CN108107266A - 一种智能节电率跟踪系统及其方法 - Google Patents

一种智能节电率跟踪系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能节电率跟踪系统及其方法，属于电机技术领域，包括显示屏、主控制器U2、电馈伺服驱动器U5、带电量表的主电路单元、电源模块、压力检测单元和远程通信单元，解决了工况发生变化后系统按照新的控制参数运行，保证有效的节电率的技术问题，本发明工况不变的情况下，定期回传累计用电量，用电量变化率明显的情况下，启动节电率测试并通过远程通讯模块回传当前节电率。

Description

一种智能节电率跟踪系统及其方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，特别涉及一种智能节电率跟踪系统及其方法。
背景技术
合同能源管理项目实施过程中，客户和设备提供商之间围绕节电量和费用问题的争议时有发生，为了解决这些分歧，就需一种计量设备节电率情况进行实时跟踪和测量，及时向主控系统报送最新节电率情况，便于结算节电量，为解决分歧提供依据。
智能电馈伺服节能系统是目前用于压铸机节能改造最性价比和最高效的节能设备，是专业和定制级别的高端节能产品。
节能设备验收交付使用前，需要测试节能率，符合设计节能目标后才能投入运行。测试节能率首先要计算节能量，关于节能量的计算方法有单耗对比法、万元产值耗电能计算法和技术措施节能计算法等三种主要计算方法，其中，万元产值耗电能计算法受产品价格、原材料价格、其他损耗等多种因素影响，技术措施节能计算法存在技术的隐形特性，计算过程模糊，这两类节能计算值设备供应商和设备用户之间容易产生分歧，因此，本方案采用单耗对比法测量节能量
单位节能率的定义：在同样的生产效率背景下，单位时间内节能量与改造前实际用电能的比值称为单位节能率，又称为单位当前节能率§c,将每一次的当前节能率累计平均后，即得到设备的累计平均节能率§a。
§c＝[(Jbc-Jjc)/Jbc]×100％；
§a＝(∑§ci)/i；
Jbc:安装节能设备前单位时间内的用电能；
Jjc：安装节能设备后单位时间内的用电能；
§c：当前节能率；
§a：累计平均节能率；
目前，节能率的测试基本是人工测试，需要供应商和用户同时在场，首先不接入节能设备，压铸机正常生产，统计单位时间内的耗电量，然后，接入节能设备，压铸机仍然正常工作，统计同样单位时间内的耗电量，两个耗电量的差值形成节电量，节电量与不接入节能设备的耗电量占比，得出当前节能率。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能节电率跟踪系统及其方法，解决了工况发生变化后系统按照新的控制参数运行，保证有效的节电率的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种智能节电率跟踪系统，包括显示屏、主控制器U2、电馈伺服驱动器U5、带电量表的主电路单元、电源模块、压力检测单元和远程通信单元，电源模块为显示屏、主控制器U2、电馈伺服驱动器U5、带电量表的主电路单元、压力检测单元和远程通信单元供电；显示屏与主控制器U2电连接；
带电量表的主电路单元包括智能电表U1、用于获取三相电上的各相的电流的电流互感器T1～T3，电流互感器T1～T3均与智能电表U1电连接；智能电表U1设有485接口，智能电表U1通过485接口JP10与主控制器U2通信；
压力检测单元包括压力变送器U3；
电馈伺服驱动器U5设有电源输入端、开关量输入端组、电机接口JP2、通信端JP4和模拟量输入端，电源输入端通过交流接触器KM1连接三相电，电机接口JP2连接压铸机的电机的电源输入端，通信端JP4通过485总线与主控制器U2通信，模拟量输入端连接压力变送器U3；
所述电机为三相电机，电机的电源输入端还通过交流接触器KM2连接三相电；
所述远程通信单元包括232转485转换器和GPRS模块，GPRS模块通过485总线连接232转485转换器的485接口，232转485转换器的232接口与主控制器U2的串口通信。
所述开关量输入端组包括数个开关量输入端口。
所述主控制器U2的外围电路还设有电阻R1、电阻R2、三极管Q1、继电器K1、三极管Q2和继电器K2，所述主控制器的一个IO口通过电阻R1连接三极管Q1的基极、另一个IO口通过电阻R2连接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极均连接地线，继电器K1的线圈的一端连接所述电源模块的输出端、另一端连接三极管Q1的集电极，继电器K1的常开触点串联在交流接触器KM1的线圈的供电回路中；
继电器K2的线圈的一端连接所述电源模块的输出端、另一端连接三极管Q2的集电极，继电器K2的常开触点串联在交流接触器KM2的线圈的供电回路中。
所述主控制器U2的型号为Atmega32L-8PI。
一种智能节电率跟踪方法，包括如下步骤：
步骤1：建立所述一种智能节电率跟踪系统，将压铸机的电机的电源输入端连接在电机接口JP2上，压力变送器U3用于测量压铸机产生的压力值；
GPRS模块通过移动网络与上位机通信；
所述智能电表U1通过电流互感器T1～T3采集并计算所述一种智能节电率跟踪系统的用电量信息；
主控芯片U2通过电馈伺服驱动器U5带动压铸机的电机正常启动；
步骤2：主控芯片U2按预定的时间设定值，定时检测累计用电量，其步骤如下：
步骤E：判断定时时间是否到达，定时时间到达，以中断的形式执行步骤F；
步骤F：进入累计用电量定时检测流程：首先主控制器从智能电表U1中读取累计用电量；
步骤G：预设一个累计用电量阈值，判断累计用电量是否大于累计用电量阈值：大于，则判断累计用电量异常，执行步骤H；小于，则判断累计用电量正常，执行步骤J；
步骤H：启动节电率测试，计算当前节电率；
步骤I：通过GPRS模块将当前节电率上传给上位机；
步骤J：终端返回，结束；
步骤3：当切换工艺流程后，操作员通过按键输入进入优化的开关量指令，主控制器接收到该开关量指令后进入优化流程，优化流程包括如下步骤：
步骤A：主控制器通过显示屏提示操作员设定压力变送器U3反馈的压力和电压量程的对应关系，操作员输入所述对应关系；
步骤B：主控制器根据压力变化要求，分别调整PID的三个参数Kp、Kd和Ki，并通过电馈伺服驱动器U5对压铸机的电机实施PID控制；
步骤C：测试当前节电率，并通过GPRS模块向上位机发送当前节电率；
步骤D：退出优化流程，执行步骤2。
在执行步骤3时，所述一种智能节电率跟踪系统还设有一个优化按键，所述优化按键与所述主控制器U2电连接，按下优化按键即输入进入优化的开关量指令。
所述累计用电量阈值根据正常使用时的累计用电量信息进行制定。
本发明所述的一种智能节电率跟踪系统及其方法，解决了工况发生变化后系统按照新的控制参数运行，保证有效的节电率的技术问题，本发明工况不变的情况下，定期回传累计用电量，用电量变化率明显的情况下，启动节电率测试并通过远程通讯模块回传当前节电率。
附图说明
图1是本发明的电路图；
图2是本发明原理图方框图；
图3是本发明的步骤3的流程图；
图4是本发明的步骤2的流程图。
具体实施方式
实施例1：
如图1-图4所示的一种智能节电率跟踪系统，包括显示屏、主控制器U2、电馈伺服驱动器U5、带电量表的主电路单元、电源模块、压力检测单元和远程通信单元，电源模块(所述电源模块图中未示出)为显示屏(所述显示屏图中未示出)、主控制器U2、电馈伺服驱动器U5、带电量表的主电路单元、压力检测单元和远程通信单元供电；显示屏均主控制器U2电连接；
带电量表的主电路单元包括智能电表U1、用于获取三相电上的各相的电流的电流互感器T1～T3，电流互感器T1～T3均与智能电表U1电连接；智能电表U1设有485接口，智能电表U1通过485接口JP10与主控制器U2通信；
压力检测单元包括压力变送器U3；
电馈伺服驱动器U5设有电源输入端、开关量输入端组、电机接口JP2、通信端JP4和模拟量输入端，电源输入端通过交流接触器KM1连接三相电，电机接口JP2连接压铸机的电机的电源输入端，通信端JP4通过485总线与主控制器U2通信，模拟量输入端连接压力变送器U3；
所述电机为三相电机，电机的电源输入端还通过交流接触器KM2连接三相电；
所述远程通信单元包括232转485转换器和GPRS模块，GPRS模块通过485总线连接232转485转换器的485接口，232转485转换器的232接口与主控制器U2的串口通信。
所述开关量输入端组包括数个开关量输入端口，用于连接并采集工艺流程各阶段转换信号，转换信号为开关量信号。
所述主控制器U2的外围电路还设有电阻R1、电阻R2、三极管Q1、继电器K1、三极管Q2和继电器K2，所述主控制器的一个IO口通过电阻R1连接三极管Q1的基极、另一个IO口通过电阻R2连接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极均连接地线，继电器K1的线圈的一端连接所述电源模块的输出端、另一端连接三极管Q1的集电极，继电器K1的常开触点串联在交流接触器KM1的线圈的供电回路中；
继电器K2的线圈的一端连接所述电源模块的输出端、另一端连接三极管Q2的集电极，继电器K2的常开触点串联在交流接触器KM2的线圈的供电回路中。
所述主控制器U2的型号为Atmega32L-8PI。
实施例2：
实施例2所述的一种智能节电率跟踪方法是在实施例1所述的一种智能节电率跟踪系统的基础上实现的，包括如下步骤：
步骤1：建立所述一种智能节电率跟踪系统，将压铸机的电机的电源输入端连接在电机接口JP2上，压力变送器U3用于测量压铸机产生的压力值；
GPRS模块通过移动网络与上位机通信；
所述智能电表U1通过电流互感器T1～T3采集并计算所述一种智能节电率跟踪系统的用电量信息；
主控芯片U2通过电馈伺服驱动器U5带动压铸机的电机正常启动；
步骤2：主控芯片U2按预定的时间设定值，定时检测累计用电量，其步骤如下：
步骤E：判断定时时间是否到达，定时时间到达，以中断的形式执行步骤F；
步骤F：进入累计用电量定时检测流程：首先主控制器从智能电表U1中读取累计用电量；
步骤G：预设一个累计用电量阈值，判断累计用电量是否大于累计用电量阈值：大于，则判断累计用电量异常，执行步骤H；小于，则判断累计用电量正常，执行步骤J；
步骤H：启动节电率测试，计算当前节电率；
步骤I：通过GPRS模块将当前节电率上传给上位机；
步骤J：终端返回，结束；
步骤3：当切换工艺流程后，操作员通过按键输入进入优化的开关量指令，主控制器接收到该开关量指令后进入优化流程，优化流程包括如下步骤：
步骤A：主控制器通过显示屏提示操作员设定压力变送器U3反馈的压力和电压量程的对应关系，操作员输入所述对应关系；
步骤B：主控制器根据压力变化要求，分别调整PID的三个参数Kp、Kd和Ki；并通过电馈伺服驱动器U5对压铸机的电机实施PID控制，PID控制的输出为：误差乘比例系数Kp+误差积分Ki+误差微分Kd。PID控制为现有技术，故不详细叙述。
步骤C：测试当前节电率，并通过GPRS模块向上位机发送当前节电率；
步骤D：退出优化流程，执行步骤2。
在执行步骤3时，所述一种智能节电率跟踪系统还设有一个所述按键(所述优化按键图中未示出)，所述按键与所述主控制器U2电连接，设定所述按键为优化按键，按下优化按键即输入进入优化的开关量指令。
所述累计用电量阈值根据正常使用时的累计用电量信息进行制定压铸机在运行时，如果累计电量出现异常，很容易使节电率的计算出现偏差，步骤2主要用于用于监控一种智能节电率跟踪系统是否正常工作，这一点对于EMC合同能源管理模式的设备利用率很关键，一种智能节电率跟踪系统所计量的设备一般在异地，若设备运转量不够，不能有效利用，则节点效能不能充分发挥，设备的成本摊薄周期将加长。
在执行步骤3时，按下优化按键即输入进入优化的开关量指令。
所述累计用电量阈值根据正常使用时的累计用电量信息进行制定。本发明所述的一种智能节电率跟踪系统及其方法，解决了工况发生变化后系统按照新的控制参数运行，保证有效的节电率的技术问题，本发明工况不变的情况下，定期回传累计用电量，用电量变化率明显的情况下，启动节电率测试并通过远程通讯模块回传当前节电率。

Claims (7)

1.一种智能节电率跟踪系统，其特征在于：包括显示屏、主控制器U2、电馈伺服驱动器U5、带电量表的主电路单元、电源模块、压力检测单元和远程通信单元，电源模块为显示屏、主控制器U2、电馈伺服驱动器U5、带电量表的主电路单元、压力检测单元和远程通信单元供电；显示屏与主控制器U2电连接；
带电量表的主电路单元包括智能电表U1、用于获取三相电上的各相的电流的电流互感器T1～T3，电流互感器T1～T3均与智能电表U1电连接；智能电表U1设有485接口，智能电表U1通过485接口JP10与主控制器U2通信；
压力检测单元包括压力变送器U3；
电馈伺服驱动器U5设有电源输入端、开关量输入端组、电机接口JP2、通信端JP4和模拟量输入端，电源输入端通过交流接触器KM1连接三相电，电机接口JP2连接压铸机的电机的电源输入端，通信端JP4通过485总线与主控制器U2通信，模拟量输入端连接压力变送器U3；
所述电机为三相电机，电机的电源输入端还通过交流接触器KM2连接三相电；
所述远程通信单元包括232转485转换器和GPRS模块，GPRS模块通过485总线连接232转485转换器的485接口，232转485转换器的232接口与主控制器U2的串口通信。
2.如权利要求1所述的一种智能节电率跟踪系统，其特征在于：所述开关量输入端组包括数个开关量输入端口。
3.如权利要求1所述的一种智能节电率跟踪系统，其特征在于：所述主控制器U2的外围电路还设有电阻R1、电阻R2、三极管Q1、继电器K1、三极管Q2和继电器K2，所述主控制器的一个IO口通过电阻R1连接三极管Q1的基极、另一个IO口通过电阻R2连接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极均连接地线，继电器K1的线圈的一端连接所述电源模块的输出端、另一端连接三极管Q1的集电极，继电器K1的常开触点串联在交流接触器KM1的线圈的供电回路中；
继电器K2的线圈的一端连接所述电源模块的输出端、另一端连接三极管Q2的集电极，继电器K2的常开触点串联在交流接触器KM2的线圈的供电回路中。
4.如权利要求1所述的一种智能节电率跟踪系统，其特征在于：所述主控制器U2的型号为Atmega32L-8PI。
5.一种智能节电率跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：建立所述一种智能节电率跟踪系统，将压铸机的电机的电源输入端连接在电机接口JP2上，压力变送器U3用于测量压铸机产生的压力值；
GPRS模块通过移动网络与上位机通信；
所述智能电表U1通过电流互感器T1～T3采集并计算所述一种智能节电率跟踪系统的用电量信息；
主控芯片U2通过电馈伺服驱动器U5带动压铸机的电机正常启动；
步骤2：主控芯片U2按预定的时间设定值，定时检测累计用电量，其步骤如下：
步骤E：判断定时时间是否到达，定时时间到达，以中断的形式执行步骤F；
步骤F：进入累计用电量定时检测流程：首先主控制器从智能电表U1中读取累计用电量；
步骤G：预设一个累计用电量阈值，判断累计用电量是否大于累计用电量阈值：大于，则判断累计用电量异常，执行步骤H；小于，则判断累计用电量正常，执行步骤J；
步骤H：启动节电率测试，计算当前节电率；
步骤I：通过GPRS模块将当前节电率上传给上位机；
步骤J：终端返回，结束；
步骤3：当切换工艺流程后，操作员通过按键输入进入优化的开关量指令，主控制器接收到该开关量指令后进入优化流程，优化流程包括如下步骤：
步骤A：主控制器通过显示屏提示操作员设定压力变送器U3反馈的压力和电压量程的对应关系，操作员输入所述对应关系；
步骤B：主控制器根据压力变化要求，分别调整PID的三个参数Kp、Kd和Ki，并通过电馈伺服驱动器U5对压铸机的电机实施PID控制；
步骤C：测试当前节电率，并通过GPRS模块向上位机发送当前节电率；
步骤D：退出优化流程，执行步骤2。
6.如权利要求5所述的一种智能节电率跟踪方法，其特征在于：在执行步骤3时，所述一种智能节电率跟踪系统还设有一个优化按键，所述优化按键与所述主控制器U2电连接，按下优化按键即输入进入优化的开关量指令。
7.如权利要求5所述的一种智能节电率跟踪方法，其特征在于：所述累计用电量阈值根据正常使用时的累计用电量信息进行制定。
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