发布日期：2025/6/15

摘要：本文主要论述了台达PLC和HMI以及各类扩展模块在某铁路项目的电力监控系统中的应用，其中涉及电力信号采集、数据运算处理、数据通讯、逻辑开关量控制等。 关键词：数据采集、浮点数、ASCII码、报警、RS通讯。   一、引言     工控产品在大型自动化控制系统中的应用向来讲究的是功能强大、性能稳定、故障率低。而作为主控设备和上位机的PLC和HMI在其中更是起着举足轻重的作用，分担着整个控制系统中大部分的执行和监控任务。在电力监控系统中，主控设备须根据系统中的电压、电流、频率等信号值对整个电力系统中执行机构的动作进行准确控制、并由上位机对这些信号数据进行实时监控。   二、系统构架： 1，  整个监控系统分成两个监控柜:A柜和B柜，具体的电控配置如下表

A:   个数   B:   个数 DOP-A57CSTD HMI 1   DVP20EH00R2 PLC 1 DVP20EH00R2 PLC 1   DVP08HM11N PLC 1 DVP16HM11N PLC 2   DVP16HM11N PLC 1 DVP04AD-H2 PLC 6   DVP04AD-H2 PLC 8
监控系统工作原理示意图

图1

三、控制系统说明：

1.         如图1所示，在A屏和B屏上，PLC通过DI和AI模块读取众多故障报警信号（开关量）和铁路系统中的电流、电压或频率信号（模拟量A/D转换）。例如下表
 告警信号

PLC接线端 　 告警条件 告警内容 备注 X0 A屏1QF 1KM、2KM 切换正常，1QF断开 A屏1QF断开 m100 X1 A屏2QF 1KM、2KM 切换正常，2QF断开 A屏2QF断开 m101 X2 A屏3QF 1KM、2KM 切换正常，3QF断开 A屏3QF断开 m102 X3 A屏4QF 1KM、2KM 切换正常，4QF断开 A屏4QF断开 m103 X4 A屏5QF 1KM、2KM 切换正常，5QF断开 A屏5QF断开 m104   电力参数信号：   PLC内部地址 名称 额定值 报警上下限 接线通道 D200 一路输入A相电压D200 AC220V 170～260 CH1(04AD-1) D201 一路输入B相电压D201 AC220V 170～260 CH2(04AD-1) D202 一路输入C相电压D202 AC220V 170～260 CH3(04AD-1) D203 一路输入频率D203 50HZ 45～55 CH4(04AD-1) D204 二路输入A相电压D204 AC220V 170～260 CH1(04AD-2) D205 二路输入B相电压 AC220V 170～260 CH2(04AD-2) D206 二路输入C相电压 AC220V 170～260 CH3(04AD-2) D207 二路输入频率 50HZ 45～55 CH4(04AD-2)
2.         HMI通过COM1和COM2两个RS232端口分别监控A柜和B柜上的PLC，对系统中的电力信号进行实时的监控，同时根据开关量信号输入、利用宏指令实现对系统运行状况的各类告警提示,并记录历史告警信息。如下图:

3.         电力系统现场监控与操作是通过HMI来实现的，但同时系统中的这一系列参数也都必须传输到PC机上，实现数据采集、分类统计和显示的功能。PC机端的数据采集软件已经由用户开发好，无法更改，如下图.

图2

4.         该软件的数据采集原则为“只收不发”，且仅接收符合一定协议的数据（参数格式必须为浮点数，以ASCII码格式传输），其他格式的数据均无法采集和显示。例如：

5.         这样，在PLC这端就必须满足几点：浮点数、ASCII数据转换、数据只发不收。同时根据数据采集软件的数据格式定义，A柜和B柜中的参数必须进行一定规则的组合分类；将重组后的数据发送到PC上，才算有效。否则要么造成PC端软件采集不到正确数据，无法正常显示；要么PLC端程序出现通讯错误。 6.         根据上述的特点，决定采取以下方式进行数据采集：
--如图1所示，A柜PLC先通过RS485端口以MODBUS协议通讯方式读取B柜PLC内的相关参数。

--在A柜PLC中，将A柜和B柜中的相关电力参数转换为浮点数并进行重新组合。 浮点数转换：

高低字节交换：

--将组合整理后的数据转换城ASCII码格式，并根据采集软件所支持的协议格式加上“头码”、“命令字”、“校验和”、“尾码”等。

--如图1所示，A柜PLC通过RS485端口，使用RS指令将数据发送给PC，同时将接收数据长度设为0，实现数据“只发不收”；由于数据长度非常长，而RS指令一次最多只能发送255字节；故需要分多次RS指令进行发送。

--最后如图2所示，只要PC端接收的数据符合自身的协议格式，数据采集软件就会自动在空白区域显示出所接收到的数据，并在如“系统输入模拟量数据”、“告警状态”等数据区块显示出相应电力参数值。 7.         PLC中不断重复上述数据采集动作，就可以在PC机上实时显示系统当前的电力参数了。达到电力系统参数及时监控和收集的效果。   四、小结     该系统经过数周的调试和完善后得到客户的满意验收。总的来说，该系统数据量大，HMI上的监控页面达到80多页；为了保证HMI于PLC的通讯速度，一般单页面上放的监控装置不宜太多。最大的难点在于将电力参数由PLC发给PC端采集软件；由于数据量大，且协议格式复杂，所以在PLC程序中必须仔细编写协议数据并严格安排每笔通讯数据的时序关系，防止数据错位或混乱。