PLC在微网能量管理系统中的应用

的作用，其主要用于各种底层电表、逆变器、断路器、接触器等设备的分散数据采集，所有电量参数的数据整合，以及向上位监控电脑上传数据以供操作员监视和分析。在向上传递数据的同时，PLC还逐级接收来自上级的参数设置数据和控制指令控制工程网版权所有，实现远程设置和操控。另外，PLC还负责直接处理一些紧急任务，如故障急停等。

远程分散监控——LM系列PLC

若干个LM系列PLC系统根据控制领域的划分分别放置在每个控制领域中，紧邻该控制领域的智能电表、逆变器、断路器、接触器等数据采集设备并与之通过串口通讯线、信号电缆和控制电缆等连接在一起。在微网系统中，这些控制区域主要包括智能电能表、光伏发电及逆变器系统、储能及逆变器系统、三联供系统、地源热泵系统等。同时，LM PLC通过专用的以太网扩展模块与LK PLC进行连接。具体的LM PLC连接图如图3-1所示。

图4-1 LM连接图

在每个控制区域中，LM系列PLC系统的职责主要分为两大部分：首先CONTROL ENGINEERING China版权所有，LM负责通过RS-485串口通讯的方式，将现场智能电表和其它数据采集设备的信息读取到PLC中进行保存和处理后，再上传至LK PLC现场集中监控系统。在这个过程中，和利时LM PLC保证了数据读取的实时性和准确性，其读取所有设备数据一个周期的时间不超过2秒。

LM PLC在智能电表和其它数据采集设备的数据收集上CONTROL ENGINEERING China版权所有，通过编程实现了十分复杂的微网电量采集要求。总体来说，该PLC监控系统中每个PLC可支持同时连接若干类串口通讯采集设备，每类设备也可以有多个，但是设备总数不能超过MODBUS协议的上限。另外，对于每类表来说，又将需要采集的多个参数分成若干优先级，根据优先级不同决定PLC采集该参数的频率。整体结构图如图4-2所示。

此外，LM PLC还负责对现场的继电器、接触器等电气控制设备进行运行状态、故障等情况的信号输入判断以及对其进行的闭合/断开控制等。PLC通过物理输入点DI检测到各设备的工作情况后，同时将这些工作状态数据进行上传和本地处理；另一方面，PLC也根据上级LK PLC发送过来的控制指令对各执行机构进行控制，或根据输入信号的处理结果在本地对执行机构进行一些必要的紧急处理，避免通讯延时造成的损失和危害。

图4-2 LM与仪表通讯模式树状图

现场集中监控——LK系列PLC

LK PLC在整个微网能量管理系统中处于LM PLC的上一层，主要负责将上位操作站的远程指令和参数设置传递给下级LM PLC，同时将LM PLC从底层设备接收的电量数据进行整理集中，以供上位操作站接收显示。因此，可以说，LK PLC在整个系统中是连接上级和下级的枢纽，通过LK PLC将远程调度简捷化，并将现场数据规整化。

远程操作站监控

操作站通常设置在监控中心，主要由计算机、打印机、大屏幕及服务器等硬件设备组成，用于对现场设备的远程监控和整体调度。通过操作站的监控组态软件，工程师可以将底层通讯的基本初始参数，诸如仪表类型数量、每类仪表数量、各数据帧的格式及读取的数据地址等在电脑上设置完毕后，传递给LK PLC现场监控站，而后通过LK发布给所有的LM PLC进行参数初始化操作。

另外，操作站也同时可以监控现场设备的运行情况和故障信息，显示现场仪表的实时电量参数值，使得工程师或操作员可以在监控中心了解现场的基本情况，从而作出一些必要的远程手动控制或及时联系现场工作人员进行检修等。

4 结论

该套自动化集中监控系统具有以下优点：①先进的全开放、分布式结构；②扩展灵活；③中文操作界面友好，操作人员容易掌握。

PLC控制系统作控制站、最优的工控组态软件及工控机作操作站，实现了对微网能量管理系统的集中监控；实现了良好的人机对话，方便操作人员在控制室里了解现场智能电表、逆变器、光伏、储能和三联供等设备的运行状况，并可通过操作站实现对现场设备的远程操作，同时通过PLC控制系统实现联锁控制保护现场设备；维护人员可以直接从操作站上灵活组态和方便查找现场设备故障原因，达到了既显示直观又节省费用的目的。本设计经北京和利时自动化驱动技术有限公司具体实施实现，已得到了非常好的实际应用效果。