和利時PLC在智能樓宇電量采集監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

　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(wǎng)絡進行測量，分析及顯示的儀器。由于智能建筑的供電網(wǎng)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(jù)交換，實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)絡進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)電力的故障報警和優(yōu)化管理。
　　基于和利時LK系列PLC和LM系列PLC的電量采集系統(tǒng)實現(xiàn)了對電力儀表中各個數(shù)據(jù)的采集功能，具有可靠性高、自由通訊數(shù)據(jù)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(tǒng)的所采集的數(shù)據(jù)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(shù)、絕對有功電度和絕對無功電度等。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(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 智能樓宇電量采集監(jiān)控柜硬件配置
　　電量采集系統(tǒng)由以LK和LM系列PLC為核心的通訊機柜組成。電量采集監(jiān)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(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。以生產(chǎn)樓電量監(jiān)控系統(tǒng)為例，電量采集監(jiān)控柜的PLC硬件配置如表1所示。

圖1  電量采集監(jiān)控柜硬件配置

　　表1  PLC設備清單
　

　　3 智能樓宇電量采集監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
　　智能樓宇電量采集監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。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)議自由進行編程，參數(shù)的設定和更改都很方便。LK系列PLC擁有16M的數(shù)據(jù)存儲空間，支持PROFIBUS-DP和MODBUS TCP以太網(wǎng)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(jù)，可以大大優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

圖2  電量采集監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

　　4 智能樓宇電量采集監(jiān)控系統(tǒng)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：
　?。?）程序語言標準化。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。方便進行程序的重用，閱讀和調(diào)試等，確保程序安全。
　?。?）參數(shù)設定簡便化?？梢詫μ厥獾墓δ軌K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(diào)試功能，十分方便對程序進行編寫和調(diào)試。
　　電量采集監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)發(fā)送，并對返回數(shù)據(jù)進行CRC校驗。如果返回數(shù)據(jù)不正確，則不進行數(shù)據(jù)存儲。只有返回數(shù)據(jù)正確時，才將數(shù)據(jù)存放到相應的寄存器中。

圖3  LM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(shù)據(jù)進行匯總，并存放到連續(xù)的寄存器當中，其16M的數(shù)據(jù)存儲區(qū)可以輕易地存儲所有LM中儀表的數(shù)據(jù)。使用LK系列PLC的主要目的是對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從而提高整套系統(tǒng)的通訊可靠性和維護簡易程度。

圖4  LK系列PLC的程序流程圖

　　5 結(jié)束語
　　基于和利時LM系列PLC和LK系列PLC的電量采集監(jiān)控系統(tǒng)具有強大的可靠性和數(shù)據(jù)設置靈活性，其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
　　[ 1 ]  楊幫文，鄭金吾; 新型電力專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(diào)試與維護技術(shù)實用手冊[J].北京華清書城
　　[ 3 ]  任致程，周中; 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M].中國電力出版社
　　作者簡介：王巖，北京聯(lián)合大學畢業(yè)，學士學位，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。