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楊軍軍
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電有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)工作站與現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備進行串行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)后臺將實時數(shù)據(jù)進行分類、計算加工之后形成該企業(yè)可以直接用來考核員工的報表，最后系統(tǒng)還采用了客戶/服務(wù)器（Client/Server）機制以及開放數(shù)據(jù)庫互聯(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)庫服務(wù)器，保存在實時及歷史數(shù)據(jù)庫中。網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過任何一臺裝有IE瀏覽器的微機迅速、高效地查詢到工廠設(shè)備生產(chǎn)運行的實時和歷史信息。
關(guān)鍵詞 智能電表 電力監(jiān)控 重慶富川機電 員工考核 稼動率 設(shè)備監(jiān)控
引言
隨著科學技術(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)營管理者越來越迫切地要求能迅速、準確、全面地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的運行情況，以便對企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營進行全面的掌控。電力監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，給企業(yè)管理者們提供了一個設(shè)備維護，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)。
下面以一個應(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Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)來進行企業(yè)的生產(chǎn)管理。
項目概況
重慶富川機電有限公司是中國生產(chǎn)汽車、摩托車及通用機械電裝品和齒輪的知名品牌企業(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4萬平方米，擁有員工近1000人。重慶富川古圣機電有限公司是重慶富川在北碚的一個分公司，2011年剛投產(chǎn)。由于本身是一個生產(chǎn)型的企業(yè)，車間的用電設(shè)備基本上是大功率電機，單個三相回路電流大的時候能夠達到400多A，設(shè)備的價格都比較昂貴。為了更加便利地對公司員工的作業(yè)情況進行管理和用電設(shè)備運行狀況的掌控，以便在節(jié)能降耗的同時提高生產(chǎn)效率，重慶富川于2011年初購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)車間的動力箱，數(shù)目總共約為80個回路，監(jiān)控中心設(shè)在低壓配電房的旁邊。以下是重慶富川機電的一次配電系統(tǒng)圖 。
整個低壓配電系統(tǒng)包括20個低壓配電柜。其中三個進線柜，三個電容補償柜，兩個母聯(lián)和12個出線柜。12個出線回路的負載基本上是三相大功率電機。
客戶需求
重慶富川古圣機電有限公司對其產(chǎn)線上昂貴的大功率設(shè)備的運行狀況及維護都比較重視，但是又想使設(shè)備不至于長時間過負荷運行的情況下提高生產(chǎn)效率。所以對電力監(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)線進行分類；
2、分布及故障界面：設(shè)計一個圖形化的界面，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)的時間段（產(chǎn)品編碼、產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)開始時間、生產(chǎn)結(jié)束時間、產(chǎn)量），統(tǒng)計生產(chǎn)產(chǎn)品的電量；
4、可以給每個電表定義名字，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、實時顯示電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電能（界面組態(tài)）的圖形界面；界面上循環(huán)顯示各個生產(chǎn)線的電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電能，可以按照生產(chǎn)線查詢?nèi)魏我粭l線路的運行情況。可以點擊具體的電表地址顯示其電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)，電能；
6、每個電表設(shè)置電流上限、報警電流值，同時如果電流達到報警電流值，應(yīng)具有報警顯示；
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)備運行情況。
硬件選型
系統(tǒng)硬件方面：站控管理層采用一臺工控機和一臺打印機；通訊層設(shè)備采用一個16口串口服務(wù)器，因為要和辦公網(wǎng)絡(luò)連接，所以再配一個4口的網(wǎng)絡(luò)交換機。底層的現(xiàn)場設(shè)備，該項目主要需要實現(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)計的儀表。它能測量常用電力參數(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、無功功率、頻率、功率因數(shù)、有(無)功電能，并能顯示日期時間。由于該電力儀表還具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能和各種擴展功能（如：開關(guān)量輸入、輸出）。它非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。所以安科瑞電氣股份有限公司PZ系列中的PZ80智能電測儀表即可滿足儀表方面的要求。
軟件設(shè)計思路
電力監(jiān)控系統(tǒng)必須對安裝在現(xiàn)場的智能儀表進行全天候的監(jiān)視，對采集上來的數(shù)據(jù)進行合理的分析，并制作出相關(guān)功能的軟件界面，這些基本可以滿足客戶前六點的常規(guī)需求。客戶的第七點需求是本系統(tǒng)的難點。我們讓該生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)管理者給我們提供一個衡量機器正常生產(chǎn)所需的功率值。機器在運行中高于這個功率值的時候，產(chǎn)線在正常生產(chǎn)產(chǎn)品，低于這個功率值的時候產(chǎn)線就處于空載或者閑置狀態(tài)（也就是沒有產(chǎn)品生成）。這里引用一個稼動率的名詞。稼動率就是設(shè)備在一天當中，處于正常生產(chǎn)的時間與開機運行時間的一個比值。提高了稼動率，也就提高了每天人員的利用率和生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量，最終給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益。電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為企業(yè)的每條生產(chǎn)線甚至每個設(shè)備設(shè)計一個功率曲線，可以查詢歷史值和實時顯示當前的狀況。有了這個曲線，企業(yè)的生產(chǎn)管理者就可以清楚的看到設(shè)備在一天的時間中有多長時間是在開機運行，又有多少時間是在正常生產(chǎn)。更重要的是設(shè)備在谷時段的正常生產(chǎn)時間是多少。如果單靠人員來統(tǒng)計，要達到這個效果是很難的。這個也為企業(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)計參照的標準和依據(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 《交流采樣遠動終端通用技術(shù)條件》
GB/T13729 《遠動終端通用技術(shù)條件》
GB2887 《計算站場地技術(shù)要求》
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)分11跟總線接入工業(yè)級串口服務(wù)器。車間的用電設(shè)備基本上都是大功率的電機，所以每根總線上的儀表數(shù)目在6個左右。總線采用RVSP 2×1.0 型屏蔽雙絞線，屏蔽層接地，用以減少大功率電機的電磁干擾。接口為RS485，多功能監(jiān)控儀表和監(jiān)控主機通訊采用標準的MODBUS—RTU協(xié)議。
軟件功能
安科瑞電氣股份有限公司針對重慶富川古圣的這樣一個現(xiàn)狀，制作出了一套具有重慶富川古圣機電特色的電力監(jiān)控系統(tǒng)——Acrel-2000富川古圣機電電力監(jiān)控系統(tǒng)。
富川古圣機電車間每條生產(chǎn)線都配有一塊多功能電力監(jiān)控儀表，Acrel-2000通過不間斷的對這些儀表進行監(jiān)視，采集并保存產(chǎn)線的功率值，然后經(jīng)過加工做成曲線和報表的形式。
設(shè)備的稼動率報表
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）。下面有兩個曲線顯示窗口，此時分別顯示一小時的曲線和一天的曲線。功率曲線橫軸時間長度和縱軸的功率量程都可以根據(jù)需求任意改動。并且具有手動輸入時間查詢功能，可以查詢數(shù)據(jù)庫中任何有記錄的歷史值。
設(shè)備的稼動率報表
功能窗口顯示的是單個回路的開機時間和稼動率值，也就是把功率曲線的各個數(shù)據(jù)進行加工，然后做成EXCEL表格的形式展示出來，兩者相互呼應(yīng)，以便生產(chǎn)管理者對員工進行考核。從該表格和曲線可以明顯的看出設(shè)備在什么時候處于開機狀態(tài)，其中有多長時間是處于生產(chǎn)期，多長時間處于閑置期，很容易的就能掌握員工的工作情況。對單個的設(shè)備進行詳細的數(shù)據(jù)展示后，還有一個總的設(shè)備數(shù)據(jù)展示功能窗口，如下圖示：
開機時間統(tǒng)計
各回路稼動率統(tǒng)計表
開機時間統(tǒng)計報表
統(tǒng)計的是各個設(shè)備在查詢的時間內(nèi)分別的總開機時間是多少。查詢的時間可以手動設(shè)置成任意時段。
各回路稼動率統(tǒng)計報表
統(tǒng)計的是各個設(shè)備在查詢時間內(nèi)的稼動率。查詢的時間可以根據(jù)企業(yè)員工的換班時間設(shè)置。比方說早上8點到晚上8點兩班輪換的崗位，查詢的時間可以設(shè)置成長度為12小時，起始時間為早上8點或者晚上8點。這樣的話就可以清楚的看到相同工種在同一個班的具體工作情況：有多長時間在正常生產(chǎn)，多長時間機器運行沒生產(chǎn)，多長時間機器沒有運行。有了這樣幾個數(shù)據(jù)做依據(jù)，對員工的考核以及激勵就有據(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)對電力參數(shù)作進一步的加工分析，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)庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到相鄰主機SQL 2008數(shù)據(jù)庫中，以便用戶對這個企業(yè)的用電數(shù)據(jù)進行操作，而且在本機上可以查詢出任何時刻轉(zhuǎn)出的數(shù)據(jù)，報表窗口如圖示：
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲查詢報表
為了便于設(shè)備維護部門開展工作，實現(xiàn)全電參量實時顯示，Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)計制作了廠區(qū)模擬一次圖實時數(shù)據(jù)顯示和軟件使用者管理等功能。
模擬一次圖配電系統(tǒng)圖
各分回路詳細電參量
負載報警限值設(shè)置
模擬一次圖配電系統(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。鼠標左鍵點擊某個具體的一次回路時，監(jiān)控軟件將彈出該回路的詳細電參量。
各分回路詳細電參量
上面顯示點擊回路的具體參數(shù)。其右下角有個設(shè)置越限報警值按鈕。
負載報警限值設(shè)置窗口
可以設(shè)置選中回路負載的初限報警值和高限報警值，起到預(yù)警和報警的作用。
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)還為用戶提供了遙信報警功能，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，保證設(shè)置安全；高權(quán)限對低權(quán)限管理，分級操作，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WEB發(fā)布之后，不但支持局域網(wǎng)瀏覽，對廣域網(wǎng)Internet 也一樣適用。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)投運以后，員工的考核有據(jù)可查，獎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。軟件功能對生產(chǎn)管理者來說：其簡單，方便，快捷的滿足了對員工的管理；對生產(chǎn)線上的員工來說：其考核規(guī)則是公平、公正的。所以自系統(tǒng)運行以來，該軟件得到了公司員工的一致好評。
最后，雖然Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為用戶提供的是一套完整的數(shù)據(jù)，具體用到生產(chǎn)管理當中時，還需要人為的對數(shù)據(jù)進行深刻的分析和加工。只有不斷的去運用這套系統(tǒng)，才能從中發(fā)現(xiàn)它更多的益處。
參考文獻
任致程、周中編著 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國電力出版社 2007.4
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年第1卷第4期
作者簡介：
楊軍軍，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電。Email: 2880157877@qq.com手機：15216816024 021-69151071 QQ:2880157877
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