高壓變頻監(jiān)控軟件標準化平臺的設(shè)計

作者：北京利德華福電氣技術(shù)有限公司
1 引言：
本軟件設(shè)計涉及一種高壓變頻器的標準人機界面控制方法，屬于基于PC的自動化控制領(lǐng)域，在高壓變頻器產(chǎn)品中極具重要的地位。
隨著高壓變頻器產(chǎn)品的使用日益增加，高壓變頻器產(chǎn)品廣泛應用于冶金、石化、電力、交通、城市建設(shè)等各行各業(yè)，用戶對高壓變頻器的現(xiàn)場使用千差萬別，表現(xiàn)在：各自所控制的負載對象為除塵風機、給水泵、引風機、輸油泵、壓縮機、凝結(jié)泵等等各不相同；各自所控制的目標為風壓，水壓，流量、水位等等也不相同。同時，各自的工藝流程、自動化水平、控制方法，系統(tǒng)給定、以及現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場總線通訊等，也是各有區(qū)別。另外，隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展，由于技術(shù)或設(shè)備的改造，用戶很可能對高壓變頻產(chǎn)品提出更新的升級要求。
因此，這就要求我們研制出一種基于標準化的軟件平臺，使得高壓變頻監(jiān)控軟件具有高度的自適應能力和很強的開放性能，用戶或者代理商可以自定義安裝，甚至與自身的自動化控制系統(tǒng)或現(xiàn)場通訊總線順利結(jié)合, 以滿足各自的監(jiān)視和控制的需求；從而提高軟件的應用能力，應用范圍；同時，還提高軟件服務(wù)的質(zhì)量并降低軟件維護的成本和復雜性。

2 系統(tǒng)特點：
隨著高壓變頻器產(chǎn)品的廣泛應用，人們對變頻器的人機界面控制或其上位控制，越來越重視，一個實用友好的用戶界面，可以增強設(shè)備的易操作性，同時還可以明顯的提高工作效率。
目前的變頻器的顯示介質(zhì)主要以LCD、LED面板為主，顯示界面主要以字符顯示為主，參數(shù)顯示和設(shè)定不直觀，對操作人員要求高，容易誤操作，控制功能有限，操作繁瑣。市場上的工業(yè)控制人機界面軟件大多是通用型的組態(tài)軟件，適合于對生產(chǎn)過程的流程控制，對于特定領(lǐng)域的高壓變頻器的控制有一定的局限性，為了滿足用戶現(xiàn)場不同的變頻控制要求，需要專業(yè)人員對人機界面軟件進行設(shè)計和組態(tài)，使得產(chǎn)品開發(fā)效率低，規(guī)模化生產(chǎn)和產(chǎn)品維護都不方便。另外，由于是購買第三方的軟件，對產(chǎn)品的升級和售后服務(wù)也可能會產(chǎn)生一定的影響。
因此，我們憑借高壓變頻器產(chǎn)品在市場中良好運行的多年經(jīng)驗，以及對各種現(xiàn)場用戶需求的廣泛理解，提出了高壓變頻監(jiān)控軟件標準化平臺的設(shè)計思想，該高壓變頻監(jiān)控軟件標準化平臺的設(shè)計具有以下鮮明的特點：
● 系統(tǒng)以工程化、模塊化的設(shè)計為基礎(chǔ)：
在項目實施過程當中，運用工程化的思想，使得開發(fā)過程規(guī)范化，并且貫徹到需求、設(shè)計、編碼和測試工作的各個環(huán)節(jié)，保證了項目在開發(fā)過程中的可控性和達到預期的質(zhì)量要求；同時，進行模塊化設(shè)計，將系統(tǒng)細分為核心層、中間層、用戶界面層和應用層。這種工程化、模塊化的設(shè)計，為軟件技術(shù)的重用和可延續(xù)性的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。
● 方便快捷地為用戶提供人機界面標準化的服務(wù)：
由于高壓變頻產(chǎn)品市場的開啟，生產(chǎn)的任務(wù)比較大，同時，不同用戶的現(xiàn)場環(huán)境和用戶要求各不相同，使得為用戶提供快捷方便的標準化服務(wù)尤為重要。人機界面最終是要解決高壓變頻器本身和不同用戶現(xiàn)場接口的問題，通過標準化的設(shè)計方法，從各自的需求中尋找共性，完成了對不同用戶的標準化服務(wù)，提高了工作的效率和服務(wù)水平，同時，也做到了方便、快捷。
● 為了保證數(shù)據(jù)和操作的安全性，建立了統(tǒng)一的權(quán)限管理模式：
系統(tǒng)功能的開放，導致數(shù)據(jù)和操作的安全性的問題。為了解決這一問題，在權(quán)限管理的模式中，權(quán)限等級分為操作員、管理員、系統(tǒng)員，而每種權(quán)限可以賦予多個用戶。操作員的權(quán)限范圍限定在基本的功能切換和啟動停車等常規(guī)操作，相當于用戶現(xiàn)場的值班人員；管理員的權(quán)限在擁有操作員的全部權(quán)限同時，可以修改與現(xiàn)場相關(guān)的用戶自定義配置，相當于現(xiàn)場的項目負責人或維護管理人員或項目設(shè)計人員；系統(tǒng)員的權(quán)限同時具有操作員的全部權(quán)限和管理員的全部權(quán)限，同時，可以修改與變頻器相關(guān)的屬于內(nèi)核方面的系統(tǒng)參數(shù)，是關(guān)系到系統(tǒng)運行的重要參數(shù)；在進入系統(tǒng)前，首先進行身份識別，檢查用戶權(quán)限，進行統(tǒng)一的權(quán)限管理。
● 為高壓變頻器自身的發(fā)展提供技術(shù)平臺：
隨著高壓變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，以及不斷引入先進的控制理論和控制方法，通過監(jiān)控軟件標準化的數(shù)據(jù)接口，配合下位控制器的核心控制標準化程序，可以定制和擴展內(nèi)部變頻控制參數(shù)以及電機控制用數(shù)學模型，從而為高壓變頻器向高性能發(fā)展留有擴展的空間。

3 系統(tǒng)功能：
● 基本功能：
作為高壓變頻監(jiān)控軟件，應當首先實現(xiàn)其基本功能：對變頻器的啟動、停車、復位等操作；開環(huán)和閉環(huán)的工作模式切換；對系統(tǒng)的運行情況進行常規(guī)記錄；報告故障并報警提示；參數(shù)的設(shè)置和備份等等。
● 電流電壓波形采樣的功能：
通過對變頻器的輸入和輸出的電流電壓進行采樣和檢測，可以協(xié)助系統(tǒng)進行過流保護，并且查看運行中的波形質(zhì)量，以及進行功率因素和系統(tǒng)功率的計算等等。
● 變頻器柜體溫度采樣：
對高壓變頻器的功率單元柜和控制柜的溫度進行檢測，并可以設(shè)置報警范圍，從對變頻器的柜體從溫度上進行檢測和保護。
● 自動調(diào)度的功能：
用戶填寫自動調(diào)度表格，并輸入到系統(tǒng)當中，使得變頻器可以按照用戶的安排，在不同的時間，自動工作在不同的工作模式當中，方便用戶的使用。
● 系統(tǒng)自診斷：
自動檢測核心主控制器, 可編程序邏輯控制器PLC，以及上位機等當前的狀態(tài)，輔助分析基本的各控制器間的通訊情況，并設(shè)計內(nèi)核檢測的功能，協(xié)助控制器分析運行性能或解決故障。
● 系統(tǒng)自修復:：
系統(tǒng)賴以生存的數(shù)據(jù)環(huán)境不可破壞，每次進入系統(tǒng)時，自動檢測數(shù)據(jù)文件的完整性，提示并自動產(chǎn)生遭破壞的數(shù)據(jù)文件，修復到系統(tǒng)的出廠設(shè)置。
● 用戶向?qū)?：
使得用戶按照系統(tǒng)的提示步驟，并根據(jù)現(xiàn)場的實際使用情況和應用邏輯，進行簡單的設(shè)置就可以完成系統(tǒng)的定義而滿足現(xiàn)場實際的應用。
● 用戶策略:：
通過定義用戶的運行策略，使得變頻器在需要的時刻工作在不同的運行模式和給定模式。系統(tǒng)提供功能鎖定的設(shè)定方法，通過遠控鎖以及本控鎖，鎖定用戶的基本給定方式和控制功能的使用邏輯，滿足現(xiàn)場相當部分的用戶使用邏輯，更大程度上滿足用戶的使用邏輯上的不同要求。