基于T-910PLC及虛擬儀器技術(shù)的電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘要：采用T910PLC單機(jī)為硬件基礎(chǔ)、組態(tài)軟件LABVIEW為軟件基礎(chǔ)，使用常用的MODBUS協(xié)議作為橋梁開發(fā)一套某電站電力監(jiān)控系統(tǒng)，以監(jiān)控電站電力運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：騰控T910、PLC、MODBUS、電力監(jiān)控系統(tǒng)、LABVIEW

一、 前言

近年來，隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水平的飛速發(fā)展，為保障電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行和獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，電力部門所要求監(jiān)測的參數(shù)種類越來越多。而傳統(tǒng)的人工測量和測量儀器在對被測參數(shù)的采集、分析、評估等各個方面都存在著嚴(yán)重的不足，因此，為了滿足現(xiàn)有電力部門的需求和著眼于未來的發(fā)展需要，迫切需要出現(xiàn)一種高效、準(zhǔn)確替代手段。而伴隨著工用PLC技術(shù)的發(fā)展,PLC越來越強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力以及邏輯判斷能力為解決這個問題提供了新的辦法。

以往在工程實踐當(dāng)中，多選用西門子、松下、三菱等國外產(chǎn)品，但是其價格昂貴，維護(hù)成本過高，往往令企業(yè)望塵莫及。近年來，隨著我國工業(yè)發(fā)展水平的提高，一批優(yōu)秀的國產(chǎn)PLC應(yīng)運(yùn)而生，其中騰控T9系列產(chǎn)品就是代表之一。

二、 關(guān)于騰控T-910PLC

T-910可編程控制器是北京騰控科技有限公司T9系列PLC其中一款產(chǎn)品，使用最大頻率72MHz的ARM工業(yè)級CPU，外擴(kuò)32M SDRAM和4M FLASH，嵌入式操作系統(tǒng)，2M用戶程序存儲區(qū)和2M用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)。編程軟件使用KW MULTIPROG，通過以太網(wǎng)下載程序，另有3路RS232/485接口。T-910集成12路DI、8路DO、8路AI、2路AO、2路高速脈沖計數(shù)、24V直流輸出于一體。單臺模塊即可靈活應(yīng)用于各種小型工業(yè)自動控制場合。

騰控T9系列PLC具有單機(jī)輸入/輸出端口類型全、數(shù)量多、配置標(biāo)準(zhǔn)等特點。特別是模擬量輸入端口數(shù)量和信號輸入標(biāo)準(zhǔn)恰能滿足現(xiàn)場需要。而且支持MODBUS協(xié)議方便用戶通過第三方軟件對其進(jìn)行操作，用戶組網(wǎng)選擇性強(qiáng)。

三、 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

該系統(tǒng)是某研究所所使用，對系統(tǒng)穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性要求比較高，采用騰控T-910PLC作為中間橋梁，采集電力儀表中的電力參數(shù)，包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電量參數(shù)，而且還可以檢測到開關(guān)運(yùn)行、故障狀態(tài)、工作位置信號。重要的是使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊，有較高的通訊效率及穩(wěn)定性，并且使用技術(shù)成熟的Modbus協(xié)議，不易出現(xiàn)錯誤，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的幫助。

四、 硬件配置

各裝置安裝于該電站電力控制室內(nèi)，主要由T-910PLC、電力儀表、計算機(jī)、RS485數(shù)據(jù)線組成。根據(jù)各單元的資源情況和對終端功能的要求，完成硬件電路連接的設(shè)計如圖1所示。

PLC硬件端口[2]使用情況為：

AI(0-5)：8路模擬量輸入。分別接入現(xiàn)場測量變送器輸出的電流(Ia、Ib、Ic)、電壓（Uab、Ubc），電流0-20mA，電壓0-5V。

DI0(I0.0-I0.2)：分別連接電力儀表的開關(guān)運(yùn)行、故障狀態(tài)、工作位置信號I0.0為開關(guān)運(yùn)行信號，I0.1為故障狀態(tài)、I0.2定義為工作位置。

COM1：數(shù)傳通道，與計算機(jī)RS485 PCI卡連接。

DIP開關(guān)：站號設(shè)置。

五、 軟件設(shè)計

1. Modbus通信協(xié)議

Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。

Modbus可分為兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。使用何種模式由用戶自行選擇，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗方式等）。在配置每個控制器的時候，同一個Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。由于該系統(tǒng)使用RTU模式，在這里簡單介紹一下RTU模式下的數(shù)據(jù)幀。

其消息幀的數(shù)據(jù)格式如下表所示。

表1  RTU消息幀

起始位與結(jié)束位用于標(biāo)識數(shù)據(jù)長度，地址碼為預(yù)讀寄存器起始地址，數(shù)據(jù)區(qū)就是采集數(shù)據(jù)信息或采集到的數(shù)據(jù)，CRC校驗碼用于檢驗數(shù)據(jù)的正確性。

2. 虛擬儀器技術(shù)

虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活