北京和利时智能技术有限公司

    摘 要 ：智能型电力仪表是电力监控中不可或缺的设备，它可以进行三相电量的测试并进行显示、进行能量累积、电力品质分析、故障报警、并集合数字输入、输出和网络于一身，以实现远程数据采集与控制。电力监控系统对于整个配电网络尤其重要。采用基于和利时公司LM PLC的电力监控系统，可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 PLC监控站，再由LK 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。

    关键词 LM PLC；LK PLC；智能电力仪表

    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。

    使用和利时LK系列和LM系列PLC的电量采集系统因其可靠性高、自由通讯数据通讯量大、通讯编程灵活而得到采用。

    电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，数据包括频率、相电压、线电压、相(线)电流、有功/无功/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使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 系统设计

    电力采集系统一般由以LK和LM系列PLC为核心的通讯机柜组成。系统装置如图2-1所示。电力监控柜里配置有1套LK系列PLC，10套LM系列PLC及电源。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总线将读上来的仪表数据传送到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。

                
                                   图 1 电力采集系统组成

    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，在此针对仪表支持的MODBUS RTU协议进行主站编程。LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-DP和以太网(MODBUS TCP)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读取的数据大大优化了网络结构。

                   
                              图 2 电力采集系统结构示意图

   3 PLC硬件配置 

    以生产楼电量监控系统为例，使用的PLC设备如下：

   表 1 PLC设备清单
   
   4 PLC工作流程

    在本数据采集系统中，LK系列和LM系列的工作流程如下：

    LM系列PLC流程图
   
                      
                                图3 LM系列PLC程序流程图
      
    LM系列PLC梯形图（LD）语言程序
  
               
                                   图4 LM系列PLC程序
   
               
                                 图5 LM系列PLC程序
              
               
                                    图6 LM系列PLC程序

    LM系列PLC使用PowerPro2.1.3B编程软件进行程序编写。PowerPro2.1.3B编程软件具有十分全面的功能：

    程序语言标准化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六种编程语言。

    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。

    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。

    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。

    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。

    从程序中可以看出所有数据的采集和存储都是由LM系列PLC完成的。通过RS485进行询问帧数据的发送，并对返回的数据进行CRC校验判断，若返回的数据不正确，则不进行数据存储，只有返回数据正确时才将数据放到相应的寄存器中。

     LK系列PLC流程图

                           
                          图7 LK系列PLC程序流程图

    LK系列PLC将所有的仪表数据进行汇总放到连续的寄存器当中，其16M的数据存储区可以轻易的存储下所有LM中仪表的数据。 使用LK系列PLC的目的主要是优化网络结构，提高整套系统的通讯的可靠性和维护的简易程度。

    5 结束语

    基于和利时LM和LK系列PLC的电力仪表数据采集系统，凭借其强大的可靠性，数据设置的灵活性和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

    王岩，北京联合大学毕业，学士学位，研究方向为自动控制，现任北京和利时自动化驱动技术有限公司区域技术支持。

    摘自《自动化博览》2011年第九期