PLC在微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的應用

遠程分散監(jiān)控——LM系列PLC

若干個LM系列PLC系統(tǒng)根據(jù)控制領域的劃分分別放置在每個控制領域中，緊鄰該控制領域的智能電表、逆變器、斷路器、接觸器等數(shù)據(jù)采集設備并與之通過串口通訊線、信號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，LM PLC通過專用的以太網(wǎng)擴展模塊與LK PLC進行連接。具體的LM PLC連接圖如圖3-1所示。

圖4-1 LM連接圖

在每個控制區(qū)域中，LM系列PLC系統(tǒng)的職責主要分為兩大部分：首先CONTROL ENGINEERING China版權所有，LM負責通過RS-485串口通訊的方式，將現(xiàn)場智能電表和其它數(shù)據(jù)采集設備的信息讀取到PLC中進行保存和處理后，再上傳至LK PLC現(xiàn)場集中監(jiān)控系統(tǒng)。在這個過程中，和利時LM PLC保證了數(shù)據(jù)讀取的實時性和準確性，其讀取所有設備數(shù)據(jù)一個周期的時間不超過2秒。

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

此外，LM PLC還負責對現(xiàn)場的繼電器、接觸器等電氣控制設備進行運行狀態(tài)、故障等情況的信號輸入判斷以及對其進行的閉合/斷開控制等。PLC通過物理輸入點DI檢測到各設備的工作情況后，同時將這些工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行上傳和本地處理；另一方面，PLC也根據(jù)上級LK PLC發(fā)送過來的控制指令對各執(zhí)行機構進行控制，或根據(jù)輸入信號的處理結果在本地對執(zhí)行機構進行一些必要的緊急處理，避免通訊延時造成的損失和危害。

圖4-2 LM與儀表通訊模式樹狀圖

現(xiàn)場集中監(jiān)控——LK系列PLC

LK PLC在整個微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中處于LM PLC的上一層，主要負責將上位操作站的遠程指令和參數(shù)設置傳遞給下級LM PLC，同時將LM PLC從底層設備接收的電量數(shù)據(jù)進行整理集中，以供上位操作站接收顯示。因此，可以說，LK PLC在整個系統(tǒng)中是連接上級和下級的樞紐，通過LK PLC將遠程調(diào)度簡捷化，并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)規(guī)整化。

遠程操作站監(jiān)控

操作站通常設置在監(jiān)控中心，主要由計算機、打印機、大屏幕及服務器等硬件設備組成，用于對現(xiàn)場設備的遠程監(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)地址等在電腦上設置完畢后，傳遞給LK PLC現(xiàn)場監(jiān)控站，而后通過LK發(fā)布給所有的LM PLC進行參數(shù)初始化操作。

另外，操作站也同時可以監(jiān)控現(xiàn)場設備的運行情況和故障信息，顯示現(xiàn)場儀表的實時電量參數(shù)值，使得工程師或操作員可以在監(jiān)控中心了解現(xiàn)場的基本情況，從而作出一些必要的遠程手動控制或及時聯(lián)系現(xiàn)場工作人員進行檢修等。

4 結論

該套自動化集中監(jiān)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：①先進的全開放、分布式結構；②擴展靈活；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)軟件及工控機作操作站，實現(xiàn)了對微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的集中監(jiān)控；實現(xiàn)了良好的人機對話，方便操作人員在控制室里了解現(xiàn)場智能電表、逆變器、光伏、儲能和三聯(lián)供等設備的運行狀況，并可通過操作站實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的遠程操作，同時通過PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)鎖控制保護現(xiàn)場設備；維護人員可以直接從操作站上靈活組態(tài)和方便查找現(xiàn)場設備故障原因，達到了既顯示直觀又節(jié)省費用的目的。本設計經(jīng)北京和利時自動化驅(qū)動技術有限公司具體實施實現(xiàn)，已得到了非常好的實際應用效果。