PLC在微網(wǎng)能量管理系統中的應用

遠程分散監控——LM系列PLC

若干個(gè)LM系列PLC系統根據控制領(lǐng)域的劃分分別放置在每個(gè)控制領(lǐng)域中，緊鄰該控制領(lǐng)域的智能電表、逆變器、斷路器、接觸器等數據采集設備并與之通過(guò)串口通訊線(xiàn)、信號電纜和控制電纜等連接在一起。在微網(wǎng)系統中，這些控制區域主要包括智能電能表、光伏發(fā)電及逆變器系統、儲能及逆變器系統、三聯(lián)供系統、地源熱泵系統等。同時(shí)，LM PLC通過(guò)專(zhuān)用的以太網(wǎng)擴展模塊與LK PLC進(jìn)行連接。具體的LM PLC連接圖如圖3-1所示。

圖4-1 LM連接圖

在每個(gè)控制區域中，LM系列PLC系統的職責主要分為兩大部分：首先CONTROL ENGINEERING China版權所有，LM負責通過(guò)RS-485串口通訊的方式，將現場(chǎng)智能電表和其它數據采集設備的信息讀取到PLC中進(jìn)行保存和處理后，再上傳至LK PLC現場(chǎng)集中監控系統。在這個(gè)過(guò)程中，和利時(shí)LM PLC保證了數據讀取的實(shí)時(shí)性和準確性，其讀取所有設備數據一個(gè)周期的時(shí)間不超過(guò)2秒。

LM PLC在智能電表和其它數據采集設備的數據收集上CONTROL ENGINEERING China版權所有，通過(guò)編程實(shí)現了十分復雜的微網(wǎng)電量采集要求?？傮w來(lái)說(shuō)，該PLC監控系統中每個(gè)PLC可支持同時(shí)連接若干類(lèi)串口通訊采集設備，每類(lèi)設備也可以有多個(gè)，但是設備總數不能超過(guò)MODBUS協(xié)議的上限。另外，對于每類(lèi)表來(lái)說(shuō)，又將需要采集的多個(gè)參數分成若干優(yōu)先級，根據優(yōu)先級不同決定PLC采集該參數的頻率。整體結構圖如圖4-2所示。

此外，LM PLC還負責對現場(chǎng)的繼電器、接觸器等電氣控制設備進(jìn)行運行狀態(tài)、故障等情況的信號輸入判斷以及對其進(jìn)行的閉合/斷開(kāi)控制等。PLC通過(guò)物理輸入點(diǎn)DI檢測到各設備的工作情況后，同時(shí)將這些工作狀態(tài)數據進(jìn)行上傳和本地處理；另一方面，PLC也根據上級LK PLC發(fā)送過(guò)來(lái)的控制指令對各執行機構進(jìn)行控制，或根據輸入信號的處理結果在本地對執行機構進(jìn)行一些必要的緊急處理，避免通訊延時(shí)造成的損失和危害。

圖4-2 LM與儀表通訊模式樹(shù)狀圖

現場(chǎng)集中監控——LK系列PLC

LK PLC在整個(gè)微網(wǎng)能量管理系統中處于LM PLC的上一層，主要負責將上位操作站的遠程指令和參數設置傳遞給下級LM PLC，同時(shí)將LM PLC從底層設備接收的電量數據進(jìn)行整理集中，以供上位操作站接收顯示。因此，可以說(shuō)，LK PLC在整個(gè)系統中是連接上級和下級的樞紐，通過(guò)LK PLC將遠程調度簡(jiǎn)捷化，并將現場(chǎng)數據規整化。

遠程操作站監控

操作站通常設置在監控中心，主要由計算機、打印機、大屏幕及服務(wù)器等硬件設備組成，用于對現場(chǎng)設備的遠程監控和整體調度。通過(guò)操作站的監控組態(tài)軟件，工程師可以將底層通訊的基本初始參數，諸如儀表類(lèi)型數量、每類(lèi)儀表數量、各數據幀的格式及讀取的數據地址等在電腦上設置完畢后，傳遞給LK PLC現場(chǎng)監控站，而后通過(guò)LK發(fā)布給所有的LM PLC進(jìn)行參數初始化操作。

另外，操作站也同時(shí)可以監控現場(chǎng)設備的運行情況和故障信息，顯示現場(chǎng)儀表的實(shí)時(shí)電量參數值，使得工程師或操作員可以在監控中心了解現場(chǎng)的基本情況，從而作出一些必要的遠程手動(dòng)控制或及時(shí)聯(lián)系現場(chǎng)工作人員進(jìn)行檢修等。

4 結論

該套自動(dòng)化集中監控系統具有以下優(yōu)點(diǎn)：①先進(jìn)的全開(kāi)放、分布式結構；②擴展靈活；③中文操作界面友好，操作人員容易掌握。

PLC控制系統作控制站、最優(yōu)的工控組態(tài)軟件及工控機作操作站，實(shí)現了對微網(wǎng)能量管理系統的集中監控；實(shí)現了良好的人機對話(huà)，方便操作人員在控制室里了解現場(chǎng)智能電表、逆變器、光伏、儲能和三聯(lián)供等設備的運行狀況，并可通過(guò)操作站實(shí)現對現場(chǎng)設備的遠程操作，同時(shí)通過(guò)PLC控制系統實(shí)現聯(lián)鎖控制保護現場(chǎng)設備；維護人員可以直接從操作站上靈活組態(tài)和方便查找現場(chǎng)設備故障原因，達到了既顯示直觀(guān)又節省費用的目的。本設計經(jīng)北京和利時(shí)自動(dòng)化驅動(dòng)技術(shù)有限公司具體實(shí)施實(shí)現，已得到了非常好的實(shí)際應用效果。