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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技術支持。
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、并集合數字輸入、輸出和網絡于一身，以實現遠程數據采集與控制。電力監控系統對于整個配電網絡尤其重要。采用基于和利時公司LM PLC的電力監控系統，可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 PLC監控站，再由LK 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 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。
使用和利時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。
電量采集系統實現了對電力儀表中各個數據的采集功能，數據包括頻率、相電壓、線電壓、相(線)電流、有功/無功/視在功率、功率因數、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 系統設計
電力采集系統一般由以LK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。
圖 2-1 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，在此針對儀表支持的MODBUS RTU協議進行主站編程。LK系列PLC擁有16M的數據存儲空間，支持PROFIBUS-DP和以太網(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讀取的數據大大優化了網絡結構。
圖 2-2 電力采集系統結構示意圖
3 PLC硬件配置
以生產樓電量監控系統為例，使用的PLC設備如下：
表 3-1 PLC設備清單
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序號 |
PLC型號 |
型號說明 |
數量 |
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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 |
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2 |
LK231 |
PROFIBUS-DP通信接口模塊 |
1 |
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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 |
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4 |
LK910 |
24VDC電源，為LK系列PLC供電 |
1 |
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5 |
LM3109 |
CPU模塊，自帶24DI，16繼電器DO，RS232和RS485串口，220VAC供電 |
10 |
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6 |
LM3401 |
PROFIBUS-DP從站通訊模塊 |
10 |
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：
 LM系列PLC流程圖
圖4-1 LM系列PLC程序流程圖
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。定時器和計數器采用變量方式代替，實現無限點調用。
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。
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。
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RS485進行詢問幀數據的發送，并對返回的數據進行CRC校驗判斷，若返回的數據不正確，則不進行數據存儲，只有返回數據正確時才將數據放到相應的寄存器中。
LK系列PLC流程圖
圖4-5 LK系列PLC程序流程圖
LK系列PLC將所有的儀表數據進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的目的主要是優化網絡結構，提高整套系統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; 新型電力專用儀器儀表應用手冊[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
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