基于PLC技術(shù)的低壓智能控制屏的設計與應用

人機界面選用臺灣威倫通公司的觸摸屏MT8104，該產(chǎn)品擁有65536色、TFT LCD；USB打印機接口；3組串口可同時(shí)使用3種不同通訊協(xié)議；支持100M以太網(wǎng)，是完全應工業(yè)所需研制而成的高品質(zhì)觸控式工業(yè)用人機界面。圖1中觸摸屏通過(guò)以太網(wǎng)與Twido相連，實(shí)現數據顯示、趨勢曲線(xiàn)描繪、告警信息匯總、控制命令輸入等等人機交互功能。從圖l可看出，PLC通過(guò)RS485通信口與底層智能設備連接，以現場(chǎng)總線(xiàn)的方式將數據采集到PLC，并通過(guò)程序將相關(guān)信息存儲到內部存儲區。就地顯示使用觸摸屏，實(shí)時(shí)反映配電屏的運行狀態(tài)，顯示電流電壓趨勢曲線(xiàn)以及系統相關(guān)的告警及運行信息。上級監控平臺可以通過(guò)以太網(wǎng)接入到本智能監控系統，利用MODBUS TCP／IP通信規約進(jìn)行信息交換，通信速率可達到100M／S，保證了數據更新的實(shí)時(shí)性與準確性。
3．2 PLC編程實(shí)現
使用與Twido PLC配套的編程軟件Twidosoft實(shí)現既定的控制邏輯及智能口通信功能。對于A(yíng)TS控制的關(guān)鍵點(diǎn)在于電源的檢測，為此選用Carlo GaVazzi公司的DPB7lCM23型電壓檢測模塊。該模塊能夠檢測輸入電壓的欠壓、過(guò)壓、缺相、反相等狀況，通過(guò)輔助觸點(diǎn)提供必要的信息，并且在模塊面板上有指示燈反映故障信息。
以自動(dòng)電源1模式為例說(shuō)明控制邏輯原理：(1)在遠程控制模式下，操作人員通過(guò)觸摸屏發(fā)出控制指令，兩路電源都正常，電壓檢測模塊實(shí)時(shí)檢測電源狀況， PLC控制ATS先處于1位置； (2)電源I不正常，電壓檢測模塊發(fā)出電壓不正常信號，PLC經(jīng)過(guò)延時(shí)后，控制ATS斷開(kāi)1位置，回到0位置；(3)經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后，PLC斷開(kāi)0位置，轉到2位置，使用電源II供電； (4)當電源I恢復正常時(shí)，電壓檢測模塊發(fā)出電壓正常信號，PLC斷開(kāi)2位置，回到0位置； (5)經(jīng)過(guò)延時(shí)，PLC控制ATS斷開(kāi)0位置，回到1位置，恢復電源I供電。在自動(dòng)電源1模式下，如果電源2不正常，ATS保持在1位置不動(dòng)作。如果兩路電源都不正常，PLC控制ATS處于停止狀態(tài)。
在本智能控制系統中，PLC有效地對底層智能口進(jìn)行通信也是非常關(guān)鍵的。Twidosoft軟件提供了強大的通信宏功能。通信宏通過(guò)簡(jiǎn)單的配置，指定好通信口的相關(guān)參數如波特率、設備地址、數據存儲區等就可以與底層設備進(jìn)行通信了。該軟件最大支持總共32個(gè)通信宏，即最大32個(gè)子設備的智能通信。通信宏支持MODBUS以及TCP／IP通信規約。
實(shí)際編程中，由于MODBUS主從應答式的通信機制，需要逐次分步調用通信宏，因此在程序開(kāi)頭應設計一個(gè)步進(jìn)計數器。步進(jìn)計數器利用系統脈沖信號產(chǎn)生步進(jìn)脈沖，每個(gè)步進(jìn)脈沖調用一次通信宏，以此來(lái)控制每次PLC主站與底層設備子站之間的通信。
下面結合圖2編程實(shí)例說(shuō)通信宏調用的機理。梯形圖第10行表示步進(jìn)計數器的第l步發(fā)生時(shí)，使內存點(diǎn)％M1為l，同時(shí)將需要采集數據的首地址存入通信宏指定的臨時(shí)變量％MW23。第11行表示在％Ml上升沿時(shí)調用通信宏COMMl的讀N字指令，具體是讀10個(gè)字。第12行表示在％Ml下降沿時(shí)，將宏讀到的10個(gè)字的數值賦值到從內存點(diǎn)％MWl00開(kāi)始的10個(gè)字。

3．3 人機界面功能設計
觸摸屏與PLC通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，使用MODBUS TCP／IP通信規約進(jìn)行信息交換，兩者的傳輸速率可達到100M／S，保證了數據刷新的實(shí)時(shí)性。人機界面的功能設計包括四部分：系統電力參數及開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示；密碼管理及開(kāi)關(guān)操作：電流電壓趨勢曲線(xiàn)圖；系統運行狀態(tài)及告警信息顯示。
電力參數及開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示主要包括PM200的三相電流、相電壓、線(xiàn)電壓、頻率、功率因數、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功電能、無(wú)功電能、視在電能、ATS位置狀態(tài)、出線(xiàn)開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)等等。密碼管理及開(kāi)關(guān)操作功能設計為需要輸入正確密碼才能在觸摸屏發(fā)出控制命令，如控制模式及ATS位置的轉換。電流電壓趨勢曲線(xiàn)圖將三相電流、三相電壓的趨勢曲線(xiàn)反映到人機界面，具有前后翻動(dòng)顯示或者曲線(xiàn)保持的功能。人機界面還有系統運行狀態(tài)及告警信息匯總顯示功能，方便操作人員及時(shí)快速掌握系統存在的問(wèn)題。

4 應用情況
低壓智能控制屏采用了先進(jìn)的系統結構，對底層智能設備的通信非常穩定，實(shí)時(shí)反映低壓配電屏的運行狀態(tài)以及電力參數。在自動(dòng)運行的情況下，智能控制系統能夠準確判斷電源情況，根據設定好的程序完成電源的自動(dòng)切換。人機界面簡(jiǎn)潔友好，便于操作人員掌握系統全部運行情況。目前本低壓智能控制屏推出一年多以來(lái)，已成功應用在超過(guò)50個(gè)35kV及以上電壓等級的大型變電站的站用低壓配電系統中，以其穩定準確、功能完善的特點(diǎn)得到了用戶(hù)的好評。隨著(zhù)越來(lái)越多的大型變電站的興建或技術(shù)改造，本低壓智能控制屏也將得到更大范圍的推廣和應用。

5 結語(yǔ)
本文主要介紹了基于PLC技術(shù)的低壓智能監控屏的設計及應用情況。低壓智能監控屏結合現場(chǎng)總線(xiàn)及以太網(wǎng)技術(shù)，有效地將各種智能設備集成為具有實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)控制的監控系統。本智能監控系統與低壓配電屏的融合，極大地提高了配電屏的技術(shù)含量，豐富了產(chǎn)品內涵，提高了配電用電的安全性和可靠性，且配置簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高，可移植性強，是值得廣大配電屏生產(chǎn)廠(chǎng)家大力推廣應用的自動(dòng)化監控系統。