S7-200 PLC与组态王在高压变频器节能项目上的应用

1 引 言

　　近几年来，可编程序控制器（以下简称plc）因其可靠性高、编程简单、抗干扰能力强等优点，在工业控制领域得到了广泛应用。但plc在人机交互性能方面较弱，然而工控组态软件（如组态王）具有良好的人机界面及控制决策能力。因此，将二者结合起来可有效实现整个生产过程的综合监控。东方日立（成都）电控设备有限公司生产的高压大功率变频器有机地将二者结合起来，实现变频器在昆钢自备发电厂高炉煤气发电机组送、引风机系统上的应用及节能计算。该系统采用上、下位机主从式结构，plc作为下位机通过modbus通信方式，完成工业现场数据的实时采集；上位机采用工业控制计算机，与plc之间通过工业以态网通讯方式，实现高压变频器在运行过程中的实时数据显示、故障报警等各项功能。同时，组态王又作为数据服务器，通过dde方式为节能软件提供实时数据，以助节能软件完成数据计算、动态曲线显示。

2 系统硬件配置

　　送、引风机高压变频装置通讯系统的硬件配置，主要包括mdm3000电力综合测试仪、集线器及实现远程监控的工业计算机。单元控制柜内所用的plc，选用西门子s7-200系列cpu226；通讯单元为西门子工业以太网模块cp243-1。数据采集器选用深圳亚特尔公司的mdm3000产品，实现变频器输入电压、输入电流等数据采集。工业计算机选用研华原装工控机ipc-610h，主要配置：cpu2.8g/256m（内存）；80g硬盘；集成显卡；另置网卡；50倍光驱；1.44m（软驱）和kb104+mouse。送、引风机高压变频装置通讯系统的硬件配置如图1所示。

3 系统软件基本原理及组态

　　系统软件包括：

　　（1）工控软件：组态王kingview5.1；

　　（2）用于s7-200编程软件的step7-microwin4.0；

　　（3）用于实现节能计算的自主研发的软件。

　　送、引风机高压变频装置系统以plc为通讯管理中心的通讯系统的地址分配见附表。

　　3.1 组态王kingview5.1

　　组态王是运行于microsoftwindows98/2000/nt/xp中文平台界面的人机界面软件。采用了多线程、com组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。软件包从工业控制对象中采集数据，并记录在实时数据库中。它还负责把数据的变化以动画的方式形象地表示出来。同时还可以完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并按实际需要生成历史数据文件。本项目的组态王的主画面如图2所示。

　　为实现组态王和外部设备的通讯，组态王内置大量设备的驱动程序作为组态王和外部设备的通讯接口，扩充了组态王的功能，为用户提供更为灵活的应用空间。在数据交换时，我们定义组态王作为dde服务器端，与采用java软件开发的节能计算软件相互通讯。通过dde方式用户自编的应用程序可以与组态王无缝连接，进行数据交换。节能计算软件的主画面如图3所示。

　　3.2 用于s7-200的编程软件step7- microwin4.0

　　变频器启、停流程图如图4所示。

　　s7-200中plc程序用step7-microwin4.0软件进行编写，plc程序将modbus协议、tcp/ip工业以太网协议两种协议集于一身，实现变频器现场数据采集设备、上位监控设备的无缝连接。

　　3.3 实现节能计算的自主研发的软件

　　节能计算软件为日立北京公司自主研发，该软件实现两方面的功能：

　　（1）获取组态王数据；

　　（2）对获取的数据进行计算并以趋势曲线的方式加以显示。根据机组送、引风机工频运行工况数据，得到通过调节出口挡板改变风量的工频运行曲线；

　　（3）再根据实时监控得到机组送、引风机在变频运行工况下的运行曲线，然后将两条曲线制作到同一坐标平面下，这样非常直观地得到节能数据，并对采集到的原始及节能数据进行记录保存于工控机的硬盘上。

4 应用情况

　　送、引风机高压变频装置系统自2008年4月投运以来，启、停及智能监控性能优良。操作员从炉控室组态王监视画面可以实时监控送、引风机高压变频装置的输入电压、输入电流、输入功率等数据，大大减少了运行人员现场抄录设备运行数据的工作量；另外非常直观地得到送、引风机高压变频装置系统的节能情况。送、引风机高压变频装置系统微机化、数字化更是提高了系统的安全可靠性，有效地避免了机组送、引风机电动机以及电网所承受的冲击，延缓了电动机及拖动设备的使用寿命，深受用户好评。

5 结束语

　　送、引风机高压变频装置是集高压电机软起动、运行监控、网络技术于一体的智能化调速、控制系统。实践证明原送、引风机采用高压变频装置后，大大地降低了厂用电，为用户带来了可观的经济效益，值得大力推广应用。