和利时PLC在智能楼宇电量采集监控系统中的应用

摘  要
        电力监控系统对于整个配电网络非常重要。智能型电力仪表是电力监控中不可或缺的设备，可以进行三相电量的测试和行显示，具有能量累积、电力品质分析和故障报警等功能，并且还可以实现远程数据采集与控制功能。采用基于和利时LM系列PLC的电力监控系统，通过通讯的方式实现对所有现场电力监控仪表数据的采集和设定。通过DP网络将数据上传到LK系列PLC监控站，再由LK系列PLC通过工业以太网与上位计算机进行通讯，实现对所有电力数据的集中监视和控制。

1 引言
        配电室作为智能建筑系统的电力中心，向整栋大楼提供照明、消防、公用设备及办公设备的用电。智能型电力仪表就是可以对整个供电网络进行测量，分析及显示的仪器。由于智能建筑的供电网络很庞大，所以使用的智能型电力仪表数量也比较多。这就需要一套可靠的监控系统与所有的智能仪表进行数据交换，实现对整个配电网络进行监控，从而实现电力的故障报警和优化管理。
        基于和利时LK系列PLC和LM系列PLC的电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，具有可靠性高、自由通讯数据通讯量大和通讯编程灵活等特点，受到了用户的好评。电量采集系统的所采集的数据包括频率、相电压、线电压、相电流、线电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、绝对有功电度和绝对无功电度等。其中LM系列PLC采用自由口通讯与所有的智能电力仪表进行通讯，并实现对仪表数据的储存和上传。LK系列PLC完成对所有LM系列PLC中仪表数据的统计和汇总，最后通过以太网将数据传送到上位监控计算机，实现对全部供电系统状态的监视。

2 智能楼宇电量采集监控柜硬件配置
        电量采集系统由以LK和LM系列PLC为核心的通讯机柜组成。电量采集监控柜硬件配置如图1所示，包括1套LK系列PLC和10套LM系列PLC。每套LM系列PLC均有一个RS485接口和一个PROFIBUS-DP接口，其通过RS485串口与智能仪表进行通讯，再通过PROFIBUS-DP总线将仪表数据传送到LK系列PLC中。LK系列PLC通过以太网通讯将汇总的配电室内的所有数据传送到上位监控计算机。以生产楼电量监控系统为例，电量采集监控柜的PLC硬件配置如表1所示。

图1  电量采集监控柜硬件配置

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3 智能楼宇电量采集监控系统结构设计
        智能楼宇电量采集监控系统结构示意图如图2所示。由于需要采集的仪表数量很多，且每块仪表读取的数据量大，所以采用多套LM系列PLC与仪表连接进行数据采集。LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通讯功能，可以针对仪表支持的协议自由进行编程，参数的设定和更改都很方便。LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-DP和MODBUS TCP以太网通讯，可以方便的与LM系列PLC和上位计算机进行连接。使用LK系列PLC汇总LM系列PLC读取的数据，可以大大优化网络结构。

图2  电量采集监控系统结构示意图

4 智能楼宇电量采集监控系统软件设计

        LM系列PLC和LK系列PLC使用PowerPro编程软件进行程序编写。PowerPro编程软件的功能全面，具有如下特点：
        （1）程序语言标准化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六种编程语言。
        （2）内部器件变量化。定时器和计数器采用变量方式代替，实现无限点调用。
        （3）程序组织模块化。方便进行程序的重用，阅读和调试等，确保程序安全。
        （4）参数设定简便化。可以对特殊的功能块进行不同的参数设定以满足使用要求。
        （5）编程监控一体化。具有视图和仿真调试功能，十分方便对程序进行编写和调试。

        电量采集监控系统的数据采集和存储由LM系列PLC完成的。LM系列PLC的程序流程图如图3所示，通过RS485进行数据发送，并对返回数据进行CRC校验。如果返回数据不正确，则不进行数据存储。只有返回数据正确时，才将数据存放到相应的寄存器中。

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图3  LM系列PLC的程序流程图

        LK系列PLC的程序流程图如图4所示。LK系列PLC将所有的仪表数据进行汇总，并存放到连续的寄存器当中，其16M的数据存储区可以轻易地存储所有LM中仪表的数据。使用LK系列PLC的主要目的是对网络结构进行优化，从而提高整套系统的通讯可靠性和维护简易程度。

图4  LK系列PLC的程序流程图

5 结束语
        基于和利时LM系列PLC和LK系列PLC的电量采集监控系统具有强大的可靠性和数据设置灵活性，其丰富的通讯接口实现了对所有电力仪表数据的采集，使得整个楼宇的电力系统得到了充分的监视和管理。

参考文献
        [ 1 ]  杨帮文，郑金吾; 新型电力专用仪器仪表应用手册[J].机械工业出版社
        [ 2 ]  安思群，电气仪表工程安装调试与维护技术实用手册[J].北京华清书城
        [ 3 ]  任致程，周中; 电力电测数字仪表原理与应用指南[M].中国电力出版社

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