一、 前言

　　近年來，隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水平的飛速發(fā)展，為保障電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行和獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，電力部門所要求監(jiān)測的參數(shù)種類越來越多。而傳統(tǒng)的人工測量和測量儀器在對被測參數(shù)的采集、分析、評估等各個(gè)方面都存在著嚴(yán)重的不足，因此，為了滿足現(xiàn)有電力部門的需求和著眼于未來的發(fā)展需要，迫切需要出現(xiàn)一種高效、準(zhǔn)確替代手段。而伴隨著工用PLC技術(shù)的發(fā)展,PLC越來越強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力以及邏輯判斷能力為解決這個(gè)問題提供了新的辦法。
　　以往在工程實(shí)踐當(dāng)中，多選用西門子、松下、三菱等國外產(chǎn)品，但是其價(jià)格昂貴，維護(hù)成本過高，往往令企業(yè)望塵莫及。近年來，隨著我國工業(yè)發(fā)展水平的提高，一批優(yōu)秀的國產(chǎn)PLC應(yīng)運(yùn)而生，其中騰控T9系列產(chǎn)品就是代表之一。
二、 關(guān)于騰控T-910PLC
　　T-910可編程控制器是北京騰控科技有限公司T9系列PLC其中一款產(chǎn)品，使用最大頻率72MHz的ARM工業(yè)級CPU，外擴(kuò)32M SDRAM和4M FLASH，嵌入式操作系統(tǒng)，2M用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和2M用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。編程軟件使用KW MULTIPROG，通過以太網(wǎng)下載程序，另有3路RS232/485接口。T-910集成12路DI、8路DO、8路AI、2路AO、2路高速脈沖計(jì)數(shù)、24V直流輸出于一體。單臺(tái)模塊即可靈活應(yīng)用于各種小型工業(yè)自動(dòng)控制場合。
　　騰控T9系列PLC具有單機(jī)輸入/輸出端口類型全、數(shù)量多、配置標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)。特別是模擬量輸入端口數(shù)量和信號輸入標(biāo)準(zhǔn)恰能滿足現(xiàn)場需要。而且支持MODBUS協(xié)議方便用戶通過第三方軟件對其進(jìn)行操作，用戶組網(wǎng)選擇性強(qiáng)。
三、 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　該系統(tǒng)是某研究所所使用，對系統(tǒng)穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性要求比較高，采用騰控T-910PLC作為中間橋梁，采集電力儀表中的電力參數(shù)，包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電量參數(shù)，而且還可以檢測到開關(guān)運(yùn)行、故障狀態(tài)、工作位置信號。重要的是使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊，有較高的通訊效率及穩(wěn)定性，并且使用技術(shù)成熟的Modbus協(xié)議，不易出現(xiàn)錯(cuò)誤，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的幫助。
四、 硬件配置
　　各裝置安裝于該電站電力控制室內(nèi)，主要由T-910PLC、電力儀表、計(jì)算機(jī)、RS485數(shù)據(jù)線組成。根據(jù)各單元的資源情況和對終端功能的要求，完成硬件電路連接的設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　PLC硬件端口[2]使用情況為：
　　AI(0-5)：8路模擬量輸入。分別接入現(xiàn)場測量變送器輸出的電流(Ia、Ib、Ic)、電壓（Uab、Ubc），電流0-20mA，電壓0-5V。
　　DI0(I0.0-I0.2)：分別連接電力儀表的開關(guān)運(yùn)行、故障狀態(tài)、工作位置信號I0.0為開關(guān)運(yùn)行信號，I0.1為故障狀態(tài)、I0.2定義為工作位置。
　　COM1：數(shù)傳通道，與計(jì)算機(jī)RS485 PCI卡連接。
　　DIP開關(guān)：站號設(shè)置。
五、 軟件設(shè)計(jì)
1. Modbus通信協(xié)議
　　Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。
　　Modbus可分為兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。使用何種模式由用戶自行選擇，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗(yàn)方式等）。在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，同一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。由于該系統(tǒng)使用RTU模式，在這里簡單介紹一下RTU模式下的數(shù)據(jù)幀。
　　其消息幀的數(shù)據(jù)格式如下表所示。

表1 RTU消息幀

　　起始位與結(jié)束位用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)長度，地址碼為預(yù)讀寄存器起始地址，數(shù)據(jù)區(qū)就是采集數(shù)據(jù)信息或采集到的數(shù)據(jù)，CRC校驗(yàn)碼用于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。
2. 虛擬儀器技術(shù)
　　虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助用戶創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。這也正是NI近30年來始終引領(lǐng)測試測量行業(yè)發(fā)展趨勢的原因所在。只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成這四大優(yōu)勢。
　　其中美國國家儀器公司(NI公司)開發(fā)LabVIEW (Laboratory virtual instrument engineering workbench-實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái))就是其中的典型代表，世界各國的工程師和科學(xué)家們都已將NI LabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時(shí)間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實(shí)世界的信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾?xiàng)目需要。
3. 軟件整體思路：
　　首先，由于騰控T-910支持MODBUS通訊協(xié)議，并且不需要過多進(jìn)行過多編程，只需要把硬件連接好，對應(yīng)的輸入輸出參數(shù)就進(jìn)入到了T-910的內(nèi)部寄存器中，在使用MODBUS協(xié)議將寄存器中的內(nèi)容讀取出來即可。
　　例如，T-910內(nèi)部寄存器地址30001-30006對應(yīng)著Ia、Ib、Ic、Uab、Ubc Uca，量程0-2000。若采集到的電流參數(shù)為a，電壓參數(shù)為b則有：
　　實(shí)際電流I=K*(a/20000)*20，單位A，其中K為電力儀表比例參數(shù)。
　　實(shí)際電壓U=K*(a/20000)*5，單位V，其中K為電力儀表比例參數(shù)。
　　這樣，就可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，存儲(chǔ)等功能。
六、 結(jié)論
　　該電力監(jiān)控系統(tǒng)使用騰控T910系類PLC、LabVIEW軟件及Modbus通信協(xié)議完成了電力儀表數(shù)據(jù)采集工作，并使用數(shù)據(jù)庫完成了電力參存儲(chǔ)、查詢等多項(xiàng)功能，精確地將電力參數(shù)顯示出來，使用報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場少人或者無人值守，保障了操作人員的安全，而且還給操作人員提供了一個(gè)可視的、良好的操作環(huán)境，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足了系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，受到用戶好評。因此具有一定的實(shí)際意義。