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摘要：本文主要論述了台達PLC和HMI以及各類擴展模塊在某鐵路項目的電力監控係統中的應用，其中涉及電力信號采集、數據運算處理、數據通訊、邏輯開關量控製等。
關鍵詞：數據采集、浮點數、ASCII碼、報警、RS通訊。
一、引言
工控產品在大型自動化控製係統中的應用向來講究的是功能強大、性能穩定、故障率低。而作為主控設備和上位機的PLC和HMI在其中更是起著舉足輕重的作用，分擔著整個控製係統中大部分的執行和監控任務。在電力監控係統中，主控設備須根據係統中的電壓、電流、頻率等信號值對整個電力係統中執行機構的動作進行準確控製、並由上位機對這些信號數據進行實時監控。
二、係統構架：
1， 整個監控係統分成兩個監控櫃:A櫃和B櫃，具體的電控配置如下表
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A: |
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個數 |
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B: |
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個數 |
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DOP-A57CSTD |
HMI |
1 |
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DVP20EH00R2 |
PLC |
1 |
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DVP20EH00R2 |
PLC |
1 |
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DVP08HM11N |
PLC |
1 |
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DVP16HM11N |
PLC |
2 |
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DVP16HM11N |
PLC |
1 |
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DVP04AD-H2 |
PLC |
6 |
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DVP04AD-H2 |
PLC |
8 |
監控係統工作原理示意圖
三、控製係統說明：
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警信號（開關量）和鐵路係統中的電流、電壓或頻率信號（模擬量A/D轉換）。例如下表
告警信號
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PLC接線端 |
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告警條件 |
告警內容 |
備注 |
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X0 |
A屏1QF |
1KM、2KM 切換正常，1QF斷開 |
A屏1QF斷開 |
m100 |
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X1 |
A屏2QF |
1KM、2KM 切換正常，2QF斷開 |
A屏2QF斷開 |
m101 |
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X2 |
A屏3QF |
1KM、2KM 切換正常，3QF斷開 |
A屏3QF斷開 |
m102 |
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X3 |
A屏4QF |
1KM、2KM 切換正常，4QF斷開 |
A屏4QF斷開 |
m103 |
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X4 |
A屏5QF |
1KM、2KM 切換正常，5QF斷開 |
A屏5QF斷開 |
m104 |
電力參數信號：
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PLC內部地址 |
名稱 |
額定值 |
報警上下限 |
接線通道 |
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D200 |
一路輸入A相電壓D200 |
AC220V |
170～260 |
CH1(04AD-1) |
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D201 |
一路輸入B相電壓D201 |
AC220V |
170～260 |
CH2(04AD-1) |
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D202 |
一路輸入C相電壓D202 |
AC220V |
170～260 |
CH3(04AD-1) |
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D203 |
一路輸入頻率D203 |
50HZ |
45～55 |
CH4(04AD-1) |
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D204 |
二路輸入A相電壓D204 |
AC220V |
170～260 |
CH1(04AD-2) |
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D205 |
二路輸入B相電壓 |
AC220V |
170～260 |
CH2(04AD-2) |
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D206 |
二路輸入C相電壓 |
AC220V |
170～260 |
CH3(04AD-2) |
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D207 |
二路輸入頻率 |
50HZ |
45～55 |
CH4(04AD-2) |
2. HMI通過COM1和COM2兩個RS232端口分別監控A櫃和B櫃上的PLC，對係統中的電力信號進行實時的監控，同時根據開關量信號輸入、利用宏指令實現對係統運行狀況的各類告警提示,並記錄曆史告警信息。如下圖:
3. 電力係統現場監控與操作是通過HMI來實現的，但同時係統中的這一係列參數也都必須傳輸到PC機上，實現數據采集、分類統計和顯示的功能。PC機端的數據采集軟件已經由用戶開發好，無法更改，如下圖.
4. 該軟件的數據采集原則為“隻收不發”，且僅接收符合一定協議的數據（參數格式必須為浮點數，以ASCII碼格式傳輸），其他格式的數據均無法采集和顯示。例如：
5. 這樣，在PLC這端就必須滿足幾點：浮點數、ASCII數據轉換、數據隻發不收。同時根據數據采集軟件的數據格式定義，A櫃和B櫃中的參數必須進行一定規則的組合分類；將重組後的數據發送到PC上，才算有效。否則要麼造成PC端軟件采集不到正確數據，無法正常顯示；要麼PLC端程序出現通訊錯誤。
6. 根據上述的特點，決定采取以下方式進行數據采集：
--如圖1所示，A櫃PLC先通過RS485端口以MODBUS協議通訊方式讀取B櫃PLC內的相關參數。
--在A櫃PLC中，將A櫃和B櫃中的相關電力參數轉換為浮點數並進行重新組合。
浮點數轉換：
高低字節交換：
--將組合整理後的數據轉換城ASCII碼格式，並根據采集軟件所支持的協議格式加上“頭碼”、“命令字”、“校驗和”、“尾碼”等。
--如圖1所示，A櫃PLC通過RS485端口，使用RS指令將數據發送給PC，同時將接收數據長度設為0，實現數據“隻發不收”；由於數據長度非常長，而RS指令一次最多隻能發送255字節；故需要分多次RS指令進行發送。
--最後如圖2所示，隻要PC端接收的數據符合自身的協議格式，數據采集軟件就會自動在空白區域顯示出所接收到的數據，並在如“係統輸入模擬量數據”、“告警狀態”等數據區塊顯示出相應電力參數值。
7. PLC中不斷重複上述數據采集動作，就可以在PC機上實時顯示係統當前的電力參數了。達到電力係統參數及時監控和收集的效果。
四、小結
該係統經過數周的調試和完善後得到客戶的滿意驗收。總的來說，該係統數據量大，HMI上的監控頁麵達到80多頁；為了保證HMI於PLC的通訊速度，一般單頁麵上放的監控裝置不宜太多。最大的難點在於將電力參數由PLC發給PC端采集軟件；由於數據量大，且協議格式複雜，所以在PLC程序中必須仔細編寫協議數據並嚴格安排每筆通訊數據的時序關係，防止數據錯位或混亂。
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