基于RS485和PLC的电力仪表监控程序设计

基于RS485和PLC的电力仪表监控程序设计

蔡亦汤

湛江市广业环保有限公司广东省湛江市524400

摘要：该文以湛江市麻章区污水处理厂电力仪表监控系统为例，采用S7-200PLC作为控制器，介绍RS485和PLC进行通讯监控现场端的电力仪表，分析了电力仪表MCM300与PLC之间通讯的硬件连接设计和程序设计，达到了提高麻章区污水处理厂中控控制系统的整体稳定性和可靠性的目的。

关键词：RS485；PLC；电力仪表；可靠性

1、引言

目前，一般的污水处理厂都有一套自控系统，该系统一般由由中央控制站、现场控制站和网络系统组成（如图一），能够对污水处理厂设备运行状态监控、仪表监测、故障报警以及数据处理等工作，特别现在污水处理厂都积极实施清洁生产措施，为了在保证生产管理要求的前提下，尽可能节能降耗，获得良好的技术经济指标，保证系统长期稳定高效地运行生产的稳定和高效，我们需要对自控系统的线电压、线电流,功率因数、有功功率、月耗电量，重要设备的电流电压等参数上传到中控系统，这样能更好及时调节工艺，从而达到节能降耗的目的。以湛江市麻章区污水处理厂电力仪表监控系统为例，采用S7-200PLC作为控制器，介绍RS485和PLC进行通讯监控现场端的电力仪表，分析了电力仪表MCM300与PLC之间通讯的硬件连接设计和程序设计。

4、通讯网络及程序设计

本系统采用了S7-200CN模块，采用RS485通讯，S7-200CN的PPI接口提供了强大的通讯功能。PPI通讯协议是西门子专为S7-200CN系列PLC开发的一个通讯协议。可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网，波特率为9.6kbit/s，19.2kbit/s和187.5kbit/s。S7-200CN系列CPU上集成的编程口同时就是PPI通讯联网接口。利用PPI通讯协议进行通讯非常简单方便，只用NETR和NETW两条语句即可进行数据信号的传递，不需额外再配置模块或软件[2]。

本电力仪表监控系统通讯网络采用分层、分布式结构，主网络采用以太网，现场通讯网络采用RS485总线，中间通过RS485与以太网完成高速数据交换，采集了进线柜、电容补偿柜、发电机控制柜、3台提升泵控制柜、3台鼓风机控制柜和3台回流泵控制柜的电压、电力、功率等参数，每个柜对于一个电力仪表地址，每个柜的RS485通讯线连接在一起，然后接至安装在低压配电间PLC柜的S7200模块的PPI接口。由于数据采集计算机与安装在各配电间的多功能电表距离较远，同时为了提高抗干扰性，本系统与中控系统的连接采用光纤以太网络，使系统的可靠性、通用性、可维护性、扩展性都较好。在上位机我们选择了“组态王”来开发电力仪表数据监控系统，操作平台采用WindowsXP。在设置多功能电表等设备时，首先设置通讯参数，如波特率、数据位、校验位、停止位，并虚拟串口及“组态王”软件中的设置参数相同，然后设置各台多功能电表和多功能电表模块的地址，同一条RS485线路上的设备地址不能相同，最后设置电压变比PT和电流变比CT值[3]。由于MODBUS/RTU协议的通用性，对于多功能电表，在“组态王”软件中选用PLC/莫迪康/MODBUS（RTU）设备即可。多功能电力仪表使用提供的一个MDOBUS/RTU寄存器地址表，如：地址0000存放A相电压数据。对于读取多功能电表的数据，对照表一可知“组态王”中相应的寄存器为4。

在多功能电力仪表MCM300与PLCS7200通讯时首先要初始化Modbus主站通信[4]，即是电力仪表的从站与PLCS7200主站的通讯，麻章区污水处理厂电力仪表从站共12个，初始化Modbus主站通信如图三。

图六进线柜电力仪表数据转化程序

5、结束语

湛江市麻章区污水处理厂电力仪表监控系统基于RS485和PLC设计是一种网络化、开放式、可扩展性好的实时能源管理系统，能及时了解污水厂的用电情况和各重要设备的电流等运行状态，至该系统投入运行后，一直以来运行稳定，提高了该污水厂的整体稳定性和可靠性，为企业的节能降耗提高实时监控手段，从而进一步优化能源综合管理，合理利用能量，具有一定的参考价值。

参考文献

[1]颜庭乔，仲跻高，徐伟．485总线在电能表使用中的常见问题及分析[J]．仪表技术，2004（3）：55-56

[2]郑晟，等．现代可编程控制器原理与应用．北京：科学出版社，2002

[3]北京亚控科技发展有限公司．6.5初级培训教材．北京亚控科技发展有限公司，2007

[4]西门子股份公司．S7-200可编程控制器系统手册．西门子股份公司，2005