結(jié)合起來(lái)可有效實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的綜合監(jiān)控。東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器有機(jī)地將二者結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)變頻器在昆鋼自備發(fā)電廠高爐煤氣發(fā)電機(jī)組送、引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用及節(jié)能計(jì)算。該系統(tǒng)采用上、下位機(jī)主從式結(jié)構(gòu)，plc作為下位機(jī)通過(guò)modbus通信方式，完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；上位機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，與plc之間通過(guò)工業(yè)以態(tài)網(wǎng)通訊方式，實(shí)現(xiàn)高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、故障報(bào)警等各項(xiàng)功能。同時(shí)，組態(tài)王又作為數(shù)據(jù)服務(wù)器，通過(guò)dde方式為節(jié)能軟件提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以助節(jié)能軟件完成數(shù)據(jù)計(jì)算、動(dòng)態(tài)曲線顯示。

2 系統(tǒng)硬件配置

　　送、引風(fēng)機(jī)高壓變頻裝置通訊系統(tǒng)的硬件配置，主要包括mdm3000電力綜合測(cè)試儀、集線器及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的工業(yè)計(jì)算機(jī)。單元控制柜內(nèi)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(shù)據(jù)采集器選用深圳亞特爾公司的mdm3000產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)變頻器輸入電壓、輸入電流等數(shù)據(jù)采集。工業(yè)計(jì)算機(jī)選用研華原裝工控機(jī)ipc-610h，主要配置：cpu2.8g/256m（內(nèi)存）；80g硬盤(pán)；集成顯卡；另置網(wǎng)卡；50倍光驅(qū)；1.44m（軟驅(qū)）和kb104+mouse。送、引風(fēng)機(jī)高壓變頻裝置通訊系統(tǒng)的硬件配置如圖1所示。

3 系統(tǒng)軟件基本原理及組態(tài)

　　系統(tǒng)軟件包括：

　　（1）工控軟件：組態(tài)王kingview5.1；

　　（2）用于s7-200編程軟件的step7-microwin4.0；

　　（3）用于實(shí)現(xiàn)節(jié)能計(jì)算的自主研發(fā)的軟件。

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

　　3.1 組態(tài)王kingview5.1

　　組態(tài)王是運(yùn)行于microsoftwindows98/2000/nt/xp中文平臺(tái)界面的人機(jī)界面軟件。采用了多線程、com組件等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)，軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。軟件包從工業(yè)控制對(duì)象中采集數(shù)據(jù)，并記錄在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。它還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)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(bào)警、操作記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并按實(shí)際需要生成歷史數(shù)據(jù)文件。本項(xiàng)目的組態(tài)王的主畫(huà)面如圖2所示。

為實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置大量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序作為組態(tài)王和外部設(shè)備的通訊接口，擴(kuò)充了組態(tài)王的功能，為用戶提供更為靈活的應(yīng)用空間。在數(shù)據(jù)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(jié)能計(jì)算軟件相互通訊。通過(guò)dde方式用戶自編的應(yīng)用程序可以與組態(tài)王無(wú)縫連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。節(jié)能計(jì)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?qū)odbus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(xiàn)變頻器現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、上位監(jiān)控設(shè)備的無(wú)縫連接。

　　3.3 實(shí)現(xiàn)節(jié)能計(jì)算的自主研發(fā)的軟件

　　節(jié)能計(jì)算軟件為日立北京公司自主研發(fā)，該軟件實(shí)現(xiàn)兩方面的功能：

　　（1）獲取組態(tài)王數(shù)據(jù)；

　　（2）對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并以趨勢(shì)曲線的方式加以顯示。根據(jù)機(jī)組送、引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，得到通過(guò)調(diào)節(jié)出口擋板改變風(fēng)量的工頻運(yùn)行曲線；

　　（3）再根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控得到機(jī)組送、引風(fēng)機(jī)在變頻運(yùn)行工況下的運(yùn)行曲線，然后將兩條曲線制作到同一坐標(biāo)平面下，這樣非常直觀地得到節(jié)能數(shù)據(jù)，并對(duì)采集到的原始及節(jié)能數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存于工控機(jī)的硬盤(pán)上。

4 應(yīng)用情況

　　送、引風(fēng)機(jī)高壓變頻裝置系統(tǒng)自2008年4月投運(yùn)以來(lái)，啟、停及智能監(jiān)控性能優(yōu)良。操作員從爐控室組態(tài)王監(jiān)視畫(huà)面可以實(shí)時(shí)監(jiān)控送、引風(fēng)機(jī)高壓變頻裝置的輸入電壓、輸入電流、輸入功率等數(shù)據(jù)，大大減少了運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)抄錄設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的工作量；另外非常直觀地得到送、引風(fēng)機(jī)高壓變頻裝置系統(tǒng)的節(jié)能情況。送、引風(fēng)機(jī)高壓變頻裝置系統(tǒng)微機(jī)化、數(shù)字化更是提高了系統(tǒng)的安全可靠性，有效地避免了機(jī)組送、引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)以及電網(wǎng)所承受的沖擊，延緩了電動(dòng)機(jī)及拖動(dòng)設(shè)備的使用壽命，深受用戶好評(píng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　送、引風(fēng)機(jī)高壓變頻裝置是集高壓電機(jī)軟起動(dòng)、運(yùn)行監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的智能化調(diào)速、控制系統(tǒng)。實(shí)踐證明原送、引風(fēng)機(jī)采用高壓變頻裝置后，大大地降低了廠用電，為用戶帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，值得大力推廣應(yīng)用。