PLC 在电量无线监测控制系统中的应用研究

付奕杰

（沈阳化工大学，辽宁 沈阳 110142）

无线视频监控技术的迅速发展和工业化生产改革创新的不断推进，为企业生产管理模式的突破带来了技术应用和制度保障。它表现在两方面：工业化生产的准确性、安防监控系统稳定性。安全监控系统的建设尤其依赖现代技术。管理人员和研究人员愈来愈关注如何正确使用高科技技术，创造良好的工作氛围，如何更好地为管理人员带来稳定、个性化自动控制系统软件。

1 无线监测控制系统发展现状

随着研发技术的飞速发展，供配电系统监测系统正向着自动化、精密化方向发展。加拿大的电力安装工程精确测量有限责任公司(Power Measurement Ltd.)前沿的电力安装工程综合监控仪器设备搭载了所有的系统的搜集、传输、监控和交互通信。根据对脉冲信号的智能分析，计算机继电器的预警概念得到了改进。此外，不同地区使用的技术方法和完成措施也不相同，特别是成本。供配电系统的无线视频监控近些年蓬勃发展，其维护管理措施。供配电系统技术人员越来越重视科研等方面。该技术对供配电系统的安全运行具有重要意义，是提高供配电系统经济收益和社会经济效益的关键所在保证。随着传感器技术、人工智能技术等相关工业生产技术发展和无线技术发展，系统自动电力安装工程管控愈来愈多。

工业生产网络发展经验RS-232 到RS-485 到工业以太网，工业生产网络通信在通信速度、便捷性、可靠性和可靠性方面发展和更新快速，对工控自动化的迅速发展起到很重要的作用。未来工业生产互联网的普及中，以太网通信将以非常快的速度取代一些工业生产通信技术，成为主流通信技术。而由于每个厂商都有自己的以太网技术，不能相互沟通，就导致了工业应用的具体通信协议。该系统的未来规划是为大型工业客户建立物联网，仅限于当前的服务支持和分析判断RS-485串口通信。

2 系统工作原理及设计方案

2.1 系统工作原理

该系统的工作原理是向电气设备添加后备电源。当系统的平均负载在15 分钟内超过闸阀值时，转换为后备电源，而不是主电源：在接下来的15 分钟内转换为主电源。

2.2 系统总体设计方案

本文定制的自动控制系统由可编程系统组成(PLC)。电量传感器、开关电源电路、Zambezi、控制模块、由后备电源和工业触摸屏构成。

系统选用上位机下位机构，上位机由PC 机和西门子系统KTP700BasicPN 由触摸显示屏构成，下位机挑选西门子系统S7-1200 系列产品PLC。上位机负责系统的指令输入和状态监控。下位机接收电控制器传送的数据信息进行处理和分析，控制开关电源电路切割后备电源，包含电控制器和PLC 之间选用Mod bus 通信协议。上下机之间使用Zambezi 实现系统无线监控的数据传输模块。

无线监控系统包含电力监控系统、电力监控系统和监控系统主要是由电力工程控制器和监控系统构成PLC 构成。其功能是通过电力工程控制器收集电力设备的功能损耗RS-485 接线收集信息上发送给PLC，并通过Zambezi 控制模块传送到监控系统，为后备电源切割提供准确的控制依据。监控系统包含PC 机和西门子系统KTP700BasicPN 触摸显示屏包含工业触摸屏和监控大屏。监控屏可实时监控系统的实际值和后备电源的运行参数，提前实现预警、记录等功能。

自动控制系统的关键在于PLC。通过工业触摸屏可以直接制定目标值(最大要求)，PLC 控制继电器组，后控制后备电源的切割，节约资源。

3 无线数据传输技术

如今，近距远程通信技术应用分为三大类，即Wi-Fi 通讯技术、蓝牙通信技术及Zambezi 通讯技术。这几种近距无线通信技术在实践应用中各有优缺点。

3.1 蓝牙通信技术

蓝牙通信技术应用是一类面对外部敞开式无线网络数据通讯技术应用，视频音频语音通讯技术应用。根据低成本的短距离无线网络连接，创造了一个独特的短距离通信网络自然环境，用于固定和移动终端和无线技术连接。蓝牙实现了便携式移动终端和计算机设备，无须电缆连接到网络，便可连接。

3.2 Wi-Fi 通信技术

Wi-Fi 通讯技术符合国际标准IEEE802.11.这是目前最常见的短距离无线通信技术。通信网络间距通常为十多米，速率可以达到450 米Mbps,基本可以达到任何近距远程通信的需要。除此之外，“Wi-Fi 验证”是向后兼容的。它在世界各地设定了统一的标准。与手机不同，它们是兼容的。世界上任何地方的设备和设备都能正常工作。Wi-Fi 有线通信网络间距，可靠性差，损耗大，互联网能力较差，安全系数差。

3.3 Zambezi 通信技术

Zambezi 是根据IEEE802.1.54 低能耗局域网络控制协议。协议开发和定制集成IC 无线互联网在销售市场上具有广阔的应用前景。这是一种非常容易使用的无线通信技术。可广泛应用于自动控制系统和远程控制系统。Zambezi 通信网络功能消耗低，规模大，工作频段灵活。

蓝牙技术，Wi-Fi 通讯技术和Zambezi 技术应用功能在一定程度上是互补的。上述无线监控系统主要用于主后备电源，功能损耗和传输速度不太高，需要一定的传输距离，因此应用Zambezi 通讯技术。在这个系统中。Zambezi 该控制模块采用分布式网络结构，配置协调器和终端(监控终端)，负责汇总终端信息。通过西门子系统系列产品通信模块和PLC 通讯，搜集PLC 中传感器网络的数据，协调器与上位机连接，终端返回的数据显示在上位机屏幕上，供工作人员监控。

4 监测控制系统软件设计

阐述了大型工业顾客无线视频监控的程序开发标准和计划方案PLC 主要包含程序开发平台和软件开发平台PLC组态软件及感应器通信软件编程及监控管理平台界面。

4.1 软件总体设计及设计原则

4.1.1 软件总体设计

软件的总体设计包括PLC 电感应器通信程序，PLC控制程序编程和上位机软件监控软件设计。在控制后备电源切割前，必须从电源传感器数据中设计电源数据基础PLC 与电传感器的通信程序。控制技术PLC 具体工作是：电器设备启动后，PLC 根据一定的计算和比较，当15 分钟内实时数据大于闸阀值时，转换为后备电源，15分钟后转换为主电源：15 分钟内未达到闸阀值时，主电源继续供电。

操纵系统软件设计规定：（1）按照电源传感器数据自动切割监控设备。（2）根据监控管理平台控制技术中的所有执行元件，配合监控管理平台。（3）能确保机器的正常运转。

监控管理平台设计要求：（1）提供手动控制和自动控制监控界面，使员工能够快速控制技术中的机器，实现监控设备的一键启停。（2）提供参数设置页面，使工作人员能够根据工厂的实际需要和工作条件设置开关电路的动作阀值。（3）提供操作系统监控界面，使工作人员能够通过动态监控界面立即查验电器设备和后备电源工作状态。（4）提供操作系统功耗信息查询界面，使工作人员能够查询电器设备的即时功耗信息和历史信息。

4.1.2 软件设计原则

系统软件设计要遵循下列标准：（1）效率：操作系统的快速运行关系到后备电源的及时切割，关系到操作系统能不能节省工厂用电。（2）稳定性：程序开发需要确保操作系统随时正常运转。（3）简洁明了性：程序开发和开发的可执行性，使员工能够尽快掌握软件操作原理，然后在未来扩展程序。（4）稳定：程序开发应具有一定的容错性，能够警告和提醒人为误操作，确保系统的安全运行(PLC 该程序有自己的安全设计，但并不意味着可以省略硬件的安全保护。（5）可扩展性：程序开发需要扩展空间，以便监控设备能够满足未来的需程时，应是每个控制模块编写单独的程序段，以优化每个程序段。（6）程序编写时，应设计调试点，便于调整。

4.2 PLC 程序设计

文中选择以SIMATICSTEP7Basic/ProfessionalV15.1（其实就是TI A portal）对PLC（以下简称blog 地图）。这是业内首款选用统一工程模式和软件项目环境的自动化软件，几乎适合所有自动化日常任务。借助新的工程设计软件平台，顾客可以快速直观地开发和调整自动化系统。

4.2.1 PLC 与电量传感器的通讯程序设计

大型工业顾客无线视频监控的基本功能是通过电力感应器收集电力信息，获得电力设备的功耗。所以，监控设备的程序编写首先要Mod bus 设置通信。

该设备中PLC 用以电传感RS-485 通信，RS-485 按照操作系统实际情况，选用主实际情况，应用一种Mod bus_Comm_Load 通信组态软件和- 个Mod bus_Master通信域名。根据相对较低的工作电压需要，能增加处理芯片的使用期。RS-485 工作：逻辑性：“1”二者的电压差为(2 ～6)V 表示。逻辑性“0”二者的电压差为-(2 ～6)V 表示。接口信号电平比。RS-232 减少了不易损坏通信界面的处理芯片，脉冲信号友谊TTL 脉冲信号兼容，方便TTL 电路连接。

4.2.2 PLC 端口分配

在以上原则的基础上，首先，对主端口进行分配，运用PLC 文中具体考虑到下列标准：（1）完整性标准。最大限度地满足操作系统工艺和机器的操纵规定。（2）稳定性标准。电子计算机控制技术靠谱、稳定、平稳。（3）效率原则。控制技术简洁明了、实用性、科学合理。（4）发展原则。考虑到生产开发和优化的需要。I/O 有一定的通信空间。

4.3 PLC 的主程序设计

计算后，系统选择最佳电值PLC 分析闸阀值，即可设计准备PLC 的程序。

PLC 软件准备的原理是：电器设备启动后，通信程序根据电力感应器传输数据，并与闸阀值进行比较。当电器设备的功耗数据接近闸阀值时，立即转换为后备电源：15min 后，重启时钟，然后转换为主电源；15min内未达到闸阀值的，主电源继续供电。

感应器传送的信息主要有两种用处，一种编译程序到上位机软件与员工实时监控系统的监控管理平台；另一类是上位机软件与员工实时监控系统的监控管理平台；PLC 启用源代码后，按照结果判断继电器的动作。所以，源代码操纵包括寄存器读取、子程序调用、时钟控制模块、数据计算和比较程序。

5 电能质量问题及解决

当设计系统运行后备电源断裂时，失去主电源的支持，操作系统输出功率起伏比较大，操作系统输出功率调节功能偏弱，会有电能质量分析难题：此外，后备电源的频繁切割会导致系统电能质量分析难题。由于上述考虑，操作系统需要处理电能质量分析难题，精确测量电能质量分析最主要的指数是变压器损耗。所以，在实验过程中，操作系统根据电力感应器加强对电器设备工作电压的监测，并立即传送到人机界面。