安科瑞基于PROFIBUS总线的电能监控管理系统.docVIP

基于PROFIBUS总线的电能监控管理系统 徐霜 上海安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801 1 概述 PROFIBUS是一种有广泛应用范围的、开放的数据通信系统，适合于快速、时间要求严格的应用和复杂的通信任务，特别适用于工厂自动化和过程自动化领域。PROFIBUS是工业控制领域中的主流现场总线标准，2000年成为IEC61158国际现场总线标准之一。在2006年, PROFIBUS成为中国第一个工业通讯领域现场总线技术国家标准：GB/T20240-2006。 PROFIBUS-DP是一种经过优化的高速通信连接，是专门为自动控制和设备级分散I/O之间的通信设计的，可用于分布式控制系统的高速数据传输，其传输速率高达12Mbps。上海安科瑞致力于智能配电系统自动化设备研发、制造，自主研发一系列带有PROFIBUS-DP通讯接口配电产品，并可提供基于PROFIBUS总线的整套组网方案及系统集成。 据PROFIBUS的用户组织PI市场调查，在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场超过40%。PROFIBUS近20年中的安装节点数已超过2800万，专家预测，到2012年PROFIBUS安装节点数将突破5000万大关。12M 的通信速率和可靠的通信质量适用多种通信介质灵活的拓扑结构，支持线型、树型、环型结构及冗余的通信模型强大的通信功能，支持基于总线的驱动技术和符合IEC61508 的总线安全通信技术先进的网络规模PROFIBUS现场总线图1 基于PROFIBUS电能管理系统构架图 2.1、现场控制层 现场控制层由现场智能设备、现场智能仪表、远程I/O 和网络设备构成。 PLC数据处理层位于现场设备层和运行监控中心层之间，主要完成上下层之间的网络连接转换和信息的处理交换。通过PROFIBUS现场总线，把采集的数据传送到PLC数据处理层，对数据作规范化预处理，处理的数据与时标相对应，并可在数据缓冲区中储存一周。PLC获取和处理的数据有选择性地上传到控制中心，以便于集中监视现场工况信息；同时，下达来自于控制中心的遥控和遥调信息给现场设备层的各类智能设备及仪表。通过组态编程，PLC能够自动控制现场设备层的智能设备。 2.3 运行监控层 运行监控层由高速工业以太网以及连接在总线上的担任监控务的工作站或显示操作站、工程师站、PLC/DCS 控制器组成。 2.4.1增加了从电源设备到各类终端负载电能消耗透明度，优化运行成本。 2.4.2可依据电能需求模式和要求，更精确，有效和经济地购买电能。 2.4.3采用分析诊断，定向服务/维护等手段，优化开关设备的性能和用电负荷。 2.4.4系统为开放式和模块化结构，故系统的集成，组态，扩展更灵活。 3 安科瑞Acrel-3000软件简介 基于PROFIBUS-DP的电能管理与电力监控系统，上位机软件为Acrel-3000电力监控组态软件。通过该软件进行组态，可以在上位机界面上实现队所有电参量的实时显示I、U、P、Q、kWh等实现主要电力参数的实时运行曲线历史趋势曲线等绘制报警报表功能查询功能打印功能历史记录保留3年以上。通过界面实现对PROFIBUS各从站的网络参数采集和显示，比如：总线参数、从站状态、主站模式、看门狗、组态信息以及从站诊断数据等。图2 Acrel-3000电力监控/电能计量管理系统实现实时采集监控界面 图3 Acrel-3000实时曲线界面 4 带PROFIBUS-DP协议的电力仪表 大量应用于现场控制层的电力仪表分两类，即测控仪表和保护仪表，具体型号、功能见下表。 产品分类 产品名称 型号 外形规格 基本功能 测控仪表 可编程数显智能表 PZ80-E4/CP 80 方形 测量有功能电能（EPI/EPE）、无功电能（EQL/EQC）、有功功率、无功功率、功率因数、以及三相电压、三相电流、频率。 可编程数显智能表 PZ96-E4/CP 96方形 网络多功能电力仪表 ACR220E/CP 96方形 集成全部电力参数的测量（如单相或三相的电流、电压、有功、无功、视在功率、频率、功率因数），以及全面的电能计量和考核管理，同时具有遥信、遥控功能。 网络多功能电力仪表 ACR220EL/CP 96方形 网络多功能电力仪表 ACR320E/CP 42 方形 ACR谐波仪表 ACR230ELH/CP 96 方形 三相交流电量测量、复费率电能计量、四象限电能计量、谐波分析、电网质量分析、遥信、遥控、电网波形实时跟踪显示及SOE事件记录等功能。 ACR谐波仪表 ACR330ELH/CP 42 方形 保护装置 马达保护器 ARD2F+CP 分体式 对电动机运行过程中出现的起动超时、过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、阻塞、外部故障等多