王巖

 （北京和利時自動化驅動技術有限公司，100176）

摘  要         智能型電力儀表是電力監(jiān)控中不可或缺的設備，它可以進行三相電量的測試并進行顯示、進行能量累積、電力品質分析、故障報警、并集合數(shù)字輸入、輸出和網絡于一身，以實現(xiàn)遠程數(shù)據采集與控制。電力監(jiān)控系統(tǒng)對于整個配電網絡尤其重要。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)據的采集和設定，通過DP網絡將數(shù)據上傳到LK PLC監(jiān)控站，再由LK PLC通過工業(yè)以太網與上位計算機進行通訊，實現(xiàn)對所有電力數(shù)據的集中監(jiān)視和控制。

關鍵詞       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、公用設備及辦公設備的用電。智能型電力儀表就是可以對整個供電網絡進行測量，分析及顯示的儀器。由于智能建筑的供電網絡很龐大，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)據交換，實現(xiàn)對整個配電網絡進行監(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)據的采集功能，數(shù)據包括頻率、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行通訊，并實現(xiàn)對儀表數(shù)據的儲存和上傳。LK系列PLC完成對所有LM系列PLC中儀表數(shù)據的統(tǒng)計和匯總，最后通過以太網將數(shù)據傳送到上位監(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串口與智能儀表進行通訊，再通過PROFIBUS-DP總線將讀上來的儀表數(shù)據傳送到LK系列PLC中。LK系列PLC通過以太網通訊將匯總的配電室內的所有數(shù)據傳送到上位監(jiān)控計算機。

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)據量大，所以采用多套LM系列PLC與儀表連接進行數(shù)據采集。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)的設定和更改都很方便，在此針對儀表支持的MODBUS RTU協(xié)議進行主站編程。LK系列PLC擁有16M的數(shù)據存儲空間，支持PROFIBUS-DP和以太網(MODBUS TCP)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)據大大優(yōu)化了網絡結構。

圖        2-2  電力采集系統(tǒng)結構示意圖

3       PLC硬件配置  

以生產樓電量監(jiān)控系統(tǒng)為例，使用的PLC設備如下：

表      3-1 PLC設備清單

4       PLC工作流程

在本數(shù)據采集系統(tǒng)中，LK系列和LM系列的工作流程如下：

ì        LM系列PLC流程圖

圖4-1  LM系列PLC程序流程圖

ì        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：

程序語言標準化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六種編程語言。

內部器件變量化。定時器和計數(shù)器采用變量方式代替，實現(xiàn)無限點調用。

程序組織模塊化。方便進行程序的重用，閱讀和調試等，確保程序安全。

參數(shù)設定簡便化。可以對特殊的功能塊進行不同的參數(shù)設定以滿足使用要求。

編程監(jiān)控一體化。具有視圖和仿真調試功能，十分方便對程序進行編寫和調試。

從程序中可以看出所有數(shù)據的采集和存儲都是由LM系列PLC完成的。通過RS485進行詢問幀數(shù)據的發(fā)送，并對返回的數(shù)據進行CRC校驗判斷，若返回的數(shù)據不正確，則不進行數(shù)據存儲，只有返回數(shù)據正確時才將數(shù)據放到相應的寄存器中。

ì        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)據進行匯總放到連續(xù)的寄存器當中，其16M的數(shù)據存儲區(qū)可以輕易的存儲下所有LM中儀表的數(shù)據。 使用LK系列PLC的目的主要是優(yōu)化網絡結構，提高整套系統(tǒng)的通訊的可靠性和維護的簡易程度。

5       結束語

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