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案例頻道 王巖 （北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司，100176）
摘 要 智能型電力儀表是電力監(jiān)控中不可或缺的設(shè)備，它可以進(jìn)行三相電量的測(cè)試并進(jìn)行顯示、進(jìn)行能量累積、電力品質(zhì)分析、故障報(bào)警、并集合數(shù)字輸入、輸出和網(wǎng)絡(luò)于一身，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制。電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)尤其重要。采用基于和利時(shí)公司LM PLC的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可通過通訊的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)電力監(jiān)控儀表數(shù)據(jù)的采集和設(shè)定，通過DP網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到LK PLC監(jiān)控站，再由LK PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電力數(shù)據(jù)的集中監(jiān)視和控制。
關(guān)鍵詞 LM PLC；LK PLC；智能電力儀表
1 引言
配電室作為智能建筑系統(tǒng)的電力中心，向整棟大樓提供照明、消防、公用設(shè)備及辦公設(shè)備的用電。智能型電力儀表就是可以對(duì)整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)量，分析及顯示的儀器。由于智能建筑的供電網(wǎng)絡(luò)很龐大，所以使用的智能型電力儀表數(shù)量也比較多。這就需要一套可靠的監(jiān)控系統(tǒng)與所有的智能儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)電力的故障報(bào)警和優(yōu)化管理。
使用和利時(shí)LK系列和LM系列PLC的電量采集系統(tǒng)因其可靠性高、自由通訊數(shù)據(jù)通訊量大、通訊編程靈活而得到采用。
電量采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力儀表中各個(gè)數(shù)據(jù)的采集功能，數(shù)據(jù)包括頻率、相電壓、線電壓、相(線)電流、有功/無功/視在功率、功率因數(shù)、絕對(duì)有功電度和絕對(duì)無功電度等。其中LM系列PLC使用自由口通訊與所有的智能電力儀表進(jìn)行通訊，并實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和上傳。LK系列PLC完成對(duì)所有LM系列PLC中儀表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和匯總，最后通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全部供電系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)視。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
電力采集系統(tǒng)一般由以LK和LM系列PLC為核心的通訊機(jī)柜組成。系統(tǒng)裝置如圖2-1所示。電力監(jiān)控柜里配置有1套LK系列PLC，10套LM系列PLC及電源。每套LM系列PLC均有一個(gè)RS485接口和一個(gè)PROFIBUS-DP接口，其通過RS485串口與智能儀表進(jìn)行通訊，再通過PROFIBUS-DP總線將讀上來的儀表數(shù)據(jù)傳送到LK系列PLC中。LK系列PLC通過以太網(wǎng)通訊將匯總的配電室內(nèi)的所有數(shù)據(jù)傳送到上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
圖 2-1 電力采集系統(tǒng)組成
由于需要采集的儀表數(shù)量很多，且每塊儀表讀取的數(shù)據(jù)量大，所以采用多套LM系列PLC與儀表連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通訊功能，可以針對(duì)儀表支持的協(xié)議自由進(jìn)行編程，參數(shù)的設(shè)定和更改都很方便，在此針對(duì)儀表支持的MODBUS RTU協(xié)議進(jìn)行主站編程。LK系列PLC擁有16M的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，支持PROFIBUS-DP和以太網(wǎng)(MODBUS TCP)通訊，可以方便的與LM系列PLC和上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接。使用LK系列PLC匯總LM系列PLC讀取的數(shù)據(jù)大大優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖 2-2 電力采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
3 PLC硬件配置
以生產(chǎn)樓電量監(jiān)控系統(tǒng)為例，使用的PLC設(shè)備如下：
表 3-1 PLC設(shè)備清單
在本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，LK系列和LM系列的工作流程如下：
?
LM系列PLC流程圖
圖4-1 LM系列PLC程序流程圖
? LM系列PLC梯形圖（LD）語言程序
圖4-2 LM系列PLC程序
圖4-3 LM系列PLC程序
圖4-4 LM系列PLC程序
LM系列PLC使用PowerPro2.1.3B編程軟件進(jìn)行程序編寫。PowerPro2.1.3B編程軟件具有十分全面的功能：
程序語言標(biāo)準(zhǔn)化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六種編程語言。
內(nèi)部器件變量化。定時(shí)器和計(jì)數(shù)器采用變量方式代替，實(shí)現(xiàn)無限點(diǎn)調(diào)用。
程序組織模塊化。方便進(jìn)行程序的重用，閱讀和調(diào)試等，確保程序安全。
參數(shù)設(shè)定簡(jiǎn)便化。可以對(duì)特殊的功能塊進(jìn)行不同的參數(shù)設(shè)定以滿足使用要求。
編程監(jiān)控一體化。具有視圖和仿真調(diào)試功能，十分方便對(duì)程序進(jìn)行編寫和調(diào)試。
從程序中可以看出所有數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)都是由LM系列PLC完成的。通過RS485進(jìn)行詢問幀數(shù)據(jù)的發(fā)送，并對(duì)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)判斷，若返回的數(shù)據(jù)不正確，則不進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，只有返回?cái)?shù)據(jù)正確時(shí)才將數(shù)據(jù)放到相應(yīng)的寄存器中。
LK系列PLC流程圖
圖4-5 LK系列PLC程序流程圖
LK系列PLC將所有的儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總放到連續(xù)的寄存器當(dāng)中，其16M的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)可以輕易的存儲(chǔ)下所有LM中儀表的數(shù)據(jù)。 使用LK系列PLC的目的主要是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高整套系統(tǒng)的通訊的可靠性和維護(hù)的簡(jiǎn)易程度。
5 結(jié)束語
基于和利時(shí)LM和LK系列PLC的電力儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，憑借其強(qiáng)大的可靠性，數(shù)據(jù)設(shè)置的靈活性和豐富的通訊接口實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有電力儀表數(shù)據(jù)的采集，使得整個(gè)樓宇的電力系統(tǒng)得到了充分的監(jiān)視和管理。
參考文獻(xiàn)
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北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)