摘 要 ：智能型電力儀表是電力監控中不可或缺的設備，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、并集合數字輸入、輸出和網(wǎng)絡(luò )于一身，以實(shí)現遠程數據采集與控制。電力監控系統對于整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò )尤其重要。采用基于和利時(shí)公司LM PLC的電力監控系統，可通過(guò)通訊的方式實(shí)現對所有現場(chǎng)電力監控儀表數據的采集和設定，通過(guò)DP網(wǎng)絡(luò )將數據上傳到LK PLC監控站，再由LK PLC通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與上位計算機進(jìn)行通訊，實(shí)現對所有電力數據的集中監視和控制。

    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(gè)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(jìn)行數據交換，實(shí)現對整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行監控，從而實(shí)現電力的故障報警和優(yōu)化管理。

    使用和利時(shí)LK系列和LM系列PLC的電量采集系統因其可靠性高、自由通訊數據通訊量大、通訊編程靈活而得到采用。

    電量采集系統實(shí)現了對電力儀表中各個(gè)數據的采集功能，數據包括頻率、相電壓、線(xiàn)電壓、相(線(xiàn))電流、有功/無(wú)功/視在功率、功率因數、絕對有功電度和絕對無(wú)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(shí)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，最后通過(guò)以太網(wǎng)將數據傳送到上位監控計算機，實(shí)現對全部供電系統狀態(tài)的監視。

    2 系統設計

    電力采集系統一般由以L(fǎng)K和LM系列PLC為核心的通訊機柜組成。系統裝置如圖2-1所示。電力監控柜里配置有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(gè)RS485接口和一個(gè)PROFIBUS-DP接口，其通過(guò)RS485串口與智能儀表進(jìn)行通訊，再通過(guò)PROFIBUS-DP總線(xiàn)將讀上來(lái)的儀表數據傳送到LK系列PLC中。LK系列PLC通過(guò)以太網(wǎng)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。

                
                                   圖 1 電力采集系統組成

    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(jìn)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(xié)議自由進(jìn)行編程，參數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(jìn)行主站編程。LK系列PLC擁有16M的數據存儲空間，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讀取的數據大大優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò )結構。

                   
                              圖 2 電力采集系統結構示意圖

   3 PLC硬件配置 

    以生產(chǎn)樓電量監控系統為例，使用的PLC設備如下：

   表 1 PLC設備清單
   
   4 PLC工作流程

    在本數據采集系統中，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(yǔ)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(xiě)。PowerPro2.1.3B編程軟件具有十分全面的功能：

    程序語(yǔ)言標準化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六種編程語(yǔ)言。

    內部器件變量化。定時(shí)器和計數器采用變量方式代替，實(shí)現無(wú)限點(diǎn)調用。

    程序組織模塊化。方便進(jìn)行程序的重用，閱讀和調試等，確保程序安全。

    參數設定簡(jiǎn)便化。可以對特殊的功能塊進(jìn)行不同的參數設定以滿(mǎn)足使用要求。

    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(jìn)行編寫(xiě)和調試。

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

     LK系列PLC流程圖

                           
                          圖7 LK系列PLC程序流程圖

    LK系列PLC將所有的儀表數據進(jìn)行匯總放到連續的寄存器當中，其16M的數據存儲區可以輕易的存儲下所有LM中儀表的數據。 使用LK系列PLC的目的主要是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )結構，提高整套系統的通訊的可靠性和維護的簡(jiǎn)易程度。

    5 結束語(yǔ)

    基于和利時(shí)LM和LK系列PLC的電力儀表數據采集系統，憑借其強大的可靠性，數據設置的靈活性和豐富的通訊接口實(shí)現了對所有電力儀表數據的采集，使得整個(gè)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; 新型電力專(zhuān)用儀器儀表應用手冊[J].機械工業(yè)出版社

    [ 2 ] 安思群，電氣儀表工程安裝調試與維護技術(shù)實(shí)用手冊[J].北京華清書(shū)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

    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(dòng)控制，現任北京和利時(shí)自動(dòng)化驅動(dòng)技術(shù)有限公司區域技術(shù)支持。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第九期