基于KingView的某沼气热电联产系统的监测软件设计

许继旭 范永锋 陈珉琪 周琪凯

摘要：采用国产化的KingView组态软件进行某沼气热电联产系统工程师站点监测平台的设计开发，该监测平台集通信、数据采集、运维数据监测、报警及数据记录、历史数据查询等功能于一体，已投入到多个项目的实际工程应用中，实践证明，其具有良好的稳定性和可靠性。

关键词：热电联产系统;监测软件;KingView

中图分类号：S216.4;TP274  文献标志码：A  文章编号：1671-0797（2022）03-0010-03

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

0    引言

在我国，由燃气内燃机驱动的沼气热电联产系统，利用畜禽养殖场的动物粪便或餐厨垃圾发酵后获得的沼气作为燃料。该系统集发电、余热利用于一体，因其充分利用沼气这种“变废为宝”的清洁能源，且系统综合能源利用率高，在国家大力实施节能减排，绿色低碳的政策引导下，一批热电联产系统项目逐渐上马，项目发电机装机容量及数量也不断增加。热电联产项目中，一般机组都是连续不间断运行，同时项目中单机系统涉及的设备有燃气发动机、同步发电机、余热回收利用装置等，需监测数据多达上千条。一个项目如果涉及多台机组，在运维人员有限的情况下，项目的运维难度则成倍增加。针对此问题，本监测软件充分利用KingView的性价比优势及数据字典功能，实现大量的数据采集存储及主要参数的监测报警、声音提示等功能，可以有力地支持现场运维工作。

本文主要介绍现场通信的架构设计、软件开发的流程，开发流程涉及数据字典中的变量定义、通信测试、界面设计等主要的设计步骤。

1    创建工程、添加设备

监控系统的通信连接如图1所示，系统中涉及的下位机通信设备有余热利用控制器、自用电测量多功能表、机组控制器、烟气脱硝控制器。余热控制PLC采用西门子品牌，通信采用西门子S7通信协议，其他设备的通信协议采用工业标准的Modbus，串口设备的数据经协议转换网关由Modbus RTU转换为统一的Modbus TCP进行传输。

新建工程后，根据图1添加待通信的下位机设备，并设计对应的设备通信地址和端口。原则上根据设备数据通信量和设备类型，选择开启的线程数量。软件上建立的逻辑设备如图2所示，监测平台从机组控制器采集的数据量较大，兩台机组控制器的连接分别开启独立的线程;其他同类型的设备，如余热控制PLC、自用电多功能表、脱硝控制器分别开启一个线程，分别建立两台设备的连接。

2    测试通信

如上所述，KingView的设备管理窗口列出了软件中配置的I/O设备的逻辑名称、设备名称、通信端口和通信地址等。设备名称代表相应的设备驱动程序。按照设备管理窗口中设计的地址分配，设置相应下位机通信设备的地址及端口等参数。KingView运行时会自动加载相应的设备驱动程序与下位机对象设备建立通信。建立一个画面，添加多个文本控件，连接不同对象的I/O变量，进行通信测试。

3    添加变量

经初步统计，此热电联产系统包含I/O监测变量约2 000个，中间变量根据监测画面的需要在软件中自行设定。I/O监测变量又分为主要用于数据监测的模拟量、开关量，用于报警传递的数字开关量。对于如此数量的变量，如果单独分别建立变量，平台的设计及维护将极为不便。此时，可利用KingView中的结构数据类型，针对系统中的相同对象建立一个结构体模板，然后在实时数据库的数据字典中利用结构体模板，针对每个对象建立对应的结构变量。利用这种方法可大大减少变量定义的工作量，易于查找同样的连接错误，提高效率。系统中用到的结构变量定义如图3所示。

4    数据存储配置

为了保证重要数据的可追溯性，便于后期的故障分析和处理，对于下位机通信对象的重要工艺数据，如发动机的油压、水压、排烟温度，余热利用装置上的进出水温度等数据，平台需要配置历史数据库用于数据存储;对于通信对象的报警变量需要设置报警存储数据库。因此，正确的数据库配置，对于保证数据的按需存储极为重要。历史数据存储采用KingView的历史库，存储于本地磁盘空间，具体配置如图4所示。KingView可以与支持ODBC访问接口的数据库之间进行连接[1]。报警数据库采用Microsoft Access数据库，存储于本地，报警的数据可通过KingView的控件和SQL函数进行查询，具体连接如图5所示。

5    画面制作

新建画面，调出工具箱，可以在画面上拖放各种控件及绘制各种基础图形，并利用调色板进行着色。制作的画面是静态的，通过相关控件或图形的“动画连接”建立画面的图素与数据库变量的对应关系，这样，现场的数据通过I/O接口的下位机通信设备，引起实时数据库中变量的变化，变量的变化最终反映到画面上。同时，KingView还提供了丰富的命令语言，用于报警的输出驱动、变量的逻辑处理、画面的显示及逻辑切换，增强了数据显示的动态效果，便于反映实际的工艺流程。

系统共设置主画面、状态监控、发动机参数、发电机参数、实时报警、历史报警、报警查询、实时曲线、历史曲线及历史报表10个画面，如图6所示。主画面在系统运行时自动打开，作为系统状态的概览。

6    结语

基于KingView的组态平台开发的热电联产系统的监测系统，充分利用了KingView内建的各种驱动与现场各PLC及控制器等建立通信，完成了数据的采集、运行状态的监测、数据和报警的存储及备份、报警的分类查询和数据报表的生成等功能，在现场工程应用中有效协助了运维人员对设备的管理。

[参考文献]

[1] 殷群，吕建国.组态软件基础及应用（组态王KingView）[M].北京：机械工业出版社，2017.

收稿日期：2021-11-15

作者简介：许继旭（1985—），男，安徽宿州人，工程师，研究方向：电气控制。