摘  要         電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)非常重要。智能型電力儀表是電力監(jiān)控中不可或缺的設(shè)備，可以進(jìn)行三相電量的測(cè)試和行顯示，具有能量累積、電力品質(zhì)分析和故障報(bào)警等功能，并且還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制功能。采用基于和利時(shí)LM系列PLC的電力監(jiān)控系統(tǒng)，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系列PLC監(jiān)控站，再由LK系列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系列PLC；LK系列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。

      基于和利時(shí)LK系列PLC和LM系列PLC的電量采集系統(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，具有可靠性高、自由通訊數(shù)據(jù)通訊量大和通訊編程靈活等特點(diǎn)，受到了用戶的好評(píng)。電量采集系統(tǒng)的所采集的數(shù)據(jù)包括頻率、相電壓、線電壓、相電流、線電流、有功功率、無功功率、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采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     智能樓宇電量采集監(jiān)控柜硬件配置

      電量采集系統(tǒng)由以LK和LM系列PLC為核心的通訊機(jī)柜組成。電量采集監(jiān)控柜硬件配置如圖1所示，包括1套LK系列PLC和10套LM系列PLC。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)。以生產(chǎn)樓電量監(jiān)控系統(tǒng)為例，電量采集監(jiān)控柜的PLC硬件配置如表1所示。

 圖1  電量采集監(jiān)控柜硬件配置

表1  PLC設(shè)備清單

3     智能樓宇電量采集監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      智能樓宇電量采集監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。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。LK系列PLC擁有16M的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，支持PROFIBUS-DP和MODBUS TCP以太網(wǎng)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)，可以大大優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖2  電量采集監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4     智能樓宇電量采集監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

      LM系列PLC和LK系列PLC使用PowerPro編程軟件進(jìn)行程序編寫。PowerPro編程軟件的功能全面，具有如下特點(diǎn)：

（1）程序語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六種編程語(yǔ)言。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

      電量采集監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)由LM系列PLC完成的。LM系列PLC的程序流程圖如圖3所示，通過RS485進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，并對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)。如果返回?cái)?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)存放到相應(yīng)的寄存器中。

圖3  LM系列PLC的程序流程圖

      LK系列PLC的程序流程圖如圖4所示。LK系列PLC將所有的儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并存放到連續(xù)的寄存器當(dāng)中，其16M的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)可以輕易地存儲(chǔ)所有LM中儀表的數(shù)據(jù)。使用LK系列PLC的主要目的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高整套系統(tǒng)的通訊可靠性和維護(hù)簡(jiǎn)易程度。

圖4  LK系列PLC的程序流程圖

結(jié)束語(yǔ)

基于和利時(shí)LM系列PLC和LK系列PLC的電量采集監(jiān)控系統(tǒng)具有強(qiáng)大的可靠性和數(shù)據(jù)設(shè)置靈活性，其豐富的通訊接口實(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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[ 3 ]    任致程，周中; 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M].中國(guó)電力出版社

作者簡(jiǎn)介：王巖，北京聯(lián)合大學(xué)畢業(yè)，學(xué)士學(xué)位，研究方向?yàn)樽詣?dòng)控制，現(xiàn)任北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司區(qū)域技術(shù)支持。