繆建梅

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要　本文介紹了重慶富川古圣機(jī)電有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)工作站與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)后臺(tái)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、計(jì)算加工之后形成該企業(yè)可以直接用來(lái)考核員工的報(bào)表，zui后系統(tǒng)還采用了客戶/服務(wù)器（Client/Server）機(jī)制以及開放數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián)（ODBC）技術(shù)將系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，保存在實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過(guò)任何臺(tái)裝有IE瀏覽器的微機(jī)迅速、地查詢到工廠設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)時(shí)和歷史信息。
關(guān)鍵詞 智能電表 電力監(jiān)控 重慶富川機(jī)電 員工考核 稼動(dòng)率 設(shè)備監(jiān)控

引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用和推廣，企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理者越來(lái)越迫切地要求能迅速、準(zhǔn)確、地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況，以便對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)進(jìn)行的掌控。電力監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，給企業(yè)管理者們提供了個(gè)設(shè)備維護(hù)，生產(chǎn)管理的綜合性解決方案，為企業(yè)的生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率等提供了有力的數(shù)據(jù)依據(jù)。
下面以個(gè)應(yīng)用了Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)的企業(yè)為案例，介紹怎么樣通過(guò)Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行企業(yè)的生產(chǎn)管理。

項(xiàng)目概況
重慶富川機(jī)電有限公司是中生產(chǎn)汽車、摩托車及通用機(jī)械電裝品和齒輪的企業(yè)。地處重慶市九龍坡區(qū)白市驛工業(yè)園區(qū)，總占地面積60余畝，廠房面積近4萬(wàn)平方米，擁有員工近1000人。重慶富川古圣機(jī)電有限公司是重慶富川在北碚的個(gè)分公司，2011年剛投產(chǎn)。由于本身是個(gè)生產(chǎn)型的企業(yè)，車間的用電設(shè)備基本上是大功率電機(jī)，單個(gè)三相回路電流大的時(shí)候能夠達(dá)到400多A，設(shè)備的價(jià)格都比較昂貴。為了更加便利地對(duì)公司員工的作業(yè)情況進(jìn)行管理和用電設(shè)備運(yùn)行狀況的掌控，以便在節(jié)能降耗的同時(shí)提高生產(chǎn)效率，重慶富川于2011年初購(gòu)買了安科瑞電氣股份有限公司的Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)。
該系統(tǒng)的監(jiān)控范圍為：新建的低壓配電房和生產(chǎn)車間的動(dòng)力箱，數(shù)目總共約為80個(gè)回路，監(jiān)控中心設(shè)在低壓配電房的旁邊。以下是重慶富川機(jī)電的次配電系統(tǒng)圖 。

整個(gè)低壓配電系統(tǒng)包括20個(gè)低壓配電柜。其中三個(gè)進(jìn)線柜，三個(gè)電容補(bǔ)償柜，兩個(gè)母聯(lián)和12個(gè)出線柜。12個(gè)出線回路的負(fù)載基本上是三相大功率電機(jī)。

客戶需求
重慶富川古圣機(jī)電有限公司對(duì)其產(chǎn)線上昂貴的大功率設(shè)備的運(yùn)行狀況及維護(hù)都比較重視，但是又想使設(shè)備不至于長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的情況下提高生產(chǎn)效率。所以對(duì)電力監(jiān)控軟件的要求是：
1、電表安裝到生產(chǎn)線，其生產(chǎn)線基礎(chǔ)表，生產(chǎn)線名稱，所有電表按照生產(chǎn)線進(jìn)行分類；
2、分布及故障界面：設(shè)計(jì)個(gè)圖形化的界面，分布顯示所有的電表，數(shù)據(jù)接收正常顯示綠色，故障為紅色；
3、每天錄入生產(chǎn)線所需生產(chǎn)的時(shí)間段（產(chǎn)品編碼、產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)開始時(shí)間、生產(chǎn)結(jié)束時(shí)間、產(chǎn)量），統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)品的電量；
4、可以給每個(gè)電表定義名字，并且劃分到生產(chǎn)線上：編碼、電表地址、電表名稱、分類、位置、所在生產(chǎn)線編碼、所在生產(chǎn)線名稱、備注；
5、實(shí)時(shí)顯示電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、電能（界面組態(tài)）的圖形界面；界面上循環(huán)顯示各個(gè)生產(chǎn)線的電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、電能，可以按照生產(chǎn)線查詢?nèi)魏螚l線路的運(yùn)行情況。可以點(diǎn)擊具體的電表地址顯示其電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)，電能；
6、每個(gè)電表設(shè)置電流上限、報(bào)警電流值，同時(shí)如果電流達(dá)到報(bào)警電流值，應(yīng)具有報(bào)警顯示；
7、電參量數(shù)據(jù)分析功能，既能監(jiān)督員工，又能監(jiān)督設(shè)備運(yùn)行情況。

硬件選型
系統(tǒng)硬件方面：站控管理層采用臺(tái)工控機(jī)和臺(tái)打印機(jī)；通訊層設(shè)備采用個(gè)16口串口服務(wù)器，因?yàn)橐娃k公網(wǎng)絡(luò)連接，所以再配個(gè)4口的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，該項(xiàng)目主要需要實(shí)現(xiàn)的功能是常用電參量的采集和歷史數(shù)據(jù)查詢。安科瑞電氣的PZ系列多功能表，是針對(duì)電力系統(tǒng)，工礦企業(yè)，公用設(shè)施,智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的儀表。它能測(cè)量常用電力參數(shù)，如三相電壓、電流、諧波電壓、諧波電流、諧波電壓百分量、諧波電流百分量、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、有(無(wú))功電能，并能顯示日期時(shí)間。由于該電力儀表還具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能和各種擴(kuò)展功能（如：開關(guān)量輸入、輸出）。它非常適合于實(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)。所以安科瑞電氣股份有限公司PZ系列中的PZ80智能電測(cè)儀表即可滿足儀表方面的要求。

軟件設(shè)計(jì)思路
電力監(jiān)控系統(tǒng)必須對(duì)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表進(jìn)行全天候的監(jiān)視，對(duì)采集上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析，并制作出相關(guān)功能的軟件界面，這些基本可以滿足客戶六點(diǎn)的常規(guī)需求?？蛻舻钠唿c(diǎn)需求是本系統(tǒng)的難點(diǎn)。我們讓該生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)管理者給我們提供個(gè)衡量機(jī)器正常生產(chǎn)所需的功率值。機(jī)器在運(yùn)行中高于這個(gè)功率值的時(shí)候，產(chǎn)線在正常生產(chǎn)產(chǎn)品，低于這個(gè)功率值的時(shí)候產(chǎn)線就處于空載或者閑置狀態(tài)（也就是沒(méi)有產(chǎn)品生成）。這里引用個(gè)稼動(dòng)率的名詞。稼動(dòng)率就是設(shè)備在天當(dāng)中，處于正常生產(chǎn)的時(shí)間與開機(jī)運(yùn)行時(shí)間的個(gè)比值。提高了稼動(dòng)率，也就提高了每天人員的利用率和生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量，zui終給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為企業(yè)的每條生產(chǎn)線甚至每個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)個(gè)功率曲線，可以查詢歷史值和實(shí)時(shí)顯示當(dāng)?shù)臓顩r。有了這個(gè)曲線，企業(yè)的生產(chǎn)管理者就可以清楚的看到設(shè)備在天的時(shí)間中有多長(zhǎng)時(shí)間是在開機(jī)運(yùn)行，又有多少時(shí)間是在正常生產(chǎn)。更重要的是設(shè)備在谷時(shí)段的正常生產(chǎn)時(shí)間是多少。如果單靠人員來(lái)統(tǒng)計(jì)，要達(dá)到這個(gè)效果是很難的。這個(gè)也為企業(yè)考核員工的工作積極性提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。有了這個(gè)以后，客戶的需求基本上都能得到滿足。

硬件選型和軟件設(shè)計(jì)參照的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
DL/T630 《交流采樣遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
GB/T13729 《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
GB2887 《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)分11跟總線接入工業(yè)級(jí)串口服務(wù)器。車間的用電設(shè)備基本上都是大功率的電機(jī)，所以每根總線上的儀表數(shù)目在6個(gè)左右?？偩€采用RVSP 2×1.0 型屏蔽雙絞線，屏蔽層接地，用以減少大功率電機(jī)的電磁干擾。接口為RS485，多功能監(jiān)控儀表和監(jiān)控主機(jī)通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS—RTU協(xié)議。

軟件功能
安科瑞電氣股份有限公司針對(duì)重慶富川古圣的這樣個(gè)現(xiàn)狀，制作出了套具有重慶富川古圣機(jī)電特色的電力監(jiān)控系統(tǒng)——Acrel-2000富川古圣機(jī)電電力監(jiān)控系統(tǒng)。
富川古圣機(jī)電車間每條生產(chǎn)線都配有塊多功能電力監(jiān)控儀表，Acrel-2000通過(guò)不間斷的對(duì)這些儀表進(jìn)行監(jiān)視，采集并保存產(chǎn)線的功率值，然后經(jīng)過(guò)加工做成曲線和報(bào)表的形式。

設(shè)備的稼動(dòng)率報(bào)表


設(shè)備的功率曲線

設(shè)備功率曲線
功能窗口可以選擇生產(chǎn)線，選完之后會(huì)在屏幕上方的中間顯示產(chǎn)線名稱（如4線設(shè)備）。下面有兩個(gè)曲線顯示窗口，此時(shí)分別顯示小時(shí)的曲線和天的曲線。功率曲線橫軸時(shí)間長(zhǎng)度和縱軸的功率量程都可以根據(jù)需求任意改動(dòng)。并且具有手動(dòng)輸入時(shí)間查詢功能，可以查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中任何有記錄的歷史值。

設(shè)備的稼動(dòng)率報(bào)表
功能窗口顯示的是單個(gè)回路的開機(jī)時(shí)間和稼動(dòng)率值，也就是把功率曲線的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，然后做成EXCEL表格的形式展示出來(lái)，兩者相互呼應(yīng)，以便生產(chǎn)管理者對(duì)員工進(jìn)行考核。從該表格和曲線可以明顯的看出設(shè)備在什么時(shí)候處于開機(jī)狀態(tài)，其中有多長(zhǎng)時(shí)間是處于生產(chǎn)期，多長(zhǎng)時(shí)間處于閑置期，很容易的就能掌握員工的工作情況。對(duì)單個(gè)的設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)展示后，還有個(gè)總的設(shè)備數(shù)據(jù)展示功能窗口，如下圖示：

開機(jī)時(shí)間統(tǒng)計(jì)


各回路稼動(dòng)率統(tǒng)計(jì)表

開機(jī)時(shí)間統(tǒng)計(jì)報(bào)表
統(tǒng)計(jì)的是各個(gè)設(shè)備在查詢的時(shí)間內(nèi)分別的總開機(jī)時(shí)間是多少。查詢的時(shí)間可以手動(dòng)設(shè)置成任意時(shí)段。

各回路稼動(dòng)率統(tǒng)計(jì)報(bào)表
統(tǒng)計(jì)的是各個(gè)設(shè)備在查詢時(shí)間內(nèi)的稼動(dòng)率。查詢的時(shí)間可以根據(jù)企業(yè)員工的換班時(shí)間設(shè)置。比方說(shuō)早上8點(diǎn)到晚上8點(diǎn)兩班輪換的崗位，查詢的時(shí)間可以設(shè)置成長(zhǎng)度為12小時(shí)，起始時(shí)間為早上8點(diǎn)或者晚上8點(diǎn)。這樣的話就可以清楚的看到相同工種在同個(gè)班的具體工作情況：有多長(zhǎng)時(shí)間在正常生產(chǎn)，多長(zhǎng)時(shí)間機(jī)器運(yùn)行沒(méi)生產(chǎn)，多長(zhǎng)時(shí)間機(jī)器沒(méi)有運(yùn)行。有了這樣幾個(gè)數(shù)據(jù)做依據(jù)，對(duì)員工的考核以及激勵(lì)就有據(jù)可查了。

Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的其他功能介紹：
為了滿足該企業(yè)ERP系統(tǒng)對(duì)電力參數(shù)作進(jìn)步的加工分析，Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)還提供了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存功能，即將Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到相鄰主機(jī)SQL 2008數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便用戶對(duì)這個(gè)企業(yè)的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，而且在本機(jī)上可以查詢出任何時(shí)刻轉(zhuǎn)出的數(shù)據(jù)，報(bào)表窗口如圖示：

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)查詢報(bào)表

為了便于設(shè)備維護(hù)部門開展工作，實(shí)現(xiàn)全電參量實(shí)時(shí)顯示，Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)計(jì)制作了廠區(qū)模擬次圖實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和軟件使用者管理等功能。

模擬次圖配電系統(tǒng)圖


各分回路詳細(xì)電參量


負(fù)載報(bào)警限值設(shè)置

模擬次圖配電系統(tǒng)圖
從圖上可以直接看出該具體回路的合分閘情況，綠色表示分閘，紅色表示合閘。鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊某個(gè)具體的次回路時(shí)，監(jiān)控軟件將彈出該回路的詳細(xì)電參量。

各分回路詳細(xì)電參量
上面顯示點(diǎn)擊回路的具體參數(shù)。其右下角有個(gè)設(shè)置越限報(bào)警值按鈕。

負(fù)載報(bào)警限值設(shè)置窗口
可以設(shè)置選中回路負(fù)載的初限報(bào)警值和高限報(bào)警值，起到預(yù)警和報(bào)警的作用。
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)還為用戶提供了遙信報(bào)警功能，用戶賬戶管理功能等。

用戶管理窗口

用戶輸入正確的用戶名和密碼登錄后臺(tái)，保證設(shè)置安全；高權(quán)限對(duì)低權(quán)限管理，分級(jí)操作，各權(quán)限均具修改密碼功能。

軟件使用效果
　　本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)WEB發(fā)布之后，不但支持局域網(wǎng)瀏覽，對(duì)廣域網(wǎng)Internet 也樣適用。這也意味著重慶富川九龍坡區(qū)白市驛工業(yè)園區(qū)的總部可以通過(guò)廣域網(wǎng)，足不出戶便知道其在古圣分公司的所有生產(chǎn)用電情況和員工的工作情況。本系統(tǒng)為生產(chǎn)管理人員和設(shè)備維護(hù)人員提供了現(xiàn)代化的管理和分析手段。自該電力監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)以后，員工的考核有據(jù)可查，獎(jiǎng)懲全部建立在完善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，生產(chǎn)管理明顯改善，工廠的生產(chǎn)效率也得到了明顯的提高。軟件功能對(duì)生產(chǎn)管理者來(lái)說(shuō)：其簡(jiǎn)單，方便，快捷的滿足了對(duì)員工的管理；對(duì)生產(chǎn)線上的員工來(lái)說(shuō)：其考核規(guī)則是公平、公正的。所以自系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，該軟件得到了公司員工的致好評(píng)。
zui后，雖然Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為用戶提供的是套完整的數(shù)據(jù)，具體用到生產(chǎn)管理當(dāng)中時(shí)，還需要人為的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深刻的分析和加工。只有不斷的去運(yùn)用這套系統(tǒng)，才能從中發(fā)現(xiàn)它更多的益處。

參考文獻(xiàn)
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朱立泉 變配電系統(tǒng)的智能管理系統(tǒng)分析 智能建筑電氣技術(shù) 2007年1卷4期

作者簡(jiǎn)介：繆建梅，女，本科。任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，：，，，：http://it.shacrel.cn