[摘要]以中鋁某分公司動(dòng)力廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹深圳市庫(kù)馬克新技術(shù)股份有限公司的SuperMonitor工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)軟件在企業(yè)電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用．著重介紹了SuperMonitor工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能、組態(tài)過程及中鋁某分公司動(dòng)力廠監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

      SuperMonitor6.0 Applied In Power Monitoring System For Factory

      Yang Xiao-xian , Chen Ben-lu , Yuan Bin

      (1. Cumark New Tech (Shenzhen) China CO.,LTD .,Shenzhen 518108,Guangdong Province，China；)

      Abstract: SuperMonitor ,the industrial automation system was developed by Cumark New Tech (Shenzhen China) CO.,LTD . To the computer monitoring system that is using in a branch of China  aluminiumthe as an example , introduce SuperMonitor was applied in power monitoring system for factory. Focused on  introducing the function、configuration process of SuperMonitor, and the process of achieved the power monitoring system of a branch of China  aluminiumthe.

前言：

      隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。微機(jī)保護(hù)、故障錄波器、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)調(diào)度自動(dòng)化等都已成功運(yùn)用到電力系統(tǒng)中，提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行及管理水平。大型DCS電力控制系統(tǒng)成本高、系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)不便，不適于一般企業(yè)的使用。而采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、SuperMonitor監(jiān)控軟件、多協(xié)議數(shù)據(jù)采集裝置組成的監(jiān)控系統(tǒng)，可很方便實(shí)現(xiàn)開關(guān)量、模擬量、電量的采集和開關(guān)的控制，以及數(shù)據(jù)處理，為企業(yè)電力系統(tǒng)監(jiān)控提供一個(gè)簡(jiǎn)單、可靠、穩(wěn)定，功能強(qiáng)大的應(yīng)用平臺(tái)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好，易于維護(hù)，且可移植性好。

1.監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

1.1.SuperMonitor監(jiān)控軟件簡(jiǎn)介

      SuperMonitor運(yùn)行在Win2000（sp4）/Win XP（sp2）系統(tǒng)平臺(tái)上，用戶利用它可以快速構(gòu)造生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，方便地構(gòu)造適應(yīng)自己需要的計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫面，在任何需要的時(shí)候?qū)F(xiàn)場(chǎng)的信息實(shí)時(shí)地傳送到控制室并在屏幕上顯示出來。管理人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，就可以獲得各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，優(yōu)化控制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。SuperMonitor組態(tài)軟件為用戶提供了從設(shè)備驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出等組態(tài)工作的操作平臺(tái)。它具有多任務(wù)、多線程功能，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件及豐富的圖庫(kù)元件，用戶也可以隨時(shí)根據(jù)自己的需求擴(kuò)充系統(tǒng)的功能，給了用戶極大的使用靈活性。

1.2.系統(tǒng)開發(fā)過程

(1)配置I／0設(shè)備。

      SuperMonitor支持的硬件設(shè)備包括：可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等。工程人員可以把每一臺(tái)下位機(jī)看作一種設(shè)備，不必關(guān)心具體的通信協(xié)議，只需在SuperMonitor的設(shè)備庫(kù)中選擇相應(yīng)設(shè)備的類型，然后按照“設(shè)備配置”向?qū)У奶崾疽徊讲酵瓿砂惭b即可，使驅(qū)動(dòng)程序的配置更加方便。

(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)。

      數(shù)據(jù)庫(kù)是SuperMonitor最核心的部分，是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的是變量的當(dāng)前值，變量的集合稱為“數(shù)據(jù)詞典”。數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。工程人員根據(jù)需要建立內(nèi)存變量和I／O變量，配置變量的類型和各種屬性，并將I／0變量與相應(yīng)的I／O設(shè)備寄存器連接。

(3)制作圖形畫面。

      根據(jù)生產(chǎn)操作要求建立自己需要的畫面，利用SuperMonitor6．0提供的豐富圖庫(kù)，在每個(gè)畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖。畫面包括具備一定功能的按鈕及菜單、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線、報(bào)警顯示等。

(4)定義動(dòng)畫連接。

      建立動(dòng)畫連接使畫面上的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變量之間建立了一種特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時(shí)，圖形對(duì)象可以按動(dòng)畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分?jǐn)?shù)等。也可以通過圖形對(duì)象改變數(shù)據(jù)變量的值。

（5)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。

      SuperMonitor完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，是一種真正的客戶機(jī)_服務(wù)器模式，支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式報(bào)警系統(tǒng)，支持TCP／IP協(xié)議。工程人員根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)立IO服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、登錄服務(wù)器、WEB服務(wù)器和客戶端。

(6)運(yùn)行和調(diào)試。

       在開發(fā)過程中，可以不斷運(yùn)用實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境。利用SuperMonitor信息窗口運(yùn)行和調(diào)試在畫面制作系統(tǒng)中建立的圖形畫面。

2.企業(yè)電力監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

(1)  計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成。

       中鋁某分公司動(dòng)力廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由上位機(jī)、前置數(shù)據(jù)采集通訊機(jī)和底層設(shè)備三部分組成。底層設(shè)備主要包括開關(guān)保護(hù)和控制單元（ABB REF542plus）、多功能表、可編程控制器(PLC)、消弧消諧裝置和GPS校時(shí)裝置等。前置通訊機(jī)主要進(jìn)行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換，使上位機(jī)能與多種協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行通訊，完成數(shù)據(jù)采集、控制命令下發(fā)等。上位機(jī)由硬件和軟件組成，硬件包括工控計(jì)算機(jī)和打印機(jī)，軟件由操作系統(tǒng)、OFFICE辦公軟件、SuperMonitor工控軟件和其它一些應(yīng)用軟件組成，上位機(jī)從通訊機(jī)獲取數(shù)據(jù)，在畫面上實(shí)時(shí)顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，形成歷史曲線和報(bào)表輸出，同時(shí)向通訊機(jī)寫入數(shù)據(jù)，完成開關(guān)分合閘等操作。

      上位機(jī)與前置通訊機(jī)通過雙絞線連接，采用Modbus TCP/IP協(xié)議，通訊機(jī)與底層設(shè)備采用RS-485連接，通訊機(jī)通過編程實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，使上位機(jī)能與多種不同協(xié)議（Modbus RTU、DL104等）的設(shè)備進(jìn)行連接。

(2)動(dòng)力廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

①數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和自動(dòng)記錄。

      SuperMonitor通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及通訊機(jī)與底層設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，因此需要在軟件中定義設(shè)備和變量。首先應(yīng)該明確的是:軟件中定義的設(shè)備是依據(jù)Modbus協(xié)議定義出的邏輯上的設(shè)備，一個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)一種類型的寄存器，以ABB REF542plus為例，1臺(tái)REF542最多可能定義Modbus協(xié)議中所規(guī)定的4種類型的寄存器。我們要采集的數(shù)據(jù)全部存放在REF542的3xxxx和lxxxx地址寄存器中，就相應(yīng)地對(duì)每臺(tái)REF542都定義兩種類型寄存器，而模擬量定義時(shí)需要指明數(shù)據(jù)類型，指明數(shù)據(jù)類型實(shí)際上就暗含著指明了該點(diǎn)需要讀取的寄存器個(gè)數(shù)。數(shù)據(jù)類型的確定應(yīng)該參照設(shè)備寄存器表格中給出的類型及測(cè)量量的長(zhǎng)度，分清是有符號(hào)數(shù)還是無符號(hào)數(shù)，占用了1個(gè)寄存器還是2個(gè)寄存器。通過工程中的實(shí)例更容易說明白。

      各電壓電流被測(cè)量量的長(zhǎng)度都是4個(gè)字節(jié)，即占用兩個(gè)寄存器單元，因此要將電壓電流等測(cè)量量定義成浮點(diǎn)數(shù)（32位）。

②系統(tǒng)管理。

       點(diǎn)擊頂層菜單“系統(tǒng)管理”按鈕，彈出圖示菜單，其中包括用戶登錄、用戶管理、修改口令、用戶注銷和退出系統(tǒng)，操作人員可根據(jù)個(gè)人權(quán)限登錄相關(guān)帳戶，系統(tǒng)對(duì)操作控制、報(bào)表查詢打印等設(shè)置了訪問權(quán)限，只有當(dāng)?shù)卿浻脩舻臋?quán)限大于設(shè)置的權(quán)限時(shí)操作者才能進(jìn)行訪問，保證系統(tǒng)安全。用戶可通過“用戶管理”來進(jìn)行添加和刪除用戶帳戶，對(duì)帳戶進(jìn)行管理。
 
③主畫面顯示。畫面實(shí)時(shí)顯示各小車位置、開關(guān)開合狀態(tài)和各線路相關(guān)數(shù)據(jù)（電流、電壓、功率等）。

④實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線。

      在運(yùn)行過程中，通過實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線的變化情況可以對(duì)各高壓開關(guān)柜電流、電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。有功功率、無功功率的變化情況用趨勢(shì)曲線圖顯示直觀方便。

⑤歷史趨勢(shì)曲線。

      歷史趨勢(shì)曲線中繪制了數(shù)據(jù)變量的歷史變化情況，值班人員可以通過界面上的各種查詢操作按鈕，得到所選擇的變量的趨勢(shì)曲線。還可以任意設(shè)定時(shí)間段讓系統(tǒng)繪制出這段時(shí)間內(nèi)的變量趨勢(shì)曲線，界面上右側(cè)會(huì)顯示變量在這段時(shí)間內(nèi)的最大值、最小值、平均值和所選擇時(shí)間點(diǎn)的當(dāng)前值。

⑥斷路器、小車操作。

      每種操作均有專門操作界面，且必須滿足一定權(quán)限后才能進(jìn)行。界面中顯示要進(jìn)行此項(xiàng)操作所必須滿足的條件。任一條件不滿足均不能進(jìn)行此項(xiàng)操作。命令下達(dá)后，界面上的流程圖會(huì)實(shí)時(shí)顯示此命令的執(zhí)行過程，命令是順利執(zhí)行還是執(zhí)行過程中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均一目了然。

⑦報(bào)警功能。

      當(dāng)報(bào)警信號(hào)從設(shè)備傳來時(shí)，計(jì)算機(jī)屏幕立即彈出實(shí)時(shí)報(bào)警窗口，實(shí)時(shí)報(bào)警窗口顯示報(bào)警變量的變量名、報(bào)警日期、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警值、報(bào)警類型、限值、恢復(fù)值、變量描述、所屬報(bào)警組、機(jī)器名和優(yōu)先級(jí)。報(bào)警事件產(chǎn)生后會(huì)立即被記錄進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)，以備日后查詢。

⑧報(bào)表系統(tǒng)。

      動(dòng)力廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)表分兩類：日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表。日?qǐng)?bào)表顯示當(dāng)日每條線路每小時(shí)電度表表底數(shù)據(jù)，可選擇日期進(jìn)行報(bào)表查詢，并可實(shí)時(shí)進(jìn)行打印。在月報(bào)表畫面中，可通過選擇日期以表格形式顯示所選月份每天電量，并進(jìn)行月總耗電量統(tǒng)計(jì)和每天平均耗電量計(jì)算。

⑨報(bào)警查詢。

      在報(bào)警查詢系統(tǒng)中。有按時(shí)間查詢、報(bào)警組查詢、綜合查詢和全部查詢四種查詢方式，通過設(shè)置時(shí)間、報(bào)警組和查詢方式可以非常靈活地進(jìn)行各種歷史報(bào)警查詢。并可進(jìn)行打印。

⑩系統(tǒng)其他功能。

      數(shù)據(jù)采樣周期為1000ms，符合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求，數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)。上位軟件具備雙機(jī)熱備功能，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)或通訊中斷時(shí)，從機(jī)將即時(shí)相應(yīng)，完成數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控功能。上位具備GPS對(duì)時(shí)功能，可按照用戶要求對(duì)下位所有設(shè)備進(jìn)行校時(shí)，保證整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘一致。

3.結(jié)束語

      中鋁某分公司動(dòng)力廠電力監(jiān)控系統(tǒng)已于2008年12月調(diào)試完畢并驗(yàn)收通過．用SuperMonitor進(jìn)行組態(tài)實(shí)現(xiàn)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好。運(yùn)行穩(wěn)定，便于操作，系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)大大改善企業(yè)對(duì)電力系統(tǒng)的管理水平，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行系數(shù)，同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，將為企業(yè)帶來極大的效益。

參考文獻(xiàn)

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2 ABB Xiamen Switchgear Co Ltd. Analysis of Modbus. 2002