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

摘要：針對配電網(wǎng)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、位置分散、管理手段落后的問題，利用MODBUS通信協(xié)議和RS 485、RJ45接口等技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場總線控制理論，開發(fā)了一種基于Forcecontrol組態(tài)軟件的低壓配電智能監(jiān)測系統(tǒng)。整個監(jiān)控系統(tǒng)由控制室中工控機(jī)和光纖適配器組成，每個無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)自動采集、動態(tài)數(shù)據(jù)和曲線顯示、故障記錄報警、實時通信等主要特點。
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于分散，使得配電室的維護(hù)非常不方便。本文針對河南某鋁廠分散的低壓配電室，設(shè)計了基于工業(yè)以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。在無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)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)通過帶RS 485通信端口的智能控制器讀取，利用MODBUS—RTU通信協(xié)議通過光纜向工控機(jī)中傳送數(shù)據(jù)；在控制室中，通過工控機(jī)可以實現(xiàn)各種狀態(tài)的報警，各種數(shù)據(jù)參數(shù)的監(jiān)控，及繪制實時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17個配電室中的各種功耗參數(shù)(如電壓、電流、功率等)進(jìn)行測試并實現(xiàn)實時動態(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。

整個系統(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)器是通過網(wǎng)絡(luò)，用計算機(jī)來存取、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)的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨享的電信號通路。在此串口通信系統(tǒng)中，計算機(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，將采集的信號通過MODBUS協(xié)議轉(zhuǎn)換為控制信號傳送到上位機(jī)，實現(xiàn)對電量信號的監(jiān)控；上位PC選用聯(lián)想IdeaCentre工控機(jī)，監(jiān)控軟件選用的是國產(chǎn)軟件ForceControl 6．0?？偩€結(jié)構(gòu)安全、簡潔，具有很高的可靠性和實用性。
1．2 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)
數(shù)據(jù)自動采集與檢測：通過帶RS 485通信端口的智能控制器來實現(xiàn)無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)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)的采集和檢測，再利用MODBUS—RTU通信協(xié)議通過光纖適配器后，通過光纜向工控機(jī)中傳送實時數(shù)據(jù)。
通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：在現(xiàn)場無人值班低壓配電室，通過新配置的帶MODBUS—RTU通信協(xié)議的RS 485通信口的智能控制器檢測數(shù)據(jù)，再將多臺各種型號的智能控制器中的數(shù)據(jù)統(tǒng)一通過光纖適配器后，經(jīng)過光纜傳送到中央監(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，從而實現(xiàn)各種實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控。
動態(tài)顯示：在控制室內(nèi)，通過工控機(jī)經(jīng)由光纖適配器通過光纖傳送現(xiàn)場智能控制器中的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，從而在顯示器上動態(tài)顯示各種參數(shù)的當(dāng)前運行狀態(tài)和實時動態(tài)數(shù)據(jù)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行各種報警，并為操作人員提供決策信息。此外，操作人員的級別和代碼，各種數(shù)據(jù)的實時曲線和歷史曲線，各種日報表、周報表和月報表等都可以在上位機(jī)中實現(xiàn)。