S7-200 PLC與組態王在高壓變頻器節能項目上的應用

1 引 言

　　近幾年來，可編程序控制器（以下簡稱plc）因其可靠性高、編程簡單、抗干擾能力強等優點，在工業控制領域得到了廣泛應用。但plc在人機交互性能方面較弱，然而工控組態軟件（如組態王）具有良好的人機界面及控制決策能力。因此，將二者結合起來可有效實現整個生產過程的綜合監控。東方日立（成都）電控設備有限公司生產的高壓大功率變頻器有機地將二者結合起來，實現變頻器在昆鋼自備發電廠高爐煤氣發電機組送、引風機系統上的應用及節能計算。該系統采用上、下位機主從式結構，plc作為下位機通過modbus通信方式，完成工業現場數據的實時采集；上位機采用工業控制計算機，與plc之間通過工業以態網通訊方式，實現高壓變頻器在運行過程中的實時數據顯示、故障報警等各項功能。同時，組態王又作為數據服務器，通過dde方式為節能軟件提供實時數據，以助節能軟件完成數據計算、動態曲線顯示。

2 系統硬件配置

　　送、引風機高壓變頻裝置通訊系統的硬件配置，主要包括mdm3000電力綜合測試儀、集線器及實現遠程監控的工業計算機。單元控制柜內所用的plc，選用西門子s7-200系列cpu226；通訊單元為西門子工業以太網模塊cp243-1。數據采集器選用深圳亞特爾公司的mdm3000產品，實現變頻器輸入電壓、輸入電流等數據采集。工業計算機選用研華原裝工控機ipc-610h，主要配置：cpu2.8g/256m（內存）；80g硬盤；集成顯卡；另置網卡；50倍光驅；1.44m（軟驅）和kb104+mouse。送、引風機高壓變頻裝置通訊系統的硬件配置如圖1所示。

3 系統軟件基本原理及組態

　　系統軟件包括：

　　（1）工控軟件：組態王kingview5.1；

　　（2）用于s7-200編程軟件的step7-microwin4.0；

　　（3）用于實現節能計算的自主研發的軟件。

　　送、引風機高壓變頻裝置系統以plc為通訊管理中心的通訊系統的地址分配見附表。

　　3.1 組態王kingview5.1

　　組態王是運行于microsoftwindows98/2000/nt/xp中文平臺界面的人機界面軟件。采用了多線程、com組件等新技術，實現了實時多任務，軟件運行穩定可靠。軟件包從工業控制對象中采集數據，并記錄在實時數據庫中。它還負責把數據的變化以動畫的方式形象地表示出來。同時還可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監視功能，并按實際需要生成歷史數據文件。本項目的組態王的主畫面如圖2所示。

為實現組態王和外部設備的通訊，組態王內置大量設備的驅動程序作為組態王和外部設備的通訊接口，擴充了組態王的功能，為用戶提供更為靈活的應用空間。在數據交換時，我們定義組態王作為dde服務器端，與采用java軟件開發的節能計算軟件相互通訊。通過dde方式用戶自編的應用程序可以與組態王無縫連接，進行數據交換。節能計算軟件的主畫面如圖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軟件進行編寫，plc程序將modbus協議、tcp/ip工業以太網協議兩種協議集于一身，實現變頻器現場數據采集設備、上位監控設備的無縫連接。

　　3.3 實現節能計算的自主研發的軟件

　　節能計算軟件為日立北京公司自主研發，該軟件實現兩方面的功能：

　　（1）獲取組態王數據；

　　（2）對獲取的數據進行計算并以趨勢曲線的方式加以顯示。根據機組送、引風機工頻運行工況數據，得到通過調節出口擋板改變風量的工頻運行曲線；

　　（3）再根據實時監控得到機組送、引風機在變頻運行工況下的運行曲線，然后將兩條曲線制作到同一坐標平面下，這樣非常直觀地得到節能數據，并對采集到的原始及節能數據進行記錄保存于工控機的硬盤上。

4 應用情況

　　送、引風機高壓變頻裝置系統自2008年4月投運以來，啟、停及智能監控性能優良。操作員從爐控室組態王監視畫面可以實時監控送、引風機高壓變頻裝置的輸入電壓、輸入電流、輸入功率等數據，大大減少了運行人員現場抄錄設備運行數據的工作量；另外非常直觀地得到送、引風機高壓變頻裝置系統的節能情況。送、引風機高壓變頻裝置系統微機化、數字化更是提高了系統的安全可靠性，有效地避免了機組送、引風機電動機以及電網所承受的沖擊，延緩了電動機及拖動設備的使用壽命，深受用戶好評。

5 結束語

　　送、引風機高壓變頻裝置是集高壓電機軟起動、運行監控、網絡技術于一體的智能化調速、控制系統。實踐證明原送、引風機采用高壓變頻裝置后，大大地降低了廠用電，為用戶帶來了可觀的經濟效益，值得大力推廣應用。