組態(tài)王在能源管理系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

劉兆亮 王 偉

（揚子江藥業(yè)集團有限公司，江蘇泰州225321）

0 引言

目前，醫(yī)藥行業(yè)通過控制能源消耗來大幅度降低藥品生產(chǎn)成本，通常采用能源管理系統(tǒng)實時監(jiān)測水、電、汽等各種能源消耗，即時掌握各種能源的使用情況及終端運行情況，從而方便企業(yè)進行能源的系統(tǒng)性分析，挖掘節(jié)能空間。另外，通過能源管理系統(tǒng)公示日報表、月報表和年報表的同比、環(huán)比、能耗等，可提高各使用部門的節(jié)能意識，讓企業(yè)真正實現(xiàn)節(jié)約、低碳的發(fā)展模式，提高企業(yè)在市場中的競爭力。

1 組態(tài)王軟件的功能介紹

組態(tài)王軟件是用于在上位機上實現(xiàn)監(jiān)控的一種智能化軟件，操作簡便、直觀。其采用PC機開發(fā)的系統(tǒng)工程，與以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)相比，更具通用性，大大減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)性工作，并可運用PC機豐富的軟件資源進行二次開發(fā)。

組態(tài)王軟件包由工程管理器（組態(tài)王）、工程瀏覽器、畫面運行系統(tǒng)、信息窗口等四部分組成。其中，工程管理器用于新建工程和管理工程；工程瀏覽器用于對畫面制作系統(tǒng)中已設(shè)計完成的圖形畫面、命令語言、設(shè)備驅(qū)動程序、各種報表等工程資源進行集中管理；畫面運行系統(tǒng)是組態(tài)王軟件的實時運行環(huán)境；信息窗口是一個獨立的Windows應(yīng)用程序，用來記錄、顯示組態(tài)王開發(fā)和運行系統(tǒng)在運行時的狀態(tài)信息。

2 系統(tǒng)需求

能源管理系統(tǒng)首先要采集現(xiàn)場儀表的相關(guān)參數(shù)，計算機再對現(xiàn)場采集的儀表參數(shù)進行分析，并作出相應(yīng)表格。

2.1 軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

組態(tài)王軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)采集點

數(shù)據(jù)采集點所采集的主要參數(shù)有：三相電壓、三相電流、有功電能、蒸汽壓力、蒸汽溫度、蒸汽瞬時流量、蒸汽累計流量等。

2.3 系統(tǒng)硬件配置

能源管理系統(tǒng)的硬件配置有：PC機、Win7系統(tǒng)、組態(tài)王6.55授權(quán)、Web網(wǎng)絡(luò)發(fā)布授權(quán)、PC機雙網(wǎng)口（用于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與數(shù)據(jù)交換）、MOXAM3480標(biāo)準(zhǔn)Modbus網(wǎng)關(guān)以及Modbus標(biāo)準(zhǔn)電纜。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 硬件組態(tài)

能源管理系統(tǒng)的硬件組態(tài)如圖2所示。

圖1 組態(tài)王軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2 硬件組態(tài)

3.2 通信的實現(xiàn)

組態(tài)王軟件支持串口通信、數(shù)據(jù)采集板通信、DDC通信、人機界面通信卡通信、網(wǎng)絡(luò)模塊通信5種通信方式，只需要按照設(shè)備安裝向?qū)У奶崾炯纯赏瓿稍O(shè)備配置工作。

其中，網(wǎng)絡(luò)模塊通信方式的I/O設(shè)備，通過RS232（RS485）串行通信電纜連接到網(wǎng)絡(luò)模塊，再經(jīng)過模塊轉(zhuǎn)換成TCP/IP形式連接到“組態(tài)王PC機”網(wǎng)口，系統(tǒng)中用于電能采集的智能儀表PD194Z即采用這種方式實現(xiàn)通信。利用設(shè)備配置向?qū)?，可完成網(wǎng)絡(luò)模塊通信方式的I/O設(shè)備安裝，主要包括設(shè)備選擇、設(shè)備名稱、選擇通信方式、設(shè)備地址、設(shè)備參數(shù)。

首先，配置組態(tài)王軟件中的硬件組態(tài)，在工程瀏覽器中點開設(shè)備→COM端口→新建設(shè)備（如××車間電能儀表）→PLC→莫迪康→Modbus TCP→設(shè)備地址192.168.0.63××（××為儀表地址）。然后，對MGateM3480設(shè)備硬件進行配置，將電腦網(wǎng)段與MGateM3480的網(wǎng)段設(shè)置為同一網(wǎng)段，利用MOXA公司的MGateManager.exe軟件對MGate M3480進行組態(tài)。最后，打開軟件點擊搜索→雙擊搜索出的設(shè)備→配置→4個COM端口的波特率、地址數(shù)量→電能儀表的地址、波特率→蒸汽儀表的地址、波特率。

3.3 畫面制作

畫面制作利用組態(tài)王提供的豐富的繪圖工具以及圖庫提供的模型，加上程序設(shè)計的配合，可以使監(jiān)控畫面很好地模擬現(xiàn)場實際。同時，把需要監(jiān)控的變量顯示在畫面上。

系統(tǒng)主要制作的畫面有：電力分配圖、蒸汽分配圖（圖3）、負荷曲線圖、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖以及需要監(jiān)視的各種監(jiān)視信號畫面。

4 軟件主要功能

4.1 報警功能

在數(shù)據(jù)詞典中，需要預(yù)先定義在畫面上顯示的報警參數(shù)。對于模擬量，當(dāng)系統(tǒng)中的某些參數(shù)值超過了所規(guī)定的界限時，系統(tǒng)會自動產(chǎn)生相應(yīng)的警告信息，表明該參數(shù)值已經(jīng)超限。目前，我公司的能源管理系統(tǒng)只對配電系統(tǒng)開閘、合閘的開關(guān)量進行了配置，根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)設(shè)置報警功能。

4.2 報表功能

4.2.1 實時報表

根據(jù)需要，系統(tǒng)將所有電表的有功電能顯示于實時報表中，方便查看。利用實時報表功能，可以在監(jiān)控畫面上即時反映各個數(shù)據(jù)量的變化情況。預(yù)先將需要顯示的電表數(shù)據(jù)量按一定方式分類，設(shè)置報表的行列數(shù)，在每行需要顯示的位置做動畫鏈接即可實現(xiàn)實時報表功能。

4.2.2 日報表

圖3 蒸汽分配圖

日報表（圖4）是記錄系統(tǒng)每個小時的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的編輯函數(shù)將每小時生成的數(shù)據(jù)填入相應(yīng)的表格中，報表上的每一個字段都對應(yīng)相應(yīng)的內(nèi)存變量。在日報表畫面上建立輸入按鈕和查詢按鈕，通過應(yīng)用程序連接，只要輸入日期，點擊查詢按鈕，就可從相應(yīng)的畫面中查看對應(yīng)時間的日報表，并且將數(shù)據(jù)以EXCEL文件形式進行保存。

4.2.3 月報表

月報表（圖5）是記錄系統(tǒng)一個月每天的能源使用量。因此，可以利用編輯函數(shù)對日報表數(shù)據(jù)進行增減，算出一天能源的使用量，將算出的數(shù)據(jù)填入月報表中。同樣，在畫面上設(shè)置輸入日期和查詢按鈕，通過應(yīng)用程序連接，只要輸入日期，點擊查詢按鈕，就可從相應(yīng)的畫面中查看對應(yīng)時間的月報表，并且將數(shù)據(jù)以EXCEL文件形式進行保存。

4.2.4 年報表

年報表（圖6）是記錄系統(tǒng)一年中每月的能源使用量，可以利用編輯函數(shù)對月報表數(shù)據(jù)進行增減，算出一個月能源的使用量，將算出的數(shù)據(jù)填入年報表中。

4.3 曲線功能

4.3.1 實時曲線

實時曲線（圖7）用于反映信號變化的情況，在畫面運行時，實時曲線對象由系統(tǒng)自動更新，數(shù)據(jù)將從右邊進入，同時變化趨勢從右向左移動顯示。

圖4 日報表

圖5 月報表

圖6 年報表

圖7 實時曲線

在組態(tài)王開發(fā)的系統(tǒng)制作畫面中，點擊工具箱中的“畫實時曲線”按鈕，即可完成實時曲線記錄任務(wù)。

4.3.2 歷史曲線

歷史曲線（圖8）可用于查詢以前系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以便于能源分析。組態(tài)王圖庫中有完整的歷史趨勢曲線圖片，對其進行移動、縮放，并通過定義屬性、填充屬性、調(diào)整跨度、轉(zhuǎn)動百分比，來界定曲線具體形式，必須在程序中定義曲線的數(shù)據(jù)變量，此功能實現(xiàn)了歷史狀態(tài)的曲線再現(xiàn)。

5 安全設(shè)置

通過組態(tài)王軟件中的用戶配置，可以將工作人員分為幾種級別，例如，系統(tǒng)管理員、普通操作人員和一般人員。每個級別對應(yīng)不同的用戶名和用戶口令，不同級別所賦予的操作權(quán)限和安全區(qū)不同，小

圖8 歷史曲線

于此權(quán)限或不在安全區(qū)范圍內(nèi)的人員不得隨意操作系統(tǒng)。

6 網(wǎng)絡(luò)發(fā)布

通過組態(tài)王Web發(fā)布IE瀏覽客戶端，可以獲得與組態(tài)王運行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端與Web服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)可以在任何地方查看Web服務(wù)器上相應(yīng)的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報表顯示、報警顯示等，方便各車間對能源計量進行分析，減輕了車間能源計量員的工作量，提高了工作效率。

7 結(jié)語

我公司將這套監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于揚子江公用工程各動力中心，可以對公司整體和局部的能源使用情況進行監(jiān)視，實現(xiàn)對能源的集中監(jiān)控，能源計量員可通過登錄IE網(wǎng)站對公司能源進行分析，提高工作效率。同時，發(fā)生異常情況時，操作人員只需要通過畫面切換就可以監(jiān)視到電力與能源異常的時間段。

［參考文獻］

[1]王立，熊秋云，李娜，等.基于組態(tài)王的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].微計算機信息，2008，24（4）：117-118.

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