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1、引言
隨sui著zhe能neng源yuan的de日ri益yi緊jin張zhang，國guo家jia頒ban布bu了le很hen多duo有you關guan節jie能neng減jian排pai的de法fa律lv法fa規gui，各ge行xing各ge業ye都dou采cai取qu了le相xiang應ying的de節jie能neng措cuo施shi，各ge製zhi造zao行xing業ye的de工gong廠chang企qi業ye也ye采cai用yong了le電dian能neng管guan理li及ji電dian力li監jian控kong係xi統tong，對dui節jie能neng效xiao果guo進jin行xing考kao核he。基ji於yuPROFIBUS現場總線的電能管理與電力監控係統，可有效降低工礦企業的能源消耗，實現節能、節電，經濟運行。
PROFIBUS網絡是工業自動化係統中應用最多的一種現場總線，因此，很多工廠、企業希望能將電能管理及電力監控係統也集成到Profibus-DP自動化網絡中。安科瑞致力於智能配電係統自動化設備研發、製造，自主研發一係列帶有PROFIBUS-DP通訊接口電能管理與電力監控儀表產品，PROFIBUS主站可以直接對各個電力儀表進行數據采集、遠程控製等，傳輸速率高，具有很好的實用性和可行性。
2、係統構成
基於PROFIBUS電能管理與電力監控係統可分為三層:現場設備層、PLC數據處理層以及運行監控層。典型的係統構架圖，如下圖所示。
基於PROFIBUS電能管理與電力監控係統架構圖
2.1 現場控製層
現場控製層由現場智能設備、現場智能儀表、遠程I/O 和網絡設備構成。在現場設備層，通過PROFIBUS總線，集成具有通信功能的智能線路保護設備、電機驅動控製設備以及ET200S數據采集與控製裝置等。如西門子的軟起動器、變頻器，安科瑞的ACR係列多功能網絡儀表、ACR係列諧波儀表及ARD係列智能電動機保護器等。
2.2 PLC數據處理層
PLC數據處理層位於現場設備層和運行監控中心層之間，主要完成上下層之間的網絡連接轉換和信息的處理交換。通過PROFIBUS現場總線，把采集的數據傳送到PLC數據處理層，對數據作規範化預處理，處理的數據與時標相對應，並可在數據緩衝區中儲存一周。PLC獲取和處理的數據有選擇性地上傳到控製中心，以便於集中監視現場工況信息；同時，下達來自於控製中心的遙控和遙調信息給現場設備層的各類智能設備及儀表。通過組態編程，PLC能夠自動控製現場設備層的智能設備。
2.3 運行監控層
運行監控層由高速工業以太網以及連接在總線上的擔任監控任務的工作站或顯示操作站、工程師站、PLC/DCS 控製器組成。監控中心軟件由Acrel-3000電力監控組態軟件開發出友好的人機界麵。配電實時工況信息以曲線、表(biao)格(ge)以(yi)及(ji)參(can)數(shu)化(hua)處(chu)理(li)後(hou)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)顯(xian)示(shi)，也(ye)可(ke)顯(xian)示(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)數(shu)據(ju)。係(xi)統(tong)對(dui)重(zhong)要(yao)的(de)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)存(cun)盤(pan)歸(gui)檔(dang)，同(tong)時(shi)，提(ti)供(gong)靈(ling)活(huo)豐(feng)富(fu)的(de)報(bao)表(biao)功(gong)能(neng)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)依(yi)據(ju)實(shi)際(ji)需(xu)求(qiu)靈(ling)活(huo)自(zi)定(ding)義(yi)報(bao)表(biao)。
基於PROFIBUS協議測量與控製裝置、功能―覽表
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產品名稱 |
產品型號 |
基本功能 |
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可編程數顯智能表 |
PZ80-E4/CP |
測量有功能電能（EPI/EPE）、無功電能（EQL/EQC）、有功功率、無功功率、功率因數、以及三相電壓、三相電流、頻率。麵框尺寸：80mm*80mm 開孔尺寸：76mm*76mm |
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可編程數顯智能表 |
PZ96-E4/CP |
測量有功能電能（EPI/EPE）、無功電能（EQL/EQC）、有功功率、無功功率、功率因數、以及三相電壓、三相電流、頻率。麵框尺寸：96mm*96mm 開孔尺寸：88mm*88mm |
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網絡多功能電力儀表 |
ACR220E/CP |
集成全部電力參數的測量（如單相或三相的電流、電壓、有功、無功、視在功率、頻率、功率因數），以及全麵的電能計量和考核管理，同時具有遙信、遙控功能。麵框尺寸：96mm*96mm 開孔尺寸：88mm*88mm |
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網絡多功能電力儀表 |
ACR220EL/CP |
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網絡多功能電力儀表 |
ACR320E/CP |
集成全部電力參數的測量（如單相或三相的電流、電壓、有功、無功、視在功率、頻率、功率因數），以及全麵的電能計量和考核管理，同時具有遙信、遙控功能。麵框尺寸：120mm*120mm 開孔尺寸：108mm*108mm |
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ACR諧波儀表 |
ACR230ELH/CP |
三相交流電量測量、複費率電能計量、四象限電能計量、諧波分析、電網質量分析、遙信、遙控、電網波形實時跟蹤顯示及SOE事件記錄等功能。麵框尺寸：96mm*96mm 開孔尺寸：88mm*88mm |
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ACR諧波儀表 |
ACR330ELH/CP |
三相交流電量測量、複費率電能計量、四象限電能計量、諧波分析、電網質量分析、遙信、遙控、電網波形實時跟蹤顯示及SOE事件記錄等功能。麵框尺寸：120mm*120mm 開孔尺寸：108mm*108mm |
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馬達保護器 |
ARD2F+CP |
對電動機運行過程中出現的起動超時、過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、外部故障等多種情況進行保護。 |
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配電線路過負荷監控裝置 |
ACM3+CP |
適用於突然斷電比過負荷造成的損失更大的配電線路，其過負載保護應作用於信號而不應作用於切斷電路的場合。並具有三相電流、電壓、功率、漏電、頻率等電參數測量功能。 |
3、係統功能
基於PROFIBUS電能管理與電力監控係統，上位機軟件采用Acrel-3000電力監控組態軟件。通過該軟件進行組態，可以在上位機界麵上實現對所有電參量的實時顯示，如電流、電壓、有功功率、無功功率、電能等。
Acrel-3000可以實現主要電力參數的實時運行曲線、曆史趨勢曲線等的繪製
另外，Acrel-3000還具有強大的報警功能、查詢功能、打印功能等。
通過Acrel-3000界麵，還可以實現對PROFIBUS各從站的網絡參數采集和顯示，如總線參數、從站狀態、主站模式、看門狗、組態信息以及從站診斷數據等。對係統的檢修和維護也起到非常方便的指導作用。
4、結束語
該係統采用西門子PLC作為一類主站，並安裝了CP5611通信板卡的工控機作為二類主站。調試結果表明：上位機主站能夠按時間間隔0.5s輪lun流liu對dui各ge個ge電dian力li監jian控kong儀yi表biao進jin行xing采cai集ji數shu據ju，運yun行xing通tong信xin情qing況kuang良liang好hao。根gen據ju係xi統tong提ti供gong的de組zu網wang方fang法fa，不bu僅jin能neng將jiang工gong業ye自zi動dong化hua控kong製zhi係xi統tong與yu電dian能neng管guan理li電dian力li監jian控kong係xi統tong集ji成cheng為wei一yi體ti，而er且qie整zheng個ge網wang絡luo具ju有you現xian場chang總zong線xian係xi統tong的de智zhi能neng化hua管guan理li，具ju有you很hen高gao的de先xian進jin性xing，還hai可ke以yi節jie約yue硬ying件jian成cheng本ben。
參考文獻
[1] 上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版
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