基于Forcecontrol配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)配電網(wǎng)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、位置分散、管理手段落后的問(wèn)題，利用MODBUS通信協(xié)議和RS 485、RJ45接口等技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線控制理論，開(kāi)發(fā)了一種基于Forcecontrol組態(tài)軟件的低壓配電智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由控制室中工控機(jī)和光纖適配器組成，每個(gè)無(wú)人低壓配電室由基于MODBUS—RTU通信協(xié)議的RS 485通信端口的智能控制器和光纖適配器組成。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和曲線顯示、故障記錄報(bào)警、實(shí)時(shí)通信等主要特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：低壓配電；遠(yuǎn)程監(jiān)控；MODBUS通信協(xié)議；Forcecontrol

0 引言
在生產(chǎn)企業(yè)中，由于低壓配電室分布過(guò)于分散，使得配電室的維護(hù)非常不方便。本文針對(duì)河南某鋁廠分散的低壓配電室，設(shè)計(jì)了基于工業(yè)以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。在無(wú)人值守低壓配電室中三相電壓U、三相電流I、頻率f、功率P、功率因數(shù)cosφ電度Ep、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)通過(guò)帶RS 485通信端口的智能控制器讀取，利用MODBUS—RTU通信協(xié)議通過(guò)光纜向工控機(jī)中傳送數(shù)據(jù)；在控制室中，通過(guò)工控機(jī)可以實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的報(bào)警，各種數(shù)據(jù)參數(shù)的監(jiān)控，及繪制實(shí)時(shí)變化曲線和歷史曲線。

1 配電監(jiān)控系統(tǒng)
1．1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要是對(duì)17個(gè)配電室中的各種功耗參數(shù)(如電壓、電流、功率等)進(jìn)行測(cè)試并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示與處理。通信結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即硬件連接和軟件平臺(tái)。

整個(gè)系統(tǒng)硬件包括H型智能控制器、串口服務(wù)器、光纖適配器、交換機(jī)、工控機(jī)。H型控制器采集數(shù)據(jù)，串口服務(wù)器是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，用計(jì)算機(jī)來(lái)存取、管理和配置遠(yuǎn)程的設(shè)備，光纖適配器連接不同類型的光纖跳線接口，交換機(jī)是一種用于電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。在此串口通信系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)為上位機(jī)，H型智能控制器為下位機(jī)，二者之間的通信遵循MODBUSRTU協(xié)議。通信介質(zhì)為雙絞線，H型智能控制器作為RS 485通信網(wǎng)絡(luò)的工作站節(jié)點(diǎn)，將采集的信號(hào)通過(guò)MODBUS協(xié)議轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)傳送到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電量信號(hào)的監(jiān)控；上位PC選用聯(lián)想IdeaCentre工控機(jī)，監(jiān)控軟件選用的是國(guó)產(chǎn)軟件ForceControl 6．0?？偩€結(jié)構(gòu)安全、簡(jiǎn)潔，具有很高的可靠性和實(shí)用性。
1．2 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè)：通過(guò)帶RS 485通信端口的智能控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班低壓配電室的三相電壓U、三相電流J、頻率f、功率P、功率因數(shù)cosφ、電度Ep、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)的采集和檢測(cè)，再利用MODBUS—RTU通信協(xié)議通過(guò)光纖適配器后，通過(guò)光纜向工控機(jī)中傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值班低壓配電室，通過(guò)新配置的帶MODBUS—RTU通信協(xié)議的RS 485通信口的智能控制器檢測(cè)數(shù)據(jù)，再將多臺(tái)各種型號(hào)的智能控制器中的數(shù)據(jù)統(tǒng)一通過(guò)光纖適配器后，經(jīng)過(guò)光纜傳送到中央監(jiān)控室中的光纖適配器上，轉(zhuǎn)化為RJ45接口連接到工控機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控。
動(dòng)態(tài)顯示：在控制室內(nèi)，通過(guò)工控機(jī)經(jīng)由光纖適配器通過(guò)光纖傳送現(xiàn)場(chǎng)智能控制器中的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，從而在顯示器上動(dòng)態(tài)顯示各種參數(shù)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行各種報(bào)警，并為操作人員提供決策信息。此外，操作人員的級(jí)別和代碼，各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，各種日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表和月報(bào)表等都可以在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn)。