基于LABVIEW的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制

曲曉峰,傅磊

（哈爾濱電氣集團(tuán)中央研究院,哈爾濱150028）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制和調(diào)試技術(shù)越來越多的應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)[1-3],在電力行業(yè),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也逐漸普及,逐漸應(yīng)用到發(fā)電機(jī)及其附屬設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)試中[4]。本文基于LABVIEW軟件和SQLSERVER數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)開發(fā)了一個(gè)用于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng),主要用于目前已應(yīng)用到某型號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)。其主要用途是利用Internet技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)互連,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、參數(shù)修改及系統(tǒng)控制。利用本系統(tǒng)可以使技術(shù)專家能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況,同時(shí)可以不親臨現(xiàn)場(chǎng),在異地通過遠(yuǎn)程控制方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)進(jìn)行輔助調(diào)試,為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員提供技術(shù)指導(dǎo),解決勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)試中的問題,為勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)試節(jié)省時(shí)間和成本。隨著當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)越來越多的應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域,發(fā)電設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用必將會(huì)成為未來電力行業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制采用LABVIEW語(yǔ)言編程開發(fā)的應(yīng)用程序軟件形式[5-7],通過TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地勵(lì)磁控制計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)方監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信。軟件主要實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)地勵(lì)磁控制系統(tǒng)模擬量狀態(tài)、開關(guān)量狀態(tài)、控制參數(shù)、故障報(bào)警狀態(tài)、錄波數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),同時(shí)可以向勵(lì)磁控制系統(tǒng)下發(fā)控制指令,修改系統(tǒng)控制參數(shù),而且獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以保存到遠(yuǎn)方SQLSERVER數(shù)據(jù)庫(kù),通過本軟件即可瀏覽數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史控制參數(shù)等。

1 遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)機(jī)理

圖1 遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)機(jī)理

圖1給出了遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)方法,遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)程序通過將控制指令、控制參數(shù)修改數(shù)據(jù)按一定規(guī)則構(gòu)成數(shù)據(jù)包,通過TCP/IP定時(shí)發(fā)送到現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī),控制計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后按相應(yīng)的規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆分,根據(jù)拆分后的數(shù)據(jù)完成現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)軟件對(duì)應(yīng)控制操作指令的設(shè)定、控制參數(shù)的修改等任務(wù)。這樣當(dāng)遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制軟件發(fā)送的數(shù)據(jù)有變化時(shí),現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī)操作軟件的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)發(fā)生變化,并完成相應(yīng)的動(dòng)作,由此完成對(duì)現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程控制功能。

2 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)機(jī)理

圖2給出了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法,包括兩方面的內(nèi)容。一方面是將現(xiàn)場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)的主界面數(shù)據(jù)（包括主要狀態(tài)量、控制量、設(shè)定量）、狀態(tài)數(shù)據(jù)、控制參數(shù)數(shù)據(jù)按一定規(guī)則構(gòu)成數(shù)據(jù)包,通過TCP/IP定時(shí)發(fā)送到現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī),現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)后按相應(yīng)的規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆分,顯示在遠(yuǎn)方監(jiān)控計(jì)算機(jī)的對(duì)應(yīng)的主界面、狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面以及控制參數(shù)監(jiān)測(cè)界面上；另一方面,對(duì)于現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī)上的故障數(shù)據(jù)文件和錄波數(shù)據(jù)文件,采用FTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)文件的下載功能,在現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī)上建立FTP服務(wù)器,將故障數(shù)據(jù)文件和錄波數(shù)據(jù)文件放置在FTP服務(wù)器上,遠(yuǎn)方監(jiān)控計(jì)算機(jī)軟件通過FTP文件下載編程,實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)文件下載到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)上,既可以在遠(yuǎn)方監(jiān)控軟件中進(jìn)行查看,也可以利用遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)相應(yīng)的軟件對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行分析和處理。

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)機(jī)理

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

圖3給出了遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)方法,考慮到發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)量并不大,因此在本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí),選用了SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立控制參數(shù)數(shù)據(jù)表、沖擊參數(shù)數(shù)據(jù)表、模擬量狀態(tài)數(shù)據(jù)表、數(shù)字量狀態(tài)數(shù)據(jù)表,在對(duì)現(xiàn)地控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)時(shí),可以在監(jiān)測(cè)過程中通過選擇是否保存數(shù)據(jù),將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中,同時(shí)可以手動(dòng)設(shè)定開始和結(jié)束保存的時(shí)刻,保存后的歷史數(shù)據(jù)通過歷史數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面進(jìn)行瀏覽和查詢。

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)機(jī)理

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制軟件在具體實(shí)現(xiàn)方面整體包括監(jiān)測(cè)和控制兩方面功能。如果在現(xiàn)地控制計(jì)算機(jī)操作軟件上選擇遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)模式,遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)上選擇接收現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù),則遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件只監(jiān)測(cè)勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)據(jù),同時(shí)有選擇地保存特定的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。如果現(xiàn)地計(jì)算機(jī)選擇遠(yuǎn)方控制模式時(shí),則遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)可以在接收到現(xiàn)地計(jì)算機(jī)的狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)后,進(jìn)行重新修改和設(shè)定,從而實(shí)現(xiàn)向現(xiàn)地計(jì)算機(jī)發(fā)送控制指令、修改系統(tǒng)控制參數(shù)等操作,現(xiàn)地計(jì)算機(jī)將自動(dòng)接收修改后的數(shù)據(jù)并設(shè)定到現(xiàn)地控制系統(tǒng)當(dāng)中。以下為系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)和控制界面的具體實(shí)現(xiàn)形式。

圖4為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制主界面,在主界面上可以建立或斷開與現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的internet連接,并可以通過數(shù)據(jù)發(fā)送或接收指示燈狀態(tài)標(biāo)明連接成功或斷開連接的狀態(tài)。當(dāng)點(diǎn)擊建立數(shù)據(jù)監(jiān)視連接按鈕時(shí),數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收指示燈均變?yōu)榫G色,表示通信正常,當(dāng)點(diǎn)擊斷開數(shù)據(jù)監(jiān)視連接按鈕時(shí),通信斷開,數(shù)據(jù)發(fā)送和接收指示燈變?yōu)榧t色。在主界面上可以查看主要開關(guān)量、主要模擬量、運(yùn)行模式、電壓恢復(fù)狀態(tài)、定子電流狀態(tài)以及參數(shù)設(shè)定值等狀態(tài)信息,同時(shí)在遠(yuǎn)程控制模式下可以進(jìn)行運(yùn)行模式、電壓恢復(fù)、定子電流限制等運(yùn)行方式的控制,也可以進(jìn)行定子電流限制值、機(jī)端電壓設(shè)定值的設(shè)定。

圖4 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制主界面

圖5 狀態(tài)量監(jiān)視界面

圖5為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制狀態(tài)量監(jiān)視界面,能夠?qū)崟r(shí)顯示勵(lì)磁系統(tǒng)所有的輸入開關(guān)量和輸出開關(guān)量的狀態(tài)，包括系統(tǒng)運(yùn)行模式狀態(tài)、滅磁開關(guān)、控制柜、整流柜等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

圖6為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制模擬量監(jiān)視界面,能夠?qū)崟r(shí)顯示勵(lì)磁系統(tǒng)所有輸入模擬量的狀態(tài)。包括機(jī)端電壓、陽(yáng)極電壓、勵(lì)磁電流、發(fā)電機(jī)頻率、定子電流、控制器輸出電壓等。

圖6 模擬量監(jiān)視界面

圖7為控制參數(shù)監(jiān)視界面,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的AVR（自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)）控制參數(shù)、FCR（自動(dòng)電流調(diào)節(jié)）控制參數(shù)以及其他控制參數(shù)的當(dāng)前設(shè)定值,并且可以將當(dāng)前實(shí)時(shí)顯示的控制參數(shù)保存到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)可以在遠(yuǎn)程控制模式下,在遠(yuǎn)方修改控制參數(shù),現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)接收遠(yuǎn)方傳來的控制參數(shù),重新設(shè)定現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)參數(shù)。

圖7 控制參數(shù)監(jiān)視界面

圖8為歷史參數(shù)查看界面,歷史參數(shù)由遠(yuǎn)方操作人員在設(shè)定或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)有選擇地保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中,通過歷史參數(shù)查看界面可以查看設(shè)備運(yùn)行過程中所有設(shè)定過的歷史參數(shù)值,通過對(duì)比設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),找出設(shè)備控制參數(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的規(guī)律,確定最佳的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)也能夠?qū)Ρ认到y(tǒng)故障數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)由系統(tǒng)參數(shù)引起的故障等。

圖9為故障及限制數(shù)據(jù)查看界面,可以查看實(shí)時(shí)的故障數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)限制數(shù)據(jù)、歷史故障數(shù)據(jù)、歷史限制數(shù)據(jù)等信息,在遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)上查看上述信息通過將現(xiàn)地勵(lì)磁控制計(jì)算機(jī)上的故障數(shù)據(jù)文件上傳到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī),再?gòu)谋O(jiān)控軟件中讀取故障和報(bào)警數(shù)據(jù)文件的方法實(shí)現(xiàn)。從而可以使得遠(yuǎn)方用戶能夠不親臨現(xiàn)場(chǎng),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳送回來的故障及報(bào)警數(shù)據(jù)文件進(jìn)行診斷,分析故障原因,為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員提供技術(shù)指導(dǎo)和支持。

圖8 歷史參數(shù)查看界面

圖9 故障數(shù)據(jù)查看界面

圖10 錄波數(shù)據(jù)上傳及分析界面

圖10為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制的錄波數(shù)據(jù)上傳和分析界面,通過將現(xiàn)地勵(lì)磁控制計(jì)算機(jī)上的錄波數(shù)據(jù)文件有選擇地上傳到遠(yuǎn)方監(jiān)控計(jì)算機(jī),在遠(yuǎn)方監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件上打開進(jìn)行分析,可以實(shí)現(xiàn)錄波數(shù)據(jù)曲線的顯示,包括開關(guān)量錄波數(shù)據(jù)和模擬量錄波數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)方專家或者設(shè)備供應(yīng)商可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)文件,以可視化的數(shù)據(jù)曲線顯示形式,分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及關(guān)鍵運(yùn)行時(shí)刻、運(yùn)行工況的數(shù)據(jù),為保證設(shè)備穩(wěn)定最優(yōu)及高效運(yùn)行提供輔助的決策支持。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所給出的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制方法,能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè),并能夠使遠(yuǎn)方操作人員和專家不親臨現(xiàn)場(chǎng),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輔助調(diào)試,為現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目實(shí)施節(jié)約了成本,提高了效率。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的深入發(fā)展,發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化成為未來工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展熱點(diǎn),通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程控制,對(duì)于發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、輔助調(diào)試,以及為系統(tǒng)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷分析提供數(shù)據(jù)來源,都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]王玉峰,王常虹,滕飛,等.基于Internet的遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J].測(cè)控技術(shù),2004,23(2):44-45.

[2]崔星,馬越,閆清東.一種網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2007,23(8):234-236.

[3]譚定忠,王啟明,王葉蘭,等.基于Internet的遠(yuǎn)程機(jī)器人控制技術(shù)研究[J].機(jī)械工程師,2006(1):30-32.

[4]徐春明.C/S模式的電廠機(jī)組遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,11(1):49-52.

[5]趙學(xué)偉.基于LABVIEW的智能控制與遠(yuǎn)程監(jiān)控的研究與應(yīng)用[D].南京:南京工業(yè)大學(xué),2004:32-36.

[6]常峰.基于WEB的LABVIEW遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)[D].成都:電子科技大學(xué),2013:47-52.

[7]王承宇,陳宇晨,候呁,等,基于web和labview的斷路器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].化工自動(dòng)化及儀表,2014,41(6):632-635.