組態王在能源管理系統中的研究與應用

劉兆亮 王 偉

（揚子江藥業集團有限公司，江蘇泰州225321）

0 引言

目前，醫藥行業通過控制能源消耗來大幅度降低藥品生產成本，通常采用能源管理系統實時監測水、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，從而方便企業進行能源的系統性分析，挖掘節能空間。另外，通過能源管理系統公示日報表、月報表和年報表的同比、環比、能耗等，可提高各使用部門的節能意識，讓企業真正實現節約、低碳的發展模式，提高企業在市場中的競爭力。

1 組態王軟件的功能介紹

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

組態王軟件包由工程管理器（組態王）、工程瀏覽器、畫面運行系統、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中已設計完成的圖形畫面、命令語言、設備驅動程序、各種報表等工程資源進行集中管理；畫面運行系統是組態王軟件的實時運行環境；信息窗口是一個獨立的Windows應用程序，用來記錄、顯示組態王開發和運行系統在運行時的狀態信息。

2 系統需求

能源管理系統首先要采集現場儀表的相關參數，計算機再對現場采集的儀表參數進行分析，并作出相應表格。

2.1 軟件網絡結構

組態王軟件網絡結構如圖1所示。

2.2 數據采集點

數據采集點所采集的主要參數有：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 系統硬件配置

能源管理系統的硬件配置有：PC機、Win7系統、組態王6.55授權、Web網絡發布授權、PC機雙網口（用于網絡發布與數據交換）、MOXAM3480標準Modbus網關以及Modbus標準電纜。

3 系統設計

3.1 硬件組態

能源管理系統的硬件組態如圖2所示。

圖1 組態王軟件網絡結構

圖2 硬件組態

3.2 通信的實現

組態王軟件支持串口通信、數據采集板通信、DDC通信、人機界面通信卡通信、網絡模塊通信5種通信方式，只需要按照設備安裝向導的提示即可完成設備配置工作。

其中，網絡模塊通信方式的I/O設備，通過RS232（RS485）串行通信電纜連接到網絡模塊，再經過模塊轉換成TCP/IP形式連接到“組態王PC機”網口，系統中用于電能采集的智能儀表PD194Z即采用這種方式實現通信。利用設備配置向導，可完成網絡模塊通信方式的I/O設備安裝，主要包括設備選擇、設備名稱、選擇通信方式、設備地址、設備參數。

首先，配置組態王軟件中的硬件組態，在工程瀏覽器中點開設備→COM端口→新建設備（如××車間電能儀表）→PLC→莫迪康→Modbus TCP→設備地址192.168.0.63××（××為儀表地址）。然后，對MGateM3480設備硬件進行配置，將電腦網段與MGateM3480的網段設置為同一網段，利用MOXA公司的MGateManager.exe軟件對MGate M3480進行組態。最后，打開軟件點擊搜索→雙擊搜索出的設備→配置→4個COM端口的波特率、地址數量→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，加上程序設計的配合，可以使監控畫面很好地模擬現場實際。同時，把需要監控的變量顯示在畫面上。

系統主要制作的畫面有：電力分配圖、蒸汽分配圖（圖3）、負荷曲線圖、系統整體結構圖以及需要監視的各種監視信號畫面。

4 軟件主要功能

4.1 報警功能

在數據詞典中，需要預先定義在畫面上顯示的報警參數。對于模擬量，當系統中的某些參數值超過了所規定的界限時，系統會自動產生相應的警告信息，表明該參數值已經超限。目前，我公司的能源管理系統只對配電系統開閘、合閘的開關量進行了配置，根據開關的狀態設置報警功能。

4.2 報表功能

4.2.1 實時報表

根據需要，系統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，可以在監控畫面上即時反映各個數據量的變化情況。預先將需要顯示的電表數據量按一定方式分類，設置報表的行列數，在每行需要顯示的位置做動畫鏈接即可實現實時報表功能。

4.2.2 日報表

圖3 蒸汽分配圖

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

4.2.3 月報表

月報表（圖5）是記錄系統一個月每天的能源使用量。因此，可以利用編輯函數對日報表數據進行增減，算出一天能源的使用量，將算出的數據填入月報表中。同樣，在畫面上設置輸入日期和查詢按鈕，通過應用程序連接，只要輸入日期，點擊查詢按鈕，就可從相應的畫面中查看對應時間的月報表，并且將數據以EXCEL文件形式進行保存。

4.2.4 年報表

年報表（圖6）是記錄系統一年中每月的能源使用量，可以利用編輯函數對月報表數據進行增減，算出一個月能源的使用量，將算出的數據填入年報表中。

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自動更新，數據將從右邊進入，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

在組態王開發的系統制作畫面中，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。

4.3.2 歷史曲線

歷史曲線（圖8）可用于查詢以前系統的工作狀態，以便于能源分析。組態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、調整跨度、轉動百分比，來界定曲線具體形式，必須在程序中定義曲線的數據變量，此功能實現了歷史狀態的曲線再現。

5 安全設置

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

圖8 歷史曲線

于此權限或不在安全區范圍內的人員不得隨意操作系統。

6 網絡發布

通過組態王Web發布IE瀏覽客戶端，可以獲得與組態王運行系統相同的監控畫面，IE客戶端與Web服務器保持高效的數據同步，通過網絡可以在任何地方查看Web服務器上相應的畫面和數據顯示、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 結語

我公司將這套監控系統應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視，實現對能源的集中監控，能源計量員可通過登錄IE網站對公司能源進行分析，提高工作效率。同時，發生異常情況時，操作人員只需要通過畫面切換就可以監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.基于組態王的監控系統應用研究[J].微計算機信息，2008，24（4）：117-118.

[2]北京亞控科技發展有限公司.組態王Version6.5用戶手冊[Z].