和利時PLC在智能樓宇電量采集監控系統中的應用

2012年07月11日 14:51

　　摘要：電力監控系統對于整個配電網絡非常重要。智能型電力儀表是電力監控中*的設備，可以進行三相電量的測試和行顯示，具有能量累積、電力品質分析和故障報警等功能，并且還可以實現遠程數據采集與控制功能。采用基于和利時LM系列PLC的電力監控系統，通過通訊的方式實現對所有現場電力監控儀表數據的采集和設定。通過DP網絡將數據上傳到LK系列PLC監控站，再由LK系列PLC通過工業以太網與上位計算機進行通訊，實現對所有電力數據的集中監視和控制。
　　
　　關鍵詞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量也比較多。這就需要一套可靠的監控系統與所有的智能儀表進行數據交換，實現對整個配電網絡進行監控，從而實現電力的故障報警和優化管理。
　　
　　基于和利時LK系列PLC和LM系列PLC的電量采集系統實現了對電力儀表中各個數據的采集功能，具有可靠性高、自由通訊數據通訊量大和通訊編程靈活等特點，受到了用戶的好評。電量采集系統的所采集的數據包括頻率、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、有功電度和無功電度等。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，并實現對儀表數據的儲存和上傳。LK系列PLC完成對所有LM系列PLC中儀表數據的統計和匯總，zui后通過以太網將數據傳送到上位監控計算機，實現對全部供電系統狀態的監視。
　　
　　2、智能樓宇電量采集監控柜硬件配置
　　
　　電量采集系統由以LK和LM系列PLC為核心的通訊機柜組成。電量采集監控柜硬件配置如圖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據傳送到上位監控計算機。以生產樓電量監控系統為例，電量采集監控柜的PLC硬件配置如表1所示。

　　圖1電量采集監控柜硬件配置

　　表1PLC設備清單

序號	PLC型號	型號說明	數量
1	LK205	CPU模塊，266MHZ，程序8MB，數據16MB+1MB掉電保持區，支持以太網，PROFIBUS-DP，串口（RS232和RS485）通訊	1
2	LK231	PROFIBUS-DP通信接口模塊	1
3	LK101	本地背板，單CPU插槽，10槽，集成一個以太網口，PROFIBUS-DP接口和兩個串口	1
4	LK910	24VDC電源，為LK系列PLC供電	1
5	LM3109	CPU模塊，自帶24DI，16繼電器DO，RS232和RS485串口，220VAC供電	10
6	LM3401	PROFIBUS-DP從站通訊模塊	10

　　　　3、智能樓宇電量采集監控系統結構設計
　　
　　智能樓宇電量采集監控系統結構示意圖如圖2所示。由于需要采集的儀表數量很多，且每塊儀表讀取的數據量大，所以采用多套LM系列PLC與儀表連接進行數據采集。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議自由進行編程，參數的設定和更改都很方便。LK系列PLC擁有16M的數據存儲空間，支持PROFIBUS-DP和MODBUSTCP以太網通訊，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讀取的數據，可以大大優化網絡結構。

　　圖2電量采集監控系統結構示意圖

　　
　　4、智能樓宇電量采集監控系統軟件設計
　　
　　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）程序語言標準化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六種編程語言。
　　
　　（2）內部器件變量化。定時器和計數器采用變量方式代替，實現無限點調用。
　　
　　（3）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。
　　
　　（4）參數設定簡便化。可以對特殊的功能塊進行不同的參數設定以滿足使用要求。
　　
　　（5）編程監控一體化。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。
　　
　　電量采集監控系統的數據采集和存儲由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進行數據發送，并對返回數據進行CRC校驗。如果返回數據不正確，則不進行數據存儲。只有返回數據正確時，才將數據存放到相應的寄存器中。

　　圖3LM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將所有的儀表數據進行匯總，并存放到連續的寄存器當中，其16M的數據存儲區可以輕易地存儲所有LM中儀表的數據。使用LK系列PLC的主要目的是對網絡結構進行優化，從而提高整套系統的通訊可靠性和維護簡易程度。

　　圖4LK系列PLC的程序流程圖

　　
　　5、結束語
　　
　　基于和利時LM系列PLC和LK系列PLC的電量采集監控系統具有強大的可靠性和數據設置靈活性，其豐富的通訊接口實現了對所有電力儀表數據的采集，使得整個樓宇的電力系統得到了充分的監視和管理。
　　
　　參考文獻
　　
　　[1]楊幫文，鄭金吾;新型電力儀器儀表應用手冊[J].機械工業出版社
　　
　　[2]安思群，電氣儀表工程安裝調試與維護技術實用手冊[J].北京華清書城
　　
　　[3]任致程，周中;電力電測數字儀表原理與應用指南[M].中國電力出版社
　　
　　作者簡介：王巖，北京聯合大學畢業，學士學位，研究方向為自動控制，現任北京和利時自動化驅動技術有限公司區域。

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