摘 要：本文結(jié)合電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在智能化低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。采用綜合電力監(jiān)控儀PMAC9900E2組成了能實(shí)際應(yīng)用的低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的硬件組成、軟件設(shè)計(jì)以及監(jiān)控系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)等進(jìn)行了說(shuō)明。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn);低壓配電;綜合電力監(jiān)控儀;智能監(jiān)控系統(tǒng) 1 引 言 　　隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和現(xiàn)代社會(huì)對(duì)供電質(zhì)量要求的不斷提高，電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、控制和管理綜合自動(dòng)化已勢(shì)在必行。近年來(lái)，低壓配電網(wǎng)的智能化系統(tǒng)的發(fā)展極其迅速，已經(jīng)出現(xiàn)了許多以智能化電器為基礎(chǔ)而開(kāi)發(fā)的低壓配電監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。世界許多大公司如法國(guó)的施奈德、德國(guó)的西門(mén)子、ABB公司等紛紛推出了自己的智能化電器監(jiān)控、保護(hù)和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中不少已經(jīng)是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)型的產(chǎn)品。 　　20世紀(jì)90年代以來(lái)，自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)生了一次具有深遠(yuǎn)影響的重大變革。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（Field bus）技術(shù)的誕生引發(fā)了傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)的革命?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的工業(yè)過(guò)程智能自動(dòng)化儀表和開(kāi)放的自動(dòng)化系統(tǒng)引起了廣泛的注意和高度的重視，已成為國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。 　　綜合電力監(jiān)控儀PMAC9900E2是一款應(yīng)用廣泛的電力監(jiān)控儀表，除可測(cè)量36個(gè)電力參數(shù)外，還具有4路狀態(tài)量輸入和4路繼電器輸出，并可編程完成過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、超頻報(bào)警。PMAC9900E2采用標(biāo)準(zhǔn)安裝結(jié)構(gòu)，高亮度顯示，美觀實(shí)用。它的通信功能強(qiáng)大，具有光電隔離的RS485通訊口，通訊速率為300～19200bps，并支持開(kāi)放式的通訊協(xié)議。可以說(shuō)在低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)中采用PMAC9900E2是將現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用于低壓配電綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)智能化的有效方法，它提高了控制系統(tǒng)的信息處理能力和運(yùn)行可靠性，節(jié)省了系統(tǒng)的硬件和布線(xiàn)費(fèi)用，方便了用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)、管理和維護(hù)。 2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成 　　本系統(tǒng)中，基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)是由一臺(tái)工業(yè)控制機(jī)、一個(gè)卡件控制箱、一個(gè)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜和兩類(lèi)負(fù)載組成。其組成框圖見(jiàn)圖1。 [align=center] 圖1 監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖[/align] 　　2.1 監(jiān)控系統(tǒng)原理 　　智能現(xiàn)場(chǎng)電測(cè)量?jī)x表安裝在低壓配電柜中，它于監(jiān)控主機(jī)之間的連接物理層采用RS485接口,介質(zhì)采用帶屏蔽地的雙絞線(xiàn)，數(shù)據(jù)鏈路層采用MODBUS通信協(xié)議。對(duì)系統(tǒng)的主回路運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù),通過(guò)監(jiān)控主機(jī)上的友好人機(jī)界面，完成電測(cè)量數(shù)據(jù)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)的數(shù)字采集并進(jìn)行智能開(kāi)關(guān)控制和保護(hù)等功能。采用純數(shù)字量通信，大大提高了系統(tǒng)的可靠性﹑穩(wěn)定性和智能化程度。 　　2.2 能量管理部分（低壓開(kāi)關(guān)柜） 　?。?） 綜合電力監(jiān)控儀 　　綜合電力監(jiān)控儀PMAC9900E2是一種適用電力測(cè)量和控制的自動(dòng)化儀表，能高精度實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，可以廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)及工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控等自動(dòng)化領(lǐng)域。 　　其數(shù)字采集系統(tǒng)組成框圖為 [align=center] 圖2 數(shù)字采集系統(tǒng)組成框圖[/align] 　?。?） CI-134四串口卡 　　它支持 4 個(gè)獨(dú)立的RS-422/485串口，在一對(duì)多點(diǎn)的通信應(yīng)用下，最多可控制128 個(gè)設(shè)備。為使 RS-485 2線(xiàn)半雙工操作變得更加簡(jiǎn)單, 每片 CI-134 卡都具有數(shù)據(jù)流向自動(dòng)控制（ADDC），不需軟件操作。因此, 在Windows下應(yīng)用不需額外的編碼就能控制RS-485半雙工協(xié)議。 　?。?） 供電開(kāi)關(guān)器件 　　主要有空氣開(kāi)關(guān)、電流互感器、交流接觸器、熱繼電器、按鈕開(kāi)關(guān)等。 　　（4） 數(shù)字信號(hào)控制 　　通過(guò)遙信卡PCLD-782B檢測(cè)接觸器所控制開(kāi)關(guān)的狀態(tài);通過(guò)遙控卡DAT-7685進(jìn)行系統(tǒng)負(fù)載（重要負(fù)載、次要負(fù)載）的遠(yuǎn)程控制。 3 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 　　3.1 軟件的主要功能 　?。?） 對(duì)綜合電力監(jiān)控儀PMAC9900E2的各種參數(shù)實(shí)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集; 　?。?） 實(shí)現(xiàn)對(duì)PMAC9900E2各個(gè)開(kāi)關(guān)量遠(yuǎn)程控制; 　?。?） 通過(guò)界面顯示各種參數(shù)數(shù)據(jù)。 　　3.2 軟件平臺(tái) 　?。?） 系統(tǒng)平臺(tái) 　　本系統(tǒng)使用Window 98操作系統(tǒng)。采用該操作系統(tǒng)是因?yàn)樗阌趯?duì)系統(tǒng)的底層進(jìn)行直接操作，并且可以方便的訪問(wèn)構(gòu)成Microsoft Windows操作系統(tǒng)的成千上萬(wàn)個(gè)過(guò)程。 　　（2） 應(yīng)用軟件 　　采用Visual Basic 6.0中文版。利用VB開(kāi)發(fā)用戶(hù)圖形界面以及各類(lèi)控件，并且利用ADO（ActiveX Data Objects）來(lái)訪問(wèn)和加工某個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。 　?。?） 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 　　數(shù)據(jù)庫(kù)軟件采用Microsoft Access 97。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建表、索引等功能，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)行安全機(jī)制，防止數(shù)據(jù)丟失，產(chǎn)生備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)等。而且全部采用Microsoft的產(chǎn)品使各個(gè)軟件在兼容性上能得到滿(mǎn)意的結(jié)果。 4 低壓配電智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 　　4.1 PMAC9900E2-MODBUS的串行通訊協(xié)議 　　通信協(xié)議的作用使信息和數(shù)據(jù)在工控機(jī)和PMAC9900E2之間有效地傳遞，它包括： 　?。?） 所有RS-485回路通信應(yīng)遵照主/從方式，在這種方式下信息和數(shù)據(jù)在單個(gè)主站和最多32個(gè)從站監(jiān)控設(shè)備之間傳遞; 　?。?） 主站將初始化和控制所有在RS-485通信回路上傳遞的信息; 　　（3） 無(wú)論如何都不能從一個(gè)從站開(kāi)始通信; 　?。?） 所有RS-485環(huán)路上的通信都以打包方式發(fā)生一個(gè)包裹。這個(gè)包裹的字節(jié)構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)異步串行數(shù)據(jù)，并按7位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)校驗(yàn)位的方式傳遞串行數(shù)據(jù)流; 　?。?） 任何情況從站只能響應(yīng)主站一個(gè)請(qǐng)求。 　　4.2 數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn) 　　本系統(tǒng)中,采用PMAC系列儀表通訊庫(kù) （ver 1.2.1.7）來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。通過(guò)調(diào)用pmac.dll可以實(shí)現(xiàn)。 　　4.3 界面設(shè)計(jì) 　　主要采用了Visual Basic 6.0的各類(lèi)控件來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用這些控件，可以向程序中添加按鈕、復(fù)選框、標(biāo)簽、組合列表框和文本框，可以在程序中對(duì)硬盤(pán)的文件進(jìn)行操作和訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。在界面設(shè)計(jì)時(shí)，主要的顯示、信息輸入與輸出都是采用這些內(nèi)部控件實(shí)現(xiàn)的。 　　4.4 軟件總體流程框圖 　　數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)是由入口快速顯示界面、登錄界面、監(jiān)控管理界面、信息管理界面等組成，其流程框圖如圖3所示。 [align=center] 圖3 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)軟件流程圖[/align] 　　（1） 系統(tǒng)入口快速顯示界面 　　系統(tǒng)程序啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的入口顯示畫(huà)面，主要顯示系統(tǒng)名、版權(quán)信息以及一個(gè)簡(jiǎn)單的位圖等內(nèi)容。 　　（2） 登錄界面 　　用戶(hù)根據(jù)不同的權(quán)限來(lái)登錄，系統(tǒng)根據(jù)事先的設(shè)定值給予不同的用戶(hù)不同的權(quán)限，避免產(chǎn)生誤操作。 　?。?） 監(jiān)控管理界面 　　用戶(hù)可以選擇端口、地址、傳輸率后進(jìn)入系統(tǒng)監(jiān)控狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行參數(shù)整定，實(shí)現(xiàn)遙訊、遙控和遙測(cè)。 　　（4） 信息管理界面 　　可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的各方面數(shù)據(jù)（如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)）進(jìn)行全面安全的管理，便于維護(hù)系統(tǒng)。 5 結(jié)束語(yǔ) 　　采用綜合電力監(jiān)控儀PMAC9900E2組成基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的低壓配電智能監(jiān)控系統(tǒng)，提高了控制系統(tǒng)的信息處理能力和運(yùn)行可靠性，節(jié)省了系統(tǒng)的硬件和布線(xiàn)費(fèi)用，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。 　　但是，使用PMAC9900E2構(gòu)成的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)也存在著其暫時(shí)無(wú)法解決的問(wèn)題，即控制線(xiàn)路路數(shù)的局限。這大大地阻礙了數(shù)字采集系統(tǒng)的推廣。這就使得在對(duì)于要求控制線(xiàn)路多的低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)中，必須采用數(shù)字監(jiān)視與模擬控制相結(jié)合的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。 　　隨著強(qiáng)電控制與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合，將彌補(bǔ)PMAC9900E2在遙控方面的缺陷，使采用智能化儀表的低壓配電系統(tǒng)在遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)方面都表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。由于智能化儀表的在系統(tǒng)中的應(yīng)用，將使控制系統(tǒng)變成一個(gè)兩級(jí)系統(tǒng)，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與工作站級(jí)。它將方便地向上聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成廠級(jí)或公司級(jí)網(wǎng)絡(luò)。而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將連接全球Internet，形成真正意義上的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)化的控制設(shè)備取代傳統(tǒng)的控制設(shè)備已是不可抗拒的歷史潮流。 　　隨著現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的不斷完善，對(duì)于采用類(lèi)似于PMAC9900E2現(xiàn)場(chǎng)智能化儀表的低壓配電系統(tǒng)將成為低壓配電系統(tǒng)的主流，它將使配電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生一場(chǎng)前所未有的革命。 參考文獻(xiàn) 　　1.白焰，吳鴻，楊國(guó)田 編著.分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)—基礎(chǔ)、評(píng)選、設(shè)計(jì)和應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，2001 　　2.吳秋峰 主編.自動(dòng)化系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001