摘要:本文介紹了重慶富川古圣機電有限公司電力監控系統。系統通過數據工作站與現場監控設備進行串行數據通信，數據后臺將實時數據進行分類、計算加工之后形成該企業可以直接用來考核員工的報表，最后系統還采用了客戶/服務器（Client/Server）機制以及開放數據庫互聯（ODBC）技術將系統的內部數據轉發至SQL Server數據庫服務器，保存在實時及歷史數據庫中。網絡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備生產運行的實時和歷史信息。

    引言

    隨著科學技術的發展及現代信息技術的應用和推廣，企業的生產和經營管理者越來越迫切地要求能迅速、準確、全面地掌握生產現場的運行情況，以便對企業的生產和經營進行全面的掌控。電力監控系統的出現，給企業管理者們提供了一個設備維護，生產管理的綜合性解決方案，為企業的生產管理，提高生產效率等提供了有力的數據依據。

    下面以一個應用了Acrel-2000型電力監控系統的企業為案例，介紹怎么樣通過Acrel-2000型電力監控系統來進行企業的生產管理。

    項目概況

    重慶富川機電有限公司是中國生產汽車、摩托車及通用機械電裝品和齒輪的知名品牌企業。地處重慶市九龍坡區白市驛工業園區，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。由于本身是一個生產型的企業，車間的用電設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，設備的價格都比較昂貴。為了更加便利地對公司員工的作業情況進行管理和用電設備運行狀況的掌控，以便在節能降耗的同時提高生產效率，重慶富川于2011年初購買了上海安科瑞電氣股份有限公司的Acrel-2000型電力監控系統。

    該系統的監控范圍為：新建的低壓配電房和生產車間的動力箱，數目總共約為80個回路，監控中心設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圖。

    整個低壓配電系統包括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線上昂貴的大功率設備的運行狀況及維護都比較重視，但是又想使設備不至于長時間過負荷運行的情況下提高生產效率。所以對電力監控軟件的要求是：

    1、電表安裝到生產線，其生產線基礎表，生產線名稱，所有電表按照生產線進行分類；

    2、分布及故障界面：設計一個圖形化的界面，分布顯示所有的電表，數據接收正常顯示綠色，故障為紅色；

    3、每天錄入生產線所需生產的時間段（產品編碼、產品名稱、生產開始時間、生產結束時間、產量），統計生產產品的電量；

    4、可以給每個電表定義名字，并且劃分到生產線上：編碼、電表地址、電表名稱、分類、位置、所在生產線編碼、所在生產線名稱、備注；

    5、實時顯示電流、電壓、有功、無功、功率因數、電能（界面組態）的圖形界面；界面上循環顯示各個生產線的電流、電壓、有功、無功、功率因數、電能，可以按照生產線查詢任何一條線路的運行情況。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，電能；

    6、每個電表設置電流上限、報警電流值，同時如果電流達到報警電流值，應具有報警顯示；

    7、電參量數據分析功能，既能監督員工，又能監督設備運行情況。

    硬件選型

    系統硬件方面：站控管理層采用一臺工控機和一臺打印機；通訊層設備采用一個16口串口服務器，因為要和辦公網絡連接，所以再配一個4口的網絡交換機。底層的現場設備，該項目主要需要實現的功能是常用電參量的采集和歷史數據查詢。安科瑞電氣的PZ系列多功能表，是針對電力系統，工礦企業，公用設施,智能大廈的電力監控需求而設計的儀表。它能測量常用電力參數，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、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網功能和各種擴展功能（如：開關量輸入、輸出）。它非常適合于實時電力監控系統。所以上海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。

    軟件設計思路

    電力監控系統必須對安裝在現場的智能儀表進行全天候的監視，對采集上來的數據進行合理的分析，并制作出相關功能的軟件界面，這些基本可以滿足客戶前六點的常規需求。客戶的第七點需求是本系統的難點。我們讓該生產企業的生產管理者給我們提供一個衡量機器正常生產所需的功率值。機器在運行中高于這個功率值的時候，產線在正常生產產品，低于這個功率值的時候產線就處于空載或者閑置狀態（也就是沒有產品生成）。這里引用一個稼動率的名詞。稼動率就是設備在一天當中，處于正常生產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產品的數量，最終給企業帶來經濟效益。電力監控系統可以為企業的每條生產線甚至每個設備設計一個功率曲線，可以查詢歷史值和實時顯示當前的狀況。有了這個曲線，企業的生產管理者就可以清楚的看到設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。更重要的是設備在谷時段的正常生產時間是多少。如果單靠人員來統計，要達到這個效果是很難的。這個也為企業考核員工的工作積極性提供了數據依據。有了這個以后，客戶的需求基本上都能得到滿足。

    硬件選型和軟件設計參照的標準和依據

    GB/50198-94  《監控系統工程技術規范》

    GB/T13730  《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》

    DL/T630   《交流采樣遠動終端通用技術條件》

    GB/T13729  《遠動終端通用技術條件》

    GB2887   《計算站場地技術要求》

    系統結構

    整個系統分11跟總線接入工業級串口服務器。車間的用電設備基本上都是大功率的電機，所以每根總線上的儀表數目在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，多功能監控儀表和監控主機通訊采用標準的MODBUS—RTU協議。

    軟件功能

    上海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狀，制作出了一套具有重慶富川古圣機電特色的電力監控系統——Acrel-2000富川古圣機電電力監控系統。

    富川古圣機電車間每條生產線都配有一塊多功能電力監控儀表，Acrel-2000通過不間斷的對這些儀表進行監視，采集并保存產線的功率值，然后經過加工做成曲線和報表的形式。

設備的稼動率報表  

設備的功率曲線

    設備功率曲線 功能窗口可以選擇生產線，選完之后會在屏幕上方的中間顯示產線名稱（如4線設備）。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，可以查詢數據庫中任何有記錄的歷史值。

    設備的稼動率報表 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據進行加工，然后做成EXCEL表格的形式展示出來，兩者相互呼應，以便生產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備在什么時候處于開機狀態，其中有多長時間是處于生產期，多長時間處于閑置期，很容易的就能掌握員工的工作情況。對單個的設備進行詳細的數據展示后，還有一個總的設備數據展示功能窗口，如下圖示：

開機時間統計       

各回路稼動率統計表

    開機時間統計報表 統計的是各個設備在查詢的時間內分別的總開機時間是多少。查詢的時間可以手動設置成任意時段。

    各回路稼動率統計報表 統計的是各個設備在查詢時間內的稼動率。查詢的時間可以根據企業員工的換班時間設置。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，多長時間機器運行沒生產，多長時間機器沒有運行。有了這樣幾個數據做依據，對員工的考核以及激勵就有據可查了。

    Acrel-2000電力監控系統的其他功能介紹：

    為了滿足該企業ERP系統對電力參數作進一步的加工分析，Acrel-2000型電力監控系統還提供了數據轉存功能，即將Acrel-2000電力監控系統數據庫中的數據轉存到相鄰主機SQL 2008數據庫中，以便用戶對這個企業的用電數據進行操作，而且在本機上可以查詢出任何時刻轉出的數據，報表窗口如圖示：

數據轉儲查詢報表

    為了便于設備維護部門開展工作，實現全電參量實時顯示，Acrel-2000電力監控系統還設計制作了廠區模擬一次圖實時數據顯示和軟件使用者管理等功能。

模擬一次圖配電系統圖   

各分回路詳細電參量

負載報警限值設置 

    模擬一次圖配電系統圖 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。其右下角有個設置越限報警值按鈕。

    負載報警限值設置窗口 可以設置選中回路負載的初限報警值和高限報警值，起到預警和報警的作用。

    Acrel-2000電力監控系統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，保證設置安全；高權限對低權限管理，分級操作，各權限均具修改密碼功能。

    軟件使用效果

    本系統經過WEB發布之后，不但支持局域網瀏覽，對廣域網Internet 也一樣適用。這也意味著重慶富川九龍坡區白市驛工業園區的總部可以通過廣域網，足不出戶便知道其在古圣分公司的所有生產用電情況和員工的工作情況。本系統為生產管理人員和設備維護人員提供了現代化的管理和分析手段。自該電力監控系統投運以后，員工的考核有據可查，獎懲全部建立在完善的數據基礎之上，生產管理明顯改善，工廠的生產效率也得到了明顯的提高。軟件功能對生產管理者來說：其簡單，方便，快捷的滿足了對員工的管理；對生產線上的員工來說：其考核規則是公平、公正的。所以自系統運行以來，該軟件得到了公司員工的一致好評。

    最后，雖然Acrel-2000電力監控系統為用戶提供的是一套完整的數據，具體用到生產管理當中時，還需要人為的對數據進行深刻的分析和加工。只有不斷的去運用這套系統，才能從中發現它更多的益處。

    參考文獻

    任致程、周中編著  電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4

    朱立泉 變配電系統的智能管理系統分析  智能建筑電氣技術  2007年第1卷第4期<