基于KingView的某沼氣熱電聯產系統的監測軟件設計

許繼旭 范永鋒 陳珉琪 周琪凱

摘要：采用國產化的KingView組態軟件進行某沼氣熱電聯產系統工程師站點監測平臺的設計開發，該監測平臺集通信、數據采集、運維數據監測、報警及數據記錄、歷史數據查詢等功能于一體，已投入到多個項目的實際工程應用中，實踐證明，其具有良好的穩定性和可靠性。

關鍵詞：熱電聯產系統;監測軟件;KingView

中圖分類號：S216.4;TP274? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）03-0010-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.03.003

0? ? 引言

在我國，由燃氣內燃機驅動的沼氣熱電聯產系統，利用畜禽養殖場的動物糞便或餐廚垃圾發酵后獲得的沼氣作為燃料。該系統集發電、余熱利用于一體，因其充分利用沼氣這種“變廢為寶”的清潔能源，且系統綜合能源利用率高，在國家大力實施節能減排，綠色低碳的政策引導下，一批熱電聯產系統項目逐漸上馬，項目發電機裝機容量及數量也不斷增加。熱電聯產項目中，一般機組都是連續不間斷運行，同時項目中單機系統涉及的設備有燃氣發動機、同步發電機、余熱回收利用裝置等，需監測數據多達上千條。一個項目如果涉及多臺機組，在運維人員有限的情況下，項目的運維難度則成倍增加。針對此問題，本監測軟件充分利用KingView的性價比優勢及數據字典功能，實現大量的數據采集存儲及主要參數的監測報警、聲音提示等功能，可以有力地支持現場運維工作。

本文主要介紹現場通信的架構設計、軟件開發的流程，開發流程涉及數據字典中的變量定義、通信測試、界面設計等主要的設計步驟。

1? ? 創建工程、添加設備

監控系統的通信連接如圖1所示，系統中涉及的下位機通信設備有余熱利用控制器、自用電測量多功能表、機組控制器、煙氣脫硝控制器。余熱控制PLC采用西門子品牌，通信采用西門子S7通信協議，其他設備的通信協議采用工業標準的Modbus，串口設備的數據經協議轉換網關由Modbus RTU轉換為統一的Modbus TCP進行傳輸。

新建工程后，根據圖1添加待通信的下位機設備，并設計對應的設備通信地址和端口。原則上根據設備數據通信量和設備類型，選擇開啟的線程數量。軟件上建立的邏輯設備如圖2所示，監測平臺從機組控制器采集的數據量較大，兩臺機組控制器的連接分別開啟獨立的線程;其他同類型的設備，如余熱控制PLC、自用電多功能表、脫硝控制器分別開啟一個線程，分別建立兩臺設備的連接。

2? ? 測試通信

如上所述，KingView的設備管理窗口列出了軟件中配置的I/O設備的邏輯名稱、設備名稱、通信端口和通信地址等。設備名稱代表相應的設備驅動程序。按照設備管理窗口中設計的地址分配，設置相應下位機通信設備的地址及端口等參數。KingView運行時會自動加載相應的設備驅動程序與下位機對象設備建立通信。建立一個畫面，添加多個文本控件，連接不同對象的I/O變量，進行通信測試。

3? ? 添加變量

經初步統計，此熱電聯產系統包含I/O監測變量約2 000個，中間變量根據監測畫面的需要在軟件中自行設定。I/O監測變量又分為主要用于數據監測的模擬量、開關量，用于報警傳遞的數字開關量。對于如此數量的變量，如果單獨分別建立變量，平臺的設計及維護將極為不便。此時，可利用KingView中的結構數據類型，針對系統中的相同對象建立一個結構體模板，然后在實時數據庫的數據字典中利用結構體模板，針對每個對象建立對應的結構變量。利用這種方法可大大減少變量定義的工作量，易于查找同樣的連接錯誤，提高效率。系統中用到的結構變量定義如圖3所示。

4? ? 數據存儲配置

為了保證重要數據的可追溯性，便于后期的故障分析和處理，對于下位機通信對象的重要工藝數據，如發動機的油壓、水壓、排煙溫度，余熱利用裝置上的進出水溫度等數據，平臺需要配置歷史數據庫用于數據存儲;對于通信對象的報警變量需要設置報警存儲數據庫。因此，正確的數據庫配置，對于保證數據的按需存儲極為重要。歷史數據存儲采用KingView的歷史庫，存儲于本地磁盤空間，具體配置如圖4所示。KingView可以與支持ODBC訪問接口的數據庫之間進行連接[1]。報警數據庫采用Microsoft Access數據庫，存儲于本地，報警的數據可通過KingView的控件和SQL函數進行查詢，具體連接如圖5所示。

5? ? 畫面制作

新建畫面，調出工具箱，可以在畫面上拖放各種控件及繪制各種基礎圖形，并利用調色板進行著色。制作的畫面是靜態的，通過相關控件或圖形的“動畫連接”建立畫面的圖素與數據庫變量的對應關系，這樣，現場的數據通過I/O接口的下位機通信設備，引起實時數據庫中變量的變化，變量的變化最終反映到畫面上。同時，KingView還提供了豐富的命令語言，用于報警的輸出驅動、變量的邏輯處理、畫面的顯示及邏輯切換，增強了數據顯示的動態效果，便于反映實際的工藝流程。

系統共設置主畫面、狀態監控、發動機參數、發電機參數、實時報警、歷史報警、報警查詢、實時曲線、歷史曲線及歷史報表10個畫面，如圖6所示。主畫面在系統運行時自動打開，作為系統狀態的概覽。

6? ? 結語

基于KingView的組態平臺開發的熱電聯產系統的監測系統，充分利用了KingView內建的各種驅動與現場各PLC及控制器等建立通信，完成了數據的采集、運行狀態的監測、數據和報警的存儲及備份、報警的分類查詢和數據報表的生成等功能，在現場工程應用中有效協助了運維人員對設備的管理。

[參考文獻]

[1] 殷群，呂建國.組態軟件基礎及應用（組態王KingView）[M].北京：機械工業出版社，2017.

收稿日期：2021-11-15

作者簡介：許繼旭（1985—），男，安徽宿州人，工程師，研究方向：電氣控制。