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浅谈基于PLC和Modbus的配电室现场环境监控系统设计及产品选型

更新时间: 2022-10-25   点击次数: 439次
摘要:为实现对配电室现场运行环境实时监控,研究设计了一个基于PLC和Modbus的配电室现场环境监控系统。该系统采用PLC处理数字量输入/输出,采用Modbus协议进行数据通信,对配电室现场各种环境参数进行监测报警,采集存储视频图像和语音,通过以太网与上一级监控中心进行数据通信。作者首先给出系统总体结构和功能设计,接着阐述系统硬件结构和软件设计思想.通过测试表明,监控系统运行稳定可靠,具有良好的实用性。
关键词:PLC;ModbusRTU;ModbusTCP;配电室;环境监控

1系统总体结构和功能
  配电室现场环境监控系统需要对配电室现场运行环境进行实时监控和异常报警处理,监控范围包括门禁管理、烟雾探测、明火探测、门窗开闭探测、水浸探测、防盗入侵探测、温湿度监测、SF6气体泄漏监测、排风控制、视频和语音监控、手机短信报警等,需要处理数字量输入/输出、串口通信、视频、语音、网络等多种交互数据格式,对数据采集和控制操作的实时性和可靠性有较高要求。        监控系统以系统主控部分现场控制/采集/通信/远动单元)为核心,外围配置电控锁、读卡器、烟雾传感器、明火传感器、门磁窗磁传感器、水浸传感器、红外防盗入侵传感器、温湿度传感器、SF6传感器、排风扇、摄像头、短信报警模块等监测和控制设备.如果需要与上一级监控中心进行通信,还需要配置专门的网络交换设备。
  系统主控部分负责管理调度整个监控系统现场控制、数据采集、数据通信和远动控制等功能.在系统运行过程中,外围监测设备实时采集环境参数数据,系统主控部分循环采集各个外围设备的数据并显示.如果监控到异常数据则启动3种报警方式[3],包括现场声音报警、手机短信报警和计算机网络报警,根据需要系统主控部分可以向控制设备发送控制命令[4]以对报警进行响应.摄像机的视频信号直接通过视频线接入到系统主控部分进行录像存储,拾音器的音频信号同步传入系统主控部分进行录音存储,根据需要系统主控部分也可以向摄像机云台发送控制命令,调节摄像机镜头远近和角度。

2.概述
配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视频监控子系统(云台球机、枪机)、环境监测子系统(温度、湿度、水浸、烟感)、控制子系统(灯光、空调、除湿机、风机、水泵)、门禁监控子系统(读卡器、开门按钮、磁力锁)、安防监控子系统(双鉴检测器)。
3.系统结构
 
 
 
4.系统功能
4.1实时监测
  能够显示配电室设备的运行状态,实时监测配电室环境参数信息,实时显示有关故障、告警等信息。
4.2数据查询
  在人机界面中,可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。
4.3曲线查询
  可以直接查看各电参量曲线。
4.4运行报表
  查询配电室内设备的运行数据报表。
4.5实时告警
  具有实时告警功能,系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。
4.6历史事件查询
  能够对产生的所有事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。 
4.7用户权限管理
  设置了用户权限管理功能,可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。
4.8网络拓扑图
  支持实时监视并诊断各设备的通讯状态,能够完整的显示整个系统网络结构。
4.9遥控功能
  可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。
5.系统硬件配置
 
 
 
6.结论
  本文基于PLC和Modbus设计了一个配电室现场环境监控系统,实现对配电室运行环境进行实时监控,数据采集稳定可靠,响应及时。除监控中心调取配电室现场音视频监控录像时占用较大带宽之外,每个配电室监控系统的主控部分每次需要向监控中心上传的数据量很小,只有几十Byte,数据上传速度较快。因此,可以实现一个监控中心对上百个配电室现场环境监控系统进行管理。系统已成功应用于某供电局运行维护的多个配电室中,有效地实现了对配电室运行环境进行监控,提高了运行维护效率,取得了良好的应用效果。下一步研究方向为增加配电室配电设备运行情况的监控,采集和上传配电设备的电参量,将环境监控和配电监控集成为配电室现场配电与环境综合监控系统。并引入云计算的思想和方法,建立城市级配电室群分布式监控云计算模型,在云计算平台[6]上运行监控系统,增加信息接入和共享能力,为配电室的安全运行提供更大的技术支撑。