1 概述
intouch是由美國wonderware公司開發(fā)的過程可視化組態(tài)軟件,，其功能強大、易用性好,，市場占有率高,，結(jié)合其他的軟件，如io server和d/a server,，可以完成許多工業(yè)項目,。modbus是由modicon公司開發(fā)的開放的通信協(xié)議，它已經(jīng)成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，國內(nèi)外生產(chǎn)的中低壓智能電力監(jiān)控裝置大多帶rs-485接口,，并支持標(biāo)準(zhǔn)modbus通訊協(xié)議?；谝陨蟽牲c,，筆者設(shè)計了一種基于intouch和modbus協(xié)議的電力監(jiān)控系統(tǒng)，上位機采用安裝有intouch和modbus io server的研華工控機,，下位機采用上海南自科技公司的snp-200系列電力測控儀表,，系統(tǒng)開發(fā)方便，擴展性和穩(wěn)定性好,。
2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計
電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件示意圖如圖1所示,。
圖1 電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件示意圖
snp-200測控儀表有一個rs-485接口，采用modbus-rtu通訊協(xié)議,。rs-485接口的接線端子為“a”和“b”,，“a”有時也被稱為差動信號的“+”，“b”被稱為差動信號的“-”,，圖中所有snp-200儀表的“a”短接在一起,，所有的“b”短接在一起。rs-485的傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線,，通信距離可達1200米,。當(dāng)使用的波特率較高，或一條線路上的儀表較多時,，通訊距離會相應(yīng)縮短,。此處，snp-200采用波特率為9600bps,，數(shù)據(jù)格式為8位數(shù)據(jù)位+1位停止位,，無奇偶校驗。為保證通信質(zhì)量,，應(yīng)將每臺snp-200儀表的gnd端子短接在一起,，并在主機處單點接地。圖中的終端電阻rt阻值為120歐，它安裝于一條rs-485總線末端的最后一塊儀表上,。由圖可知,，可以很方便地在rs-485總線的末端擴展新的從站儀表。另外,，由于工控機擁有多個rs-232com口,，每個串口都可以經(jīng)各自的rs-232/rs-485電平轉(zhuǎn)換器組成一條rs-485總線，例如,，可以將1~10#從站儀表接入com1帶的第一條rs-485總線,，將11~20#從站儀表接入com2帶的第二條rs-485總線，余此類推,，這樣分散開來,，既減輕了每個com口的通訊負(fù)擔(dān)，又非常方便擴展新的從站儀表,。
3 電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計
3.1 i/o server for modicon modbus中的設(shè)置
1臺主機往往帶多個modbus從站,，例如圖1所示。以1#從站儀表為例,，打開modicon modbus io server,，設(shè)置modbus topic definition中的參數(shù)[1]，如圖2所示,。圖2中,，topic name設(shè)置為snp_1，com port為com1,，slave id即為儀表的modbus從站號1,，slave device type選擇為micro84plc。其他從站儀表的設(shè)置方法相同,。
圖2 modbus topic definition設(shè)置圖
3.2 intouch中訪問名的設(shè)置
仍以1#從站儀表為例,，intouch中的訪問名設(shè)置為snp_1，節(jié)點名可以不設(shè)置,，或設(shè)置為本機(主機)的ip地址127.0.0.1,，應(yīng)用程序名為modbus，主題名和modbus topic definition中的topic name一致,，即為snp_1,，使用的協(xié)議為suitelink，如圖3所示,，按照同樣的方法設(shè)置其他modbus從站的訪問名。
圖3 intouch訪問名配置圖
3.3 遙信功能的實現(xiàn)
遙信即讀取外部開關(guān)量輸入狀態(tài)(從站輸入線圈),，如斷路器合閘,、分閘狀態(tài)，接地刀閘位置等。結(jié)合snp-200的modbus通訊協(xié)議知,，讀取1#從站儀表的4個遙信開入量,，主機下發(fā)和從站返回的報文格式分別為[2]：
主機發(fā)送 ： 0 02 000 0004 crc
地址 功能碼 起始地址 讀開關(guān)量個數(shù) crc碼
從機響應(yīng)： 01 02 01 02 crc
地址 功能碼 字節(jié)數(shù) di狀態(tài)數(shù)據(jù) crc碼
注意報文中輸入線圈起始地址0000h對應(yīng)的設(shè)備地址為10001，其他順延,。本例中,，主機讀取1#從站輸入線圈10001~10004共4路信號。工程應(yīng)用中,，可根據(jù)需要將不同的開入量接入儀表,，如10001為1#配電柜內(nèi)斷路器合閘狀態(tài)，10002為1#配電柜內(nèi)斷路器分閘狀態(tài),，10003為1#配電柜接地刀閘位置狀態(tài),，10004為備用。在此,，我們不必關(guān)注crc校驗碼的計算和校驗,，只需在intouch中先配置好訪問名snp_1，再逐個配置10001~10004 i/o離散型變量,，以1#從站儀表的10001為例,，打開intouch開發(fā)界面，配置其標(biāo)記名字典如圖4所示,，圖4中,，訪問名為snp_1，項目名即為設(shè)備地址10001,。其他遙信開入量按照同樣的方法設(shè)置,。
圖4 遙信變量的標(biāo)記名字典配置圖
3.4 遙測功能的實現(xiàn)
在遙測即讀取電壓、電流,、功率等寄存器地址中的數(shù)值,，轉(zhuǎn)換成實際工程量，供上位機顯示用,。snp-200系列儀表使用03h作為遙測功能的功能碼,，以1#從站儀表為例，已知電流互感器的變比為500/5=100,，要測量ia,、ib、ic三相電流值,，主機發(fā)送和從機返回的報文格式為[2]：
功能：主機讀取1#從站儀表的報文地址為0103h開始的3個寄存器數(shù)據(jù),，分別對應(yīng)ia、ib,、ic的通訊值,，需指出的是,，電流通訊值要乘上一個系數(shù)才能換算成實際值，本例中,，i實際=i通訊×ct變比/100=i通訊×100/100=i通訊,。報文中ia寄存器地址0103h=259，對應(yīng)設(shè)備地址為40260,，其他順延,。配置1#從站儀表的ia標(biāo)記名字典，如圖5所示,，訪問名仍為snp_1,，項目名即為設(shè)備地址40260。ib,、ic按照同樣的方法設(shè)置,。
圖5 遙測變量的標(biāo)記名字典配置圖
3.5 遙控功能的實現(xiàn)
本遙控即遠(yuǎn)方控制snp-200電力儀表的輸出繼電器進而實現(xiàn)對斷路器合閘、分閘回路的控制,。snp-200遙控功能碼為05h,，以1#從站儀表為例，假設(shè)第一路繼電器用于合閘回路,，要使其輸出一個1秒的合閘脈沖,，主機發(fā)送和從機返回的報文格式為[2]：
報文中線圈地址為0000，對應(yīng)設(shè)備地址為00001,，如果線圈地址為0001,，則對應(yīng)設(shè)備地址為00002，其他順延,。配置1#從站儀表的合閘控制變量如圖6所示,，訪問名設(shè)置為snp_1，項目地址即為設(shè)備地址00001,。只需在intouch中配置一個按鈕,，按鈕按下時使qf1_on_button為1，按鈕松開時使qf1_on_button為0,，按下按鈕維持1秒后松開,，就可以使第一路繼電器輸出1秒的合閘脈沖，進而實現(xiàn)對斷路器的合閘遠(yuǎn)控,。
圖6 遙控變量的標(biāo)記名字典配置圖
3.6修改裝置參數(shù)
仍以1#從站儀表為例,，要將其電流變比系數(shù)修改為100/5=20(14h)，則主機發(fā)送和從機返回的報文格式為[2]：
由snp-200的modbus規(guī)約,，ct變比的寄存器地址為000eh=14,，對應(yīng)的設(shè)備地址為40015。設(shè)置標(biāo)記名字典如圖7所示,，要將1#從站儀表的電流變比設(shè)置為20,，只需將ct_value(對應(yīng)設(shè)備地址40015)修改為20即可,。
圖7 修改裝置參數(shù)的標(biāo)記名字典配置圖
4 結(jié)論
文章介紹的基于intouch和modbus協(xié)議的電力監(jiān)控系統(tǒng),，以工控機作為主機實現(xiàn)對電力測控儀表的遙信,、遙測、遙控及修改裝置參數(shù)等功能,，性價比高,，符合過程工業(yè)流行的趨勢，運行表明,，該系統(tǒng)穩(wěn)定,、可靠，且非常易于擴展,，在工程上有一定的借鑒意義,。