摘 要 電力監(jiān)控系統(tǒng)對于整個配電網(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，可以進行三相電量的測試和行顯示，具有能量累積、電力品質(zhì)分析和故障報警等功能，并且還可以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集與控制功能。采用基于和利時LM系列PLC的電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過通訊的方式實現(xiàn)對所有現(xiàn)場電力監(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)與上位計算機進行通訊，實現(xiàn)對所有電力數(shù)據(jù)的集中監(jiān)視和控制。
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整個供電網(wǎng)絡(luò)進行測量，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行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)電力的故障報警和優(yōu)化管理。
基于和利時LK系列PLC和LM系列PLC的電量采集系統(tǒng)實現(xiàn)了對電力儀表中各個數(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，受到了用戶的好評。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)、絕對有功電度和絕對無功電度等。其中LM系列PLC采用自由口通訊與所有的智能電力儀表進行通訊，并實現(xiàn)對儀表數(shù)據(jù)的儲存和上傳。LK系列PLC完成對所有LM系列PLC中儀表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和匯總，最后通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到上位監(jiān)控計算機，實現(xiàn)對全部供電系統(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RS485接口和一個PROFIBUS-DP接口，其通過RS485串口與智能儀表進行通訊，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)控計算機。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
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，可以針對儀表支持的協(xié)議自由進行編程，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和上位計算機進行連接。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
LM系列PLC和LK系列PLC使用PowerPro編程軟件進行程序編寫。PowerPro編程軟件的功能全面，具有如下特點：
（1）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。定時器和計數(shù)器采用變量方式代替，實現(xiàn)無限點調(diào)用。
?。?）程序組織模塊化。方便進行程序的重用，閱讀和調(diào)試等，確保程序安全。
?。?）參數(shù)設(shè)定簡便化。可以對特殊的功能塊進行不同的參數(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，十分方便對程序進行編寫和調(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進行數(shù)據(jù)發(fā)送，并對返回數(shù)據(jù)進行CRC校驗。如果返回數(shù)據(jù)不正確，則不進行數(shù)據(jù)存儲。只有返回數(shù)據(jù)正確時，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)存儲區(qū)可以輕易地存儲所有LM中儀表的數(shù)據(jù)。使用LK系列PLC的主要目的是對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從而提高整套系統(tǒng)的通訊可靠性和維護簡易程度。
圖4 LK系列PLC的程序流程圖
5 結(jié)束語
基于和利時LM系列PLC和LK系列PLC的電量采集監(jiān)控系統(tǒng)具有強大的可靠性和數(shù)據(jù)設(shè)置靈活性，其豐富的通訊接口實現(xiàn)了對所有電力儀表數(shù)據(jù)的采集，使得整個樓宇的電力系統(tǒng)得到了充分的監(jiān)視和管理。
參考文獻
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作者簡介：王巖，北京聯(lián)合大學(xué)畢業(yè)，學(xué)士學(xué)位，研究方向為自動控制，現(xiàn)任北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司區(qū)域技術(shù)支持。
