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水電站電表數據的PLC采集(上海港禹自動化儀表有限公司)

發布者:上海港禹發表時間:2020/11/16 9:27:01

摘  要:就宏沅水電站電度表脈沖采集問題,提出了一種利用PLC進行采集的方法,此方法不僅使問題得到解決,而且使數據采集過程簡化。

關鍵詞:監控系統;可編程控制器;RS232通訊

一、引言

在宏沅電站,運行值班人員每天必須完成電度日報表的填報打印工作,以統計全站發、供電量,提供可靠性數據。因而運行值班人員需頻繁地從現場各電度表盤讀取數據,再手工錄入。這顯然增加了運行值班人員的工作負擔,也與水電站提倡的“無人值班”很不相稱,為此我們采用PLC統一進行采集

二、系統框圖及硬件配置

系統框圖如下圖1:

系統采用三菱FX2N-64MT微型可編程控制器作為基本模塊,輸入輸出各32點,共64點。FX2N系列PLC具有極高的掃描速度(0.08μS/基本指令),內附大容量存儲器,是一款高性能的小型可編程控制器。PLC與脈沖電度表連接見圖1,脈沖電度表無源光耦輸出直接接入PLC輸入點,一個光耦接一個輸入點,由PLC掃描實現脈沖累加。

為了實現串行通訊,采用了一個FX2N-232-BDRS232通訊模塊,因本裝置中RS232只用3根線RD、SD、SG(地),對于9針RS232口定義為:RD(3腳)、SG(5腳)、對于25針RS232口定義為:RD(2腳)、SD(3腳)、SG(7腳)。

裝置還采用一個數據存取單元FX-10DU,可讀、寫PLC中所有數據,從而很方便地修改數據。

三、軟件設計

1、數據存放位置

FX2NPLC中數據寄存器均為16 bit二進制數,用D表示,一個D表示數值為-32 768~+32 767,可用相鄰兩個D表示32 bit二進制數,表示范圍:-2.147×109~2.147×109,足夠表示電度表讀數。采用D200-D511停電保持用寄存器,電度表讀數按以下存放。

(D203,D202)——第1個電度表的讀數

(D205,D204)——第2個電度表的讀數

依此類推,第30個電度表的讀數存放在(D261,D260)。

2、程序指令基本說明

PLC指令功能強大,使用方便,如16位指令:ADD D50 D60 D100表示D50+D60→(D101,D100);當指令前加個D時為32位指令,如DADDD5 D10 D100表示(D6,D5)+(D11,D10)→(D101,D100);當指令后加P時為脈沖執行型。

3、脈沖采集程序

脈沖采集程序見圖2。當X0閉合上升沿時,計數器C101(增計數器)加1,計數器的預置值為18,當C101=18時其觸點閉合,上升沿時(D203,D202)數值加1;當(D203,D202)>9 999 999時,電度表讀數為0,(D203,D202)清零,C101清零,預置數18不變,C101又從零開始累計。

程序中常數K值取決于使用電度表情況,如本廠電度表計數有5位整數,一位小數,再一位小格,即ABCDE.FG。但在PLC中只用整數表示,即ABCDEFG,比實際值放大100倍。如1 800個脈沖為1 kW·h(可從電度表參數得到),則18個脈沖時應在G位加1,所以常數K值應為18。各電度表就按這種方法設置參數,從而保證程序計數精度。其它電度表持續與此相似,只要設相應的常數K,至于電度表個數按實際情況增刪程序即可。

實際運用中可能還會遇到K為小數的情況,如1650個脈沖為1度,則變為計數器C101應取K16.5,但在PLC中K只能是整數。考慮到1 650×2=3 300,即33個脈沖加0.02度,程序可作如下處理:(C101 K18)改為(C101 K33),〔DINCPD202〕改為〔DADDPD202 K2 D202〕,即當計數器C101=33時,(D203,D202)數值加2,結果存(D203,D202)。

4、RS232通訊程序

(1)參數初始化

采用標準RS232通訊,在FX系列的RS指令中,具體參數由設置D8 120的值確定,D8 120存放通訊的參數,設定(D8 120)=H0 361,表示波特率為2 400 bps,無奇偶效驗,8位數據位,1位起始位,1位停止位,無握手信號。

(2)數據格式

數據格式依次為:起始字符(D199),數據頭,第1塊電表讀數,第2塊電表讀數,……,第30塊電表讀數,效驗和,結束字符(D264)。數據頭“FF00FF00”存入(D201,D200),數據頭取值可從RS指令說明得到;每個電度表值為32 bit二進制數,分4個字節上傳,接收方將這4字節拼成一個32 bit二進制數即可。一次共傳送5+4N+3=4N+8字節(N為電度表個數),因RS指令中傳送字節數不計起始、結束字符,所以一次傳送字節數為4N+6。該電站有30塊表,則一次傳送字節數為126;效驗和占兩個字節,值為n塊電度表讀數各字節值的和,存入一個未占用寄存器D中即可,用一個D存效驗和可用于多于40塊表的情況,效驗和計算由程序中CCD指令實現。

(3)程序設計

①初始化程序:

下面程序(見圖3)完成初始化工作:M8002在第一個掃描周期時閉合,閉合后將數據頭“FF00FF00”存入(D201,D200),并設定D8120的值,即設定通訊參數,同時將M8161復位,M8161決定8 bit還是16 bit操作模式,M8 164=0表示16bit操作模式,即一個D存放2個字符。

②數據校驗及傳送程序

程序完成數據效驗和數據傳送見圖4。

M8000在PLC運行時一直閉合,閉合后把從D202-D261的120個字節(30×4)的效驗和存入(D263,D262);RS指令表示傳送的首地址為D200,K26表示一次傳送的數據總字節數為126,D360表示接收數據首地址,K0表示接收字節數為0,即不接收數據(本程序中不需要接收數據);采用定時上傳一次的辦法,每次按上述數據格式傳送一次,程序中1 min上傳一次,T0為0.1 min定時器,可改K值改變傳送數據間隔;每隔1 s觸發一次M8122,送出一次數據,M8122為數據傳送標識,M8122=1則開始發送數據,一旦發送完畢將自動復位,等待下一次觸發。

四、結束語

在現場投入運行時,上位機(PC)用VC++編制了一個數據接收通訊程序,完成數據的接收和處理工作,從而實現了電度表數據采集的自動化。測量結果證明,本裝置具有很好的采集精度,且運行穩定,是行之有效的電表數據采集系統。


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