PLC在微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程分散監(jiān)控——LM系列PLC

若干個(gè)LM系列PLC系統(tǒng)根據(jù)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(shù)據(jù)采集設(shè)備并與之通過串口通訊線、信號(hào)電纜和控制電纜等連接在一起。在微網(wǎng)系統(tǒng)中，這些控制區(qū)域主要包括智能電能表、光伏發(fā)電及逆變器系統(tǒng)、儲(chǔ)能及逆變器系統(tǒng)、三聯(lián)供系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)等。同時(shí)，LM PLC通過專用的以太網(wǎng)擴(kuò)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(qū)域中，LM系列PLC系統(tǒng)的職責(zé)主要分為兩大部分：首先CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，LM負(fù)責(zé)通過RS-485串口通訊的方式，將現(xiàn)場(chǎng)智能電表和其它數(shù)據(jù)采集設(shè)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(xiàn)場(chǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)。在這個(gè)過程中，和利時(shí)LM PLC保證了數(shù)據(jù)讀取的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，其讀取所有設(shè)備數(shù)據(jù)一個(gè)周期的時(shí)間不超過2秒。

LM PLC在智能電表和其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)收集上CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，通過編程實(shí)現(xiàn)了十分復(fù)雜的微網(wǎng)電量采集要求。總體來說，該P(yáng)LC監(jiān)控系統(tǒng)中每個(gè)PLC可支持同時(shí)連接若干類串口通訊采集設(shè)備，每類設(shè)備也可以有多個(gè)，但是設(shè)備總數(shù)不能超過MODBUS協(xié)議的上限。另外，對(duì)于每類表來說，又將需要采集的多個(gè)參數(shù)分成若干優(yōu)先級(jí)，根據(jù)優(yōu)先級(jí)不同決定PLC采集該參數(shù)的頻率。整體結(jié)構(gòu)圖如圖4-2所示。

此外，LM PLC還負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的繼電器、接觸器等電氣控制設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)、故障等情況的信號(hào)輸入判斷以及對(duì)其進(jìn)行的閉合/斷開控制等。PLC通過物理輸入點(diǎn)DI檢測(cè)到各設(shè)備的工作情況后，同時(shí)將這些工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳和本地處理；另一方面，PLC也根據(jù)上級(jí)LK PLC發(fā)送過來的控制指令對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，或根據(jù)輸入信號(hào)的處理結(jié)果在本地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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與儀表通訊模式樹狀圖

現(xiàn)場(chǎng)集中監(jiān)控——LK系列PLC

LK PLC在整個(gè)微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中處于LM PLC的上一層，主要負(fù)責(zé)將上位操作站的遠(yuǎn)程指令和參數(shù)設(shè)置傳遞給下級(jí)LM PLC，同時(shí)將LM PLC從底層設(shè)備接收的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理集中，以供上位操作站接收顯示。因此，可以說，LK PLC在整個(gè)系統(tǒng)中是連接上級(jí)和下級(jí)的樞紐，通過LK PLC將遠(yuǎn)程調(diào)度簡(jiǎn)捷化，并將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)規(guī)整化。

遠(yuǎn)程操作站監(jiān)控

操作站通常設(shè)置在監(jiān)控中心，主要由計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、大屏幕及服務(wù)器等硬件設(shè)備組成，用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和整體調(diào)度。通過操作站的監(jiān)控組態(tài)軟件，工程師可以將底層通訊的基本初始參數(shù)，諸如儀表類型數(shù)量、每類儀表數(shù)量、各數(shù)據(jù)幀的格式及讀取的數(shù)據(jù)地址等在電腦上設(shè)置完畢后，傳遞給LK PLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站，而后通過LK發(fā)布給所有的LM PLC進(jìn)行參數(shù)初始化操作。

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

4 結(jié)論

該套自動(dòng)化集中監(jiān)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①先進(jìn)的全開放、分布式結(jié)構(gòu)；②擴(kuò)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(tǒng)作控制站、最優(yōu)的工控組態(tài)軟件及工控機(jī)作操作站，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的集中監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)對(duì)話，方便操作人員在控制室里了解現(xiàn)場(chǎng)智能電表、逆變器、光伏、儲(chǔ)能和三聯(lián)供等設(shè)備的運(yùn)行狀況，并可通過操作站實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，同時(shí)通過PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；維護(hù)人員可以直接從操作站上靈活組態(tài)和方便查找現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障原因，達(dá)到了既顯示直觀又節(jié)省費(fèi)用的目的。本設(shè)計(jì)經(jīng)北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司具體實(shí)施實(shí)現(xiàn)，已得到了非常好的實(shí)際應(yīng)用效果。