安科瑞基于PROFIBUS总线的电能监控管理系统

1 基于基于 PROFIBUSPROFIBUS 总线的电能监控管理系统总线的电能监控管理系统 徐霜 上海安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定 201801 1 概述概述 PROFIBUS 是一种有广泛应用范围的 开放的数据通信系统 适合于快速 时间要求严 格的应用和复杂的通信任务 特别适用于工厂自动化和过程自动化领域 PROFIBUS 是工业 控制领域中的主流现场总线标准 2000 年成为 IEC61158 国际现场总线标准之一 在 2006 年 PROFIBUS 成为中国第一个工业通讯领域现场总线技术国家标准 GB T20240 2006 PROFIBUS DP 是一种经过优化的高速通信连接 是专门为自动控制和设备级分散 I O 之间的通信设计的 可用于分布式控制系统的高速数据传输 其传输速率高达 12Mbps 上 海安科瑞致力于智能配电系统自动化设备研发 制造 自主研发一系列带有 PROFIBUS DP 通讯接口配电产品 并可提供基于 PROFIBUS 总线的整套组网方案及系统集成 据 PROFIBUS 的用户组织 PI 市场调查 在德国和欧洲市场中 PROFIBUS 占开放性工业现 场总线系统的市场超过 40 PROFIBUS 近 20 年中的安装节点数已超过 2800 万 专家预测 到 2012 年 PROFIBUS 安装节点数将突破 5000 万大关 PROFIBUS 协议主要优势有 12M 的通信速率和可靠的通信质量 适用多种通信介质 灵活的拓扑结构 支持线型 树型 环型结构及冗余的通信模型 强大的通信功能 支持 基于总线的驱动技术和符合 IEC61508 的总线安全通信技术 先进的网络规模等 PROFIBUS 总线可广泛应用于工业控制 电力控制 交通领域 汽车制造 楼宇自动化 烟草行业 工程机械 石油化工 冶金采矿等领域 2 2 PLCPLC 为主站的为主站的 PROFIBUS DPPROFIBUS DP 网络网络 基于 PROFIBUS 现场总线信息化电能管理系统可有效降低工矿企业 基建和商业大楼的 能源消耗 实现节能 节电 经济运行 基于 PROFIBUS 电能管理系统采用分层分布式设计 思想 系统分为三层 现场设备层 PLC 数据处理层以及运行监控层 系统构架见图 1 2 图 1 基于 PROFIBUS 电能管理系统构架图 2 1 现场控制层 现场控制层由现场智能设备 现场智能仪表 远程 I O 和网络设备构成 在现场设备 层 通过 PROFIBUS 总线 集成具有通信功能的智能线路保护设备 电机驱动控制设备以及 ET200S 数据采集与控制装置等 如西门子的软起动器 变频器 安科瑞的 ACR 系列多功能 网络仪表 ACR 系列谐波仪表及 ARD 系列智能电动机保护器等 2 2 PLC 数据处理层 PLC 数据处理层位于现场设备层和运行监控中心层之间 主要完成上下层之间的网络 连接转换和信息的处理交换 通过 PROFIBUS 现场总线 把采集的数据传送到 PLC 数据处理 层 对数据作规范化预处理 处理的数据与时标相对应 并可在数据缓冲区中储存一周 PLC 获取和处理的数据有选择性地上传到控制中心 以便于集中监视现场工况信息 同时 下达来自于控制中心的遥控和遥调信息给现场设备层的各类智能设备及仪表 通过组态编 程 PLC 能够自动控制现场设备层的智能设备 3 2 3 运行监控层 运行监控层由高速工业以太网以及连接在总线上的担任监控任务的工作站或显示操作 站 工程师站 PLC DCS 控制器组成 监控中心软件由 WinCC 开发出友好的人机界面 配 电实时工况信息以曲线 表格以及参数化处理后的数据进行显示 也可显示整个系统的数 据 系统对重要的信息进行存盘归档 同时 提供灵活丰富的报表功能 用户可以依据实 际需求灵活自定义报表 2 4 系统特点 2 4 1 增加了从电源设备到各类终端负载电能消耗透明度 优化运行成本 2 4 2 可依据电能需求模式和要求 更精确 有效和经济地购买电能 2 4 3 采用分析诊断 定向服务 维护等手段 优化开关设备的性能和用电负荷 2 4 4 系统为开放式和模块化结构 故系统的集成 组态 扩展更灵活 3 3 安科瑞安科瑞 Acrel 3000Acrel 3000 软件简介软件简介 基于 PROFIBUS DP 的电能管理与电力监控系统 上位机软件为 Acrel 3000 电力监控组 态软件 通过该软件进行组态 可以在上位机界面上实现队所有电参量的实时显示 如 I U P Q kWh 等 图 2 所示为本系统的电能管理及电力监控系统主界面 Acrel 3000 还可以实现主要电力参数的实时运行曲线 历史趋势曲线等绘制 如图 3 所示 另外 Acrel 3000 还具有强大的报警功能 报表功能 查询功能 打印功能等 强 大的数据库可以将历史记录保留 3 年以上 通过 Acrel 3000 界面还可以实现对 PROFIBUS 各从站的网络参数采集和显示 比如 总线参数 从站状态 主站模式 看门狗 组态信 息以及从站诊断数据等 对于系统的检修和维护也起到非常方便的指导作用 4 图 2 Acrel 3000电力监控 电能计量管理系统实现实时采集监控界面 图 3 Acrel 3000实时曲线界面 4 4 带带 PROFIBUS DPPROFIBUS DP 协议的电力仪表协议的电力仪表 大量应用于现场控制层的电力仪表分两类 即测控仪表和保护仪表 具体型号 功能 5 见下表 产品 分类 产品名称型号外形规格基本功能 可编程数显智能表 PZ80 E4 CP 80 方形 可编程数显智能表 PZ96 E4 CP 96 方形 测量有功能电能 EPI EPE 无功电能 EQL EQC 有 功功率 无功功率 功率因数 以及三相电压 三相电 流 频率 网络多功能电力仪表 ACR220E CP 96 方形 网络多功能电力仪表 ACR220EL CP 96 方形 网络多功能电力仪表 ACR320E CP 42 方形 集成全部电力参数的测量 如单相或三相的电流 电压 有功 无功 视在功率 频率 功率因数 以及全面的 电能计量和考核管理 同时具有遥信 遥控功能 ACR 谐波仪表 ACR230ELH CP 96 方形 测控 仪表 ACR 谐波仪表 ACR330ELH CP 42 方形 三相交流电量测量 复费率电能计量 四象限电能计量 谐波分析 电网质量分析 遥信 遥控 电网波形实时 跟踪显示及 SOE 事件记录等功能 马达保护器 ARD2F CP 分体式 对电动机运行过程中出现的起动超时 过载 断相 不 平衡 欠载 接地 漏电 阻塞 外部故障等多种情况进 行保护 保护 装置 配电线路过负荷监控装 置 ACM3 CP 分体式 适用于突然断电比过负荷造成的损失更大的配电线路 其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路的场 合 并具有三相电流 电压 功率 漏电 频率等电参 数测量功能 5 5 报价方案报价方案 5 1 硬件 单位 元 RMB 名称型号单位面价 工作站主机DELL 工作站主机 i5 1G 160G 键鼠台 6500 显示器DELL 19 寸宽屏液晶显示器台 1500 系统软件 Microsoft Windows XP SP3 套 1250 打印机HP P1007 激光打印机台 1550 以太网交换机 H3C 3C16470 台 1750 UPS 电源SANTACK C1KS 1KVA 待机 30 分钟 塔式台 3000 MOXA NPORT5610 8 RS232 接口 8台 7300 串口服务器 Korenix JetPort5604i RS485 接口 4 带隔离只 7800 6 串口服务器附件连接线 RJ45TODB9MADAPTER 公 根 50 MOXA DA660 8 Lx 8 端口 台 10500 通讯前置机 Korenix JetBox 3300 2 端口 台 5400 扩展卡 MOXA CP134U I 块 3470 协议转换隔离器泓格 I 7520R套 550 开关电源华力 KDYA DG75 24只 350 K2200 规格 2200 高 600 宽 600 进深 套 2850 K1200 规格 1200 高 600 宽 600 进深 套 2000 通讯机柜 K500 规格 600 高 500 宽 200 进深 套 1000 5 2 软件 单位 元 RMB 名称型号单位面价备注 3 万设备数量 1 10 4 万设备数量 10 20 6 万设备数量 21 40 8 万设备数量 41 80 Acrel 3000 监控组态软件 V6 0 系统组态软件 图形组态软件 电能管理软件 数据库软件 套 10 万以上设备数量 80 以上 双机版套 单机价格 1 5 数据转发每 1 用户套 3000 Web 发布每 1 用户 总用户数 5 套 5000 5 3 仪表 单位 元 RMB 分类产品单位型号面价 元 台PZ80 E4 CP3280 台PZ96 E4 CP3280 台ACR220E CP4280 测控仪表 台ACR220EL CP4880 7 台ACR320E CP4280 台ACR230ELH CP5860 台ACR330ELH CP5860 台ARD2F CP根据不同额定电流 保护装置 台ACM3 CP 2800 附加模块另算 6 6 结