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摘要：本文主要論述了臺達(dá)PLC和HMI以及各類擴(kuò)展模塊在某鐵路項(xiàng)目的電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，其中涉及電力信號采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、數(shù)據(jù)通訊、邏輯開關(guān)量控制等。

工控產(chǎn)品在大型自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用向來講究的是功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定、故障率低。而作為主控設(shè)備和上位機(jī)的PLC和HMI在其中更是起著舉足輕重的作用，分擔(dān)著整個(gè)控制系統(tǒng)中大部分的執(zhí)行和監(jiān)控任務(wù)。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，主控設(shè)備須根據(jù)系統(tǒng)中的電壓、電流、頻率等信號值對整個(gè)電力系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作進(jìn)行準(zhǔn)確控制、并由上位機(jī)對這些信號數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)分成兩個(gè)監(jiān)控柜:A柜和B柜，具體的電控配置如下表

A:		個(gè)數(shù)	B:		個(gè)數(shù)
DOP-A57CSTD	HMI	1	DVP20EH00R2	PLC	1
DVP20EH00R2	PLC	1	DVP08HM11N	PLC	1
DVP16HM11N	PLC	2	DVP16HM11N	PLC	1
DVP04AD-H2	PLC	6	DVP04AD-H2	PLC	8

1. 如圖1所示，在A屏和B屏上，PLC通過DI和AI模塊讀取眾多故障報(bào)警信號（開關(guān)量）和鐵路系統(tǒng)中的電流、電壓或頻率信號（模擬量A/D轉(zhuǎn)換）。例如下表

PLC接線端		告警條件	告警內(nèi)容	備注
X0	A屏1QF	1KM、2KM 切換正常，1QF斷開	A屏1QF斷開	m100
X1	A屏2QF	1KM、2KM 切換正常，2QF斷開	A屏2QF斷開	m101
X2	A屏3QF	1KM、2KM 切換正常，3QF斷開	A屏3QF斷開	m102
X3	A屏4QF	1KM、2KM 切換正常，4QF斷開	A屏4QF斷開	m103
X4	A屏5QF	1KM、2KM 切換正常，5QF斷開	A屏5QF斷開	m104

PLC內(nèi)部地址	名稱	額定值	報(bào)警上下限	接線通道
D200	一路輸入A相電壓D200	AC220V	170～260	CH1(04AD-1)
D201	一路輸入B相電壓D201	AC220V	170～260	CH2(04AD-1)
D202	一路輸入C相電壓D202	AC220V	170～260	CH3(04AD-1)
D203	一路輸入頻率D203	50HZ	45～55	CH4(04AD-1)
D204	二路輸入A相電壓D204	AC220V	170～260	CH1(04AD-2)
D205	二路輸入B相電壓	AC220V	170～260	CH2(04AD-2)
D206	二路輸入C相電壓	AC220V	170～260	CH3(04AD-2)
D207	二路輸入頻率	50HZ	45～55	CH4(04AD-2)

2. HMI通過COM1和COM2兩個(gè)RS232端口分別監(jiān)控A柜和B柜上的PLC，對系統(tǒng)中的電力信號進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，同時(shí)根據(jù)開關(guān)量信號輸入、利用宏指令實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行狀況的各類告警提示,并記錄歷史告警信息。如下圖:

3. 電力系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)控與操作是通過HMI來實(shí)現(xiàn)的，但同時(shí)系統(tǒng)中的這一系列參數(shù)也都必須傳輸?shù)絇C機(jī)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分類統(tǒng)計(jì)和顯示的功能。PC機(jī)端的數(shù)據(jù)采集軟件已經(jīng)由用戶開發(fā)好，無法更改，如下圖.

4. 該軟件的數(shù)據(jù)采集原則為“只收不發(fā)”，且僅接收符合一定協(xié)議的數(shù)據(jù)（參數(shù)格式必須為浮點(diǎn)數(shù)，以ASCII碼格式傳輸），其他格式的數(shù)據(jù)均無法采集和顯示。例如：

5. 這樣，在PLC這端就必須滿足幾點(diǎn)：浮點(diǎn)數(shù)、ASCII數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)只發(fā)不收。同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)采集軟件的數(shù)據(jù)格式定義，A柜和B柜中的參數(shù)必須進(jìn)行一定規(guī)則的組合分類；將重組后的數(shù)據(jù)發(fā)送到PC上，才算有效。否則要么造成PC端軟件采集不到正確數(shù)據(jù)，無法正常顯示；要么PLC端程序出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤。

--將組合整理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換城ASCII碼格式，并根據(jù)采集軟件所支持的協(xié)議格式加上“頭碼”、“命令字”、“校驗(yàn)和”、“尾碼”等。

--如圖1所示，A柜PLC通過RS485端口，使用RS指令將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC，同時(shí)將接收數(shù)據(jù)長度設(shè)為0，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)“只發(fā)不收”；由于數(shù)據(jù)長度非常長，而RS指令一次最多只能發(fā)送255字節(jié)；故需要分多次RS指令進(jìn)行發(fā)送。

--最后如圖2所示，只要PC端接收的數(shù)據(jù)符合自身的協(xié)議格式，數(shù)據(jù)采集軟件就會自動(dòng)在空白區(qū)域顯示出所接收到的數(shù)據(jù)，并在如“系統(tǒng)輸入模擬量數(shù)據(jù)”、“告警狀態(tài)”等數(shù)據(jù)區(qū)塊顯示出相應(yīng)電力參數(shù)值。

7. PLC中不斷重復(fù)上述數(shù)據(jù)采集動(dòng)作，就可以在PC機(jī)上實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)當(dāng)前的電力參數(shù)了。達(dá)到電力系統(tǒng)參數(shù)及時(shí)監(jiān)控和收集的效果。

該系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)周的調(diào)試和完善后得到客戶的滿意驗(yàn)收。總的來說，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大，HMI上的監(jiān)控頁面達(dá)到80多頁；為了保證HMI于PLC的通訊速度，一般單頁面上放的監(jiān)控裝置不宜太多。最大的難點(diǎn)在于將電力參數(shù)由PLC發(fā)給PC端采集軟件；由于數(shù)據(jù)量大，且協(xié)議格式復(fù)雜，所以在PLC程序中必須仔細(xì)編寫協(xié)議數(shù)據(jù)并嚴(yán)格安排每筆通訊數(shù)據(jù)的時(shí)序關(guān)系，防止數(shù)據(jù)錯(cuò)位或混亂。

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