安钢焦化厂电能计量自动采集系统

王彦华 陈 欣 张志明 常士中

（安阳钢铁集团有限公司，河南 安阳 455004）

0 前言

安钢焦化厂原有电能计量主要依靠人工统计的方法。这种方法不可避免地存在抄读数据有误差，操作难以规范化，数据采集不及时，耗费人工多、成本高、效率低的弊端。建立一套完善的电能计量自动化系统可以使电能计量更加科学准确、细致全面，便于管理，实现电能消耗的有效监管。

1 系统设计

电能计量自动采集系统是一种将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统，它可以克服传统人工抄表模式效率低和容易出差错的缺点，实时采集设备电流，实现电能计量的自动化管理。安钢焦化厂电能计量自动采集系统通过对9个高压配电室，10个低压电磁站的各用电回路进行逐一核查，统计整理出320个需要计量的设备点数。根据各高压配电室、低压电磁站位置分散，距离较远的特点，设计使用14个分布式I/O远程站，通过光纤、DP线把各个远程站连接起来，实现电量数据的采集和管理。

设计工作流程为：电流互感器—电流转换器—模拟量输入模板—IM132接口模板—DP转接—OLM光电路模块—光纤盒—光纤—光纤盒—OLM光电路模块— DP转接— CP工业PROFIBUS-DP卡—CPU。系统采用分层分布式设计，分为三层：现场设备层、PLC数据处理层以及运行监控层。

1.1 现场控制层

现场控制层由现场电流互感器、电流变送器构成。在现场设备层，使用电流变送器直接将电流数值转换为4-20mA信号送入控制系统模块。

1.2 PLC 数据处理层

PLC数据处理层位于现场设备层和运行监控中心层之间，主要完成上下层之间的网络连接转换和信息的处理交换。通过PROFIBUS现场总线，把采集的数据传送到PLC数据处理层，对数据作规范化预处理，处理的数据与时标相对应，并可在数据缓冲区中储存一周。PLC获取和处理的数据有选择性地上传到控制中心，以便于集中监视现场工况信息；同时，下达来自于控制中心的遥控和遥调信息给现场设备层的各类智能设备及仪表。通过组态编程，PLC能够自动控制现场设备层的智能设备。

1.3 运行监控层

运行监控层由高速工业以太网以及连接在总线上的担任监控任务的工作站或显示操作站、工程师站、PLC/DCS控制器组成。监控中心软件由WinCC开发出友好的人机界面。配电实时工况信息以曲线、表格以及参数化处理后的数据进行显示，也可显示整个系统的数据。系统对重要的信息进行存盘归档，同时，提供灵活丰富的报表功能，可以依据实际需求灵活自定义报表。

2 设备选型

系统采用了西门子公司的S7300系列PLC控制，主控操作设在四配电主控室，设有两台HMI操作站和S7-300 PLC控制站。控制站由电源单PS6ES7-307、控制器CPU6ES7-315、通信处理器CP工业PROFIBUS-DP卡及IM153接口模板，连接的14个分布式I/O ET200M远程站组成，具体设备研究选型如下：

2.1 控制器SMATIC S7-300PLC

控制器选用MATIC S7-300PLC，具有以下特点：①功能强：极强的计算性能，完善的指令集，MPI接口和通过SIMATIC NET联网的网络能力，功能更强；②快速：指令处理极其快速，功能强大的CPU只需0.3ms就可处理1024个二进制语句，在面向字处理方面也同样表现出色；③通用：高性能模板和六种CPU适用任一应用场合；模块可扩至3个扩展机架；集成了MMI(人机界面)接口电路；用户友好的WINDOWS STEP7编程；④全集成：全部模块化，运行可靠，性能价格比高。

2.2 上位监控软件WINCC6.2

WINCC是西门子公司推出的组态软件平台，它使用方便，可构造灵活的界面和强大的功能，用WINCC组态软件能开发出较强的组合画面。它具有功能特点：①快速灵活的画面切换；②灵活有效的报警方式；③强大的功能和简单直观的操作方式；④灵活实用的设置功能；⑤实用的管理功能。

2.3 下位软件STEP7 5.4

系统使用STEP7编程软件对硬件和网络实现组态。STEP7的主要特点体现在：与PROFIBUS现场总线有机地结合在一体；模块化结构，通用的硬件模块，系统配置灵活，易于扩展；吸收了各种先进技术，面向工艺对象编程；更分散的系统配置，特别适用于分散的过程控制应用场合；强大的系统软件和高度统一的数据库平台，组态与编程轻松简单；丰富直观的人机界面，可提高监控与管理的水平。

3 结束语

安钢焦化厂电能计量自动采集系统系统克服了站点多、距离远的难点，通过光纤、DP线把各个远程站连接起来，实现了以下功能特点：①采用远程站通过光纤数据传输方式传输配电室电流数据，无需人工干预，采集及时，计量准确，安全性高，实现了抄表的自动化。②实时远程监测、及时了解重要设备的电流变化趋势，防止设备异常。③系统可以接入调度系统，成为调度管理的重要依据。