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    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)行三相電量的測試并進(jìn)行顯示、進(jìn)行能量累積、電力品質(zhì)分析、故障報警、并集合數(shù)字輸入、輸出和網(wǎng)絡(luò)于一身，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制。電力監(jiān)控系統(tǒng)對于整個配電網(wǎng)絡(luò)尤其重要。采用基于和利時公司LM PLC的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可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 PLC監(jiān)控站，再由LK PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)與上位計算機進(jìn)行通訊，實現(xiàn)對所有電力數(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整個供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，從而實現(xiàn)電力的故障報警和優(yōu)化管理。

    使用和利時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)實現(xiàn)了對電力儀表中各個數(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)、絕對有功電度和絕對無功電度等。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 系統(tǒng)設(shè)計

    電力采集系統(tǒng)一般由以LK和LM系列PLC為核心的通訊機柜組成。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RS485接口和一個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)控計算機。

                
                                   圖 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和上位計算機進(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 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 1 PLC設(shè)備清單
   
   4 PLC工作流程

    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：
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    LM系列PLC流程圖
   
                      
                                圖3 LM系列PLC程序流程圖
      
    LM系列PLC梯形圖（LD）語言程序
  
               
                                   圖4 LM系列PLC程序
   
               
                                 圖5 LM系列PLC程序
              
               
                                    圖6 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(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)定簡便化。可以對特殊的功能塊進(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，并對返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗判斷，若返回的數(shù)據(jù)不正確，則不進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，只有返回數(shù)據(jù)正確時才將數(shù)據(jù)放到相應(yīng)的寄存器中。

     LK系列PLC流程圖

                           
                          圖7 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)存儲區(qū)可以輕易的存儲下所有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)的簡易程度。

    5 結(jié)束語

    基于和利時LM和LK系列PLC的電力儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，憑借其強大的可靠性，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(xiàn)  

    [ 1 ] 楊幫文，鄭金吾; 新型電力專用儀器儀表應(yīng)用手冊[J].機械工業(yè)出版社

    [ 2 ] 安思群，電氣儀表工程安裝調(diào)試與維護(hù)技術(shù)實用手冊[J].北京華清書城

    [ 3 ] 任致程，周中; 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M].中國電力出版社

    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。

    摘自《自動化博覽》2011年第九期