基于工業組態軟件的發電機組計算機監控系統

王建軍，楊翠萍，李秀玲

（張家口職業技術學院，河北張家口075000）

發電機組在電力生產企業中擔負著發出電能的關鍵任務，是發電企業中的主要設備，主要作用是通過主變壓器升壓，然后將電能送至電網以供用戶使用。因此發電機組正常運轉，安全、高效和經濟地發出電能，對整個電力系統的可靠運行具有十分重要的作用。

目前，我國大部分發電機組的監控和管理都是采取集中式的數據采集系統和監控系統，功能相對單一，無法實現數據采集、控制、管理的一體化。導致相應的監控系統各部分之間存在結構形式、系統功能、性能指標等不統一，通信接口不標準等問題。這些問題不僅影響著監控系統的自動化程序，甚至會導致系統不能安全可靠地運行。

本文開發了基于工業組態軟件的新型發電機監控系統。該監控系統運行穩定、可靠；與下位機通訊良好，通訊故障率低；界面友好，操作簡單；報警及時、實時，歷史趨勢曲線完備；并且具有極高的安全性，能夠有效地保證發電機組安全、可靠地運行。

1 工業組態軟件特性分析

發電機組監控的要點是利用計算機監控軟件對準確采集的各種電氣狀態參量進行有效地分析，從而達到準確了解設備運行狀態，實現有效管理的目的。監控軟件不僅要確保發電機安全、穩定、高效地運行，同時還必須能夠與監控中心的網絡互聯，實現管理、控制的一體化。

目前，我國大多數的計算機監控系統，都是利用某種高級語言，例如VB、VC等可視化編程工具進行開發的。但是隨著工業自動化程度的日益提高，傳統的軟件開發方式已經很難再滿足用戶的各種需求。一方面，應用于工業領域的電氣設備越來越復雜，控制精確度要求越來越高，使得開發難度日益增加；另一方面，由于設備更新速度加快，使其源程序不得不經常進行修改，使源程序的可靠性受到極大的影響。

而工業組態軟件的出現為解決以上問題提供了一種嶄新的辦法。因為它能很好地解決傳統工業控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據自已的控制對象和控制目的做功能上的任意組合，完成最終的自動控制工程[1]。

組態軟件是指針對一些數據采集與過程控制的專用軟件，是位于自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，是使用靈活的組態方式為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。組態軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協議，并且通常應提供分布式數據管理和網絡功能。對應于原有的人機接口軟件(HMI)概念，組態軟件就是一個使用戶能快速建立自已HMI的軟件工具或開發環境。

目前，應用最為廣泛的是Windows環境下的組態軟件，其最突出的特點是網絡功能的增強和圖形功能的健全。隨著計算機技術和電力電子技術的不斷發展，工業自動化程度勢必會不斷提高，因此利用工業組態軟件來開發企業級的計算機監控系統已是大勢所趨。

2 以組態王軟件為基礎的發電機組監控系統開發

組態王軟件是通用工業組態軟件的一種，是目前比較流行的智能軟件包，其主要功能是在PC機上建立工業控制對象的人機接口，利用軟件包組件構建出適用于當下系統工作狀態的軟件系統，并接收下位機傳送來的采集數據，進行設備運行狀態的監控。

組態王軟件支持完善的網絡通訊功能：一種是服務器模式；另一種是Internet/Intranet模式，可以根據用戶需要選擇構建網絡的形式。

利用組態王建立應用程序項目一般分為五個步驟[1]：設計監控軟件界面；定義設備；構造數據庫；建立動畫連接；運行和調試。

(1)設計監控軟件界面，監控軟件的界面是系統與用戶交流的窗口。組態王開發系統通過新建畫面屬性來定義相應的軟件界面，具體頁面如圖1所示，可以看出在其上可以直接定義畫面名稱、畫面位置、畫面風格、背景及類型等屬性。

圖1 畫面屬性設置

(2)定義設備，設備的定義是監控系統的核心，具體的定義如圖2所示。從圖2可以看出，設備的定義除了定義設備自身的屬性內容外，還需要定義設備的數據采集方式、與主服務器的通信方式及數據的存儲方式等。

圖2 設備參數定義圖

(3)構造數據庫，數據庫的定義是一個合格的監控系統的核心部分，是聯系上位機與下位機的橋梁。在組態王軟件中，數據存放方式是數據字典，在數據字典中可以定義變量名、變量類型、最大最小值、連接設備、寄存器、數據類型等，具體的界面如圖2中所示。

(4)建立動畫連接，為了實時顯示發電機組各設備的運行參數，就必須為各個定義好的設備參數顯示頁面定義動畫連接，定義動畫連接的具體方式如圖3所示。

圖3 動畫連接對話框

(5)運行和調試，當在組態王軟件中把以上的參數設置完成后，就需要對系統進行連接調試，系統調試的重點主要放在現場設備的通訊功能上。

組態王與現場設備的通訊主要通過三種方式來完成：一種是串行通訊，利用RS232串行通訊電纜連接到安裝有監控軟件的串口；第二種是DDE方式，在此方式下，I/O設備可以通過DDE服務程序與安裝有監控軟件的服務器進行數據交換；第三種方式是利用網絡節點方式來完成數據通訊，這種方式將每一個I/O設備作為一個網絡節點，通過TCP/IP網絡協議，與監控程序進行數據交換[2]。

目前，以組態王為核心的軟件可以和幾百種外部設備進行連接，這些設備有PLC、智能儀表、變頻器及其它工控設備等，并采用COM組件技術完成設備的驅動，這些組件接收來自于I/O設備的輸入來掌握現場設備的運行信息，如機器的轉速、溫度、電壓、電流等，同時這些組件還可以利用I/O設備的輸出來實現對現場設備的控制，如關閉/啟動電動機、改變轉速等。

組態王是基于網絡概念的，可運行在基于TCP/IP網絡協議的網絡上，網絡節點可以靈活設置或改變，從而形成一個功能強大、穩定可靠的分布式網絡管理系統。

3 結語

組態王軟件是具有分布式環境下的組態功能、全面支持ActiveX、擴展能力強、支持OPC等工業標準、控制功能強、并能通過Internet進行訪問的開放式系統。本設計利用組態王軟件，開發了發電機組監控系統。這套系統集數據的采集與傳輸、網絡管理與遠程控制于一體，形成了全方位的企業信息管理系統，提高了企業的管理水平。

[1]楊令.基于工業組態軟件的發電機組計算機監控系統改造[D].成都：電子科技大學，2008：6-7.

[2]舒勝強.基于組態方法的嵌入式以太網測控系統研究與實踐[D].蘇州：蘇州大學，2010：9-11.