李友堂++李佳茜++孟凡強++張亮

摘 要基于傳統(tǒng)電量監(jiān)測模式的缺陷，本文設(shè)計了一套以S7-200 SMART PLC為主站控制核心，以EPC-9033智能監(jiān)測模塊為從站的新型電量檢測系統(tǒng)。本系統(tǒng)主/從站之間利用Modbus協(xié)議組成通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了多模塊之間的輪詢通信。而控制器與PC機之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通信，優(yōu)化了通信方式。上位機利用西門子公司的WinCC組態(tài)軟件編寫制作了優(yōu)良的人機交互界面。本系統(tǒng)是綜合了現(xiàn)代計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)以及WinCC用戶系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的電量監(jiān)測系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】Modbus通信 WinCC 智能監(jiān)測 遠(yuǎn)程

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)以小型異步電動機作為用電設(shè)備，進(jìn)而研究整個電路網(wǎng)絡(luò)中各電量參數(shù)的監(jiān)測問題。該系統(tǒng)下位機以S7-200 SMART PLC為主站，多臺EPC-9033智能監(jiān)測模塊為從站，主/從站之間通過Modbus RTU通信協(xié)議完成通信，利用step 7 smart 軟件編寫網(wǎng)絡(luò)配置，實現(xiàn)PLC與多臺EPC-9033智能模塊之間的輪詢功能與數(shù)據(jù)傳輸；控制器與PC機之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)了電量的遠(yuǎn)程監(jiān)測，降低了設(shè)計成本；同時上位機采用西門子公司的WinCC組態(tài)軟件編寫了優(yōu)良的人機交互界面，實現(xiàn)了對監(jiān)測值的實時可視化處理，歸檔處理以及歷史數(shù)據(jù)查詢報表打印與報警等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)中每個用電設(shè)備配有一個智能監(jiān)測模塊，該模塊可監(jiān)測讀取電網(wǎng)中各電量參數(shù)。設(shè)置模塊通信方式選擇Modbus RTU通信協(xié)議，設(shè)置模塊通信地址為1、2、3、…，以及選擇傳輸波特率為9600bit/s，并以RS-485接線方式連接控制器PLC與監(jiān)測模塊。利用上位機step 7 smart 軟件編寫網(wǎng)絡(luò)配置，如圖2為模塊通信參數(shù)程序設(shè)置，最終完成主從站之間的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

3 人機交互界面設(shè)計

該系統(tǒng)上位機采用西門子公司W(wǎng)inCC組態(tài)軟件設(shè)計。監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)由監(jiān)測模塊傳入控制器PLC中，利用PC ACCESS軟件可以實現(xiàn)S7-200 SMART PLC中數(shù)據(jù)與WinCC的連接。如圖3所示，WinCC組態(tài)軟件可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)人機交互界面的制作，同時通過該上位機軟件可以進(jìn)行過程值歸檔、歷史數(shù)據(jù)查詢、實時曲線顯示、歷史曲線顯示、系統(tǒng)報警、報表打印等功能的操作。

由下位機傳入的數(shù)據(jù)，利用WinCC內(nèi)置控件對其完成歸檔處理，可以人為確定歸檔周期（例如一個星期或一個月）?？筛鶕?jù)實際需要利用WinCC內(nèi)置工具對傳入數(shù)據(jù)曲線化處理，進(jìn)行可視化分析。

在整個設(shè)備運行過程中，不可或缺的一個環(huán)節(jié)便是報警系統(tǒng)的設(shè)置。而在該設(shè)計中利用WinCC內(nèi)置工具對各用電設(shè)備的電量參數(shù)進(jìn)行了實時監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測值超出安全值范圍時，監(jiān)測畫面能及時顯示當(dāng)前的電量參數(shù)值，并顯示紅色畫面預(yù)示報警，當(dāng)系統(tǒng)正常運行時該系統(tǒng)顯示綠色畫面，以示系統(tǒng)正常運行。

為了方便企業(yè)工作人員對設(shè)備用電量的管理，該系統(tǒng)上位機界面中添加了數(shù)據(jù)查詢功能?？筛鶕?jù)工作人員的實際統(tǒng)計要求，如按照時間段、用電量大小進(jìn)行查詢等等，用VB腳本編寫數(shù)據(jù)查詢的程序，將存儲在數(shù)據(jù)庫中符合條件的數(shù)據(jù)查詢出來，并通過WinCC圖形編輯器中的MSFlexGrid控件顯示出來。根據(jù)實際生產(chǎn)生活需要，該項目中利用WinCC內(nèi)置控件將歸檔的歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel表格中，可分別組態(tài)布局、以表格或圖形方式統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從而完成報表設(shè)計，最終實現(xiàn)報表打印功能。

4 結(jié)束語

本設(shè)計利用Modbus通信協(xié)議組成通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對電網(wǎng)電量參數(shù)的遠(yuǎn)程實時多點測量；并利用優(yōu)良的上位機界面，做到了對數(shù)據(jù)的存儲、分析與查詢。利用該新型電量監(jiān)測系統(tǒng)可以使工作人員在值班室內(nèi)就能實時了解整個現(xiàn)場的設(shè)備運行與電量監(jiān)測情況，進(jìn)而解放人力物力，大幅度提高生產(chǎn)生活中的實際工作效率。

作者簡介

李友堂 （1995-），男，甘肅省白銀市人。大學(xué)本科學(xué)歷。

作者單位

遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院 遼寧省錦州市 121000