任务1-5 监控软件组态微控制器实现遥测与遥调

任务1-5监控软件组态微控制器实现遥测与遥调

本节学习要点行业背景

1.无锡地铁牵引降压混合变电所模拟量监控范围

2.徐州地铁1号线SCADA系统遥测画面相关知识1.上位机微控制器采集模拟量数据电路连接2.器件介绍3.用微处理器采集电压数据任务实施1.组态王实现模拟量数据输入2.组态王实现模拟量数据输出思考与练习行业背景

徐州地铁1号线电力监控内容——模拟量的监控1.电力监控内容徐州地铁1号线电力监控模拟量内容如表1-5-1所示。表1-5-1电力监控内容表主变电站牵引降压混合所降压变电所遥测110kV电流/电压110kV主变有功功率/有功电度110kV功率因数110kV主变无功功率/无功电度主变二次侧电流35kV母线电压35kV馈线电流(交直流系统有关电量)35kV进/出线电流35kV母线电压35kV母联电流整流/动力变压器一次侧电流/有功功率/有功电度整流机组输出电流1500V直流母线电压1500V馈线电流回流线电流0.4kV进线电流/电压

(交直流系统有关电量)35kV进/出线电流35kV母线电压35kV母联电流动力变压器一次侧电流/有功功率/有功电度0.4kV进线电流/电压

(交直流系统有关电量)遥调主变压器有载调压2.徐州地铁1号线SCADA系统遥测画面徐州地铁1号线SCADA系统遥测画面如图1-5-1所示。所有变电所设备的电压、电流和功率的数据都可以实时显示出来，确保设备的正常运行。

图1-5-1SCADA系统遥测画面相关知识

我们在变电所控制室的计算机显示屏上看到的许多电力设备上的参数数值，如电力设备上的实时的电压值，电流值，功率值等等，实际上这些数据属于计算机对模拟量数据的处理。这些数值计算机是如何采集到的，又是如何显示到计算机显示屏上的呢？下面我们通过一个实验，让大家亲手感受一下数据采集的过程吧。我们这个实验的要求是用微控制器采集220V的交流市电电压，并将电压值显示在计算机的显示屏上。1.微控制器采集模拟量数据电路连接另外使用一块微控制器板Arduino2采集模拟量数据电路连接如图1-5-2所示，测试电路中加入了交流调压器是为了能够观察交流电压变化时的情况。图1-5-2微控制器采集模拟量数据电路2.器件介绍1）漏电保护器其作用在本项目任务4中已介绍，漏电保护器实物参见图1-4-3。2）交流调压器其作用是调节交流电压的输出值。交流调压器实物如图1-5-4所示。

3）交流变送器交流变送器是将交流电电压的变化转换成0-5V的直流电压的变化。交流变送器实物如图1-5-5所示。图1-5-5交流变送器实物

图1-5-4交流调压器实物

漏电保护器、交流调压器和交流变送器电路连接好之后，先不要连接微控制器，可以先接通交流电源，测试用红线框起来的电路部分。用万用表的交流电压档测量a点电压，检测电源电压是否正常。测量b点电压，检测漏电保护器是否正常有输出。测量c点电压，检测交流调压器是否正常工作。如果正常工作，可以调节交流调压器的旋钮，可以调出0-250V变化的交流电压值。注意，测量d点电压万用表要换到直流电压档。调节交流调压器，在d点可以得到0-5V的可调的直流电压。以上测试结果正常，这时，再将交流变送器的输出端与微控制器连接，进行下面的内容。

3.用微处理器采集电压数据如图1-5-6所示，将变送器输出的模拟信号接入微处理器模拟输入端口A0，写入下面程序，打开Mixly软件的串口监视器，可以看到微处理器已经把0-220V的交流电转换成0-570左右的范围变化的数字信号。

图1-5-6微处理器采集电压数据程序可以看出，交流电压调到220V时，模拟数据输入值是570左右。现在做一下变换，将0-570之间的数值的变化转换成0-220V电压的变化量。将下面程序下载到微处理器，观察串口监视器的输出结果。如图1-5-7所示。

图1-5-7数值转换程序这样，调节交流电压值，计算机串口输出端口就可以看到随交流电压变化的交流电压数值，这样我们就采集到了实际的交流电压。任务实施

1）Arduino2电路连接组态王实现模拟量数据输入电路如图1-5-8所示。为了简化电路，这里的模拟量输入信号用电位器RW1电路实现。图1-5-8组态王实现模拟量数据输入电路1.组态王实现模拟量数据输入任务要求：组态王向Arduino2读取数据，实现模拟量数据输入。此功能实质上是实现四遥中的“遥测”功能。

2）Arduino2程序编写Arduino2采集模拟量数据程序如图1-5-9所示。

图1-5-9Arduino2模块采集模拟量数据程序如果不进行数据转换，从Mixly串口监视器虽然能读出A0端口的模拟量数据，但是从组态王上读出的数据显示不正常。这是因为组态王要求传输的数据位数是固定的，而Arduino2采集的模拟量的数据位数是不固定的，所以接收过来的数据会出现问题。解决的办法是先将数据进行转换，然后再将数据上传。具体的思路是将数据先转换成ASCII码，然后将每次传递的数据都组合成4位数字，然后再上传给上位机，这样上位机就可以显示出正确的数值。改写的程序如图1-5-10所示。

图1-5-10改写的程序3）组态王设置步骤（1）添加模拟量数据采集设备Arduino2，选择设备如图1-5-11所示。

图1-5-11选择设备添加设备名称，这是第二块微处理器板，如图1-5-12所示。

图1-5-12添加设备名称选择通信串口，根据实际情况，微控制器用的是COM3端口。如图1-5-13所示。

图1-5-13选择通信串口完成设置如图1-5-14所示。

图1-5-14完成设置（2）测试数据通信：在“串口设备测试”窗口的“设备测试”页面，选择正确的寄存器及数据类型，先按下“添加”按钮，使得寄存器名与数据类型都出现在“采集列表”栏目下，如图1-5-15所示。

图1-5-15测试数据通信

如图1-5-16所示，此处为读取的模拟量数据。

图1-5-16读取的模拟量数据（3）新增加变量：新增加变量如表1-5-2所示。表1-5-2组态王变量表

变量名称变量类型对应Arduino软元件模拟量读取I/O字符串A0端口模拟量输入显示电压1内存整数增加变量“模拟量读取”如图1-5-17所示。注意，此处的变量类型选择“I/O字符串”，寄存器选择“RDATA0.4”，这里的“0”显示接收字符串起始位置，“4”显示接收字符串的长度。数据类型选择“String”。

图1-5-17增加变量“模拟量读取”增加变量“显示电压1”如图1-5-18所示。

图1-5-18增加变量“显示电压1”（4）画面配置：新建画面，填写画面名称如图1-5-19所示。

图1-5-19新建画面并填写画面名称新建画面添加部分完成。如图1-5-20所示。

图1-5-20新建画面添加模拟电压显示配置模拟量读取值动画连接如图1-5-21所示。

图1-5-21配置模拟量读取值动画连接

（5）程序编写：如图1-5-22所示。\\local\显示电压1=StrToInt(\\local\模拟量读取);此句程序的功能是将从下位机采集的数据（I/O字符串变量“模拟量读取”里的值）与组态王画面上要显示的数据（内存整数变量“显示电压1”里的值）相关联，并且将数据类型进行转换（将字符串数据转换为整型数据），这样才能将电压值正确地显示出来。

图1-5-22程序编写

（6）运行结果：如图1-5-23所示，调节接在A0端口的电位器，可以看到“显示电压1”对应的数值也随之改变。

图1-5-23运行结果2.组态王实现模拟量数据输出任务要求：组态王实现模拟量数据的输出，即上位机写入模拟值数据，下位机Arduino2板的模拟输出端口D6输出相应的模拟量（0～5V电压），从而实现四遥功能中的“遥调”功能。1）电路连接

组态王实现模拟量数据输出电路如图1-5-24所示。这里在D6端口连接了一个LED发光二极管，D6端口具有PWM功能，可以输出0-5V连续变化的模拟电压值，发光二极管便会产生明暗的变化。图1-5-24组态王实现模拟量数据输出电路2）Arduino2程序编写Arduino2程序如图1-5-25所示。功能块1为主程序模块，它的功能是Arduino2接收上位机发送来的模拟量数据，并将此字符串数据转换为整型数据，再从模拟输出端口D6输出模拟数据（D6端口输出0～5V电压），从而驱动执行器件。此段程序将读取模拟量数据移入功能块2的定时器里，定时读取A0的模拟数据，这样模拟量读取与模拟量写入的数据相互不影响。

图1-5-25Arduino程序功能块13）组态王组态步骤（1）增加变量：增加变量如表1-5-3所示。表1-5-3组态王变量表变量名称变量类型连接设备寄存器对应Arduino软元件备注模拟量写入I/O字符串Arduino2WDATA～6端口模拟量输出写入模拟量变压器调压内存整数模拟量数值转换增加变量“模拟量写入”如图1-5-26所示。

图1-5-26增加变量“模拟量写入”增加变量“变压器调压”如图1-5-27所示。

图1-5-27增加变量“变压器调压”

（2）画面配置：画面增加组件如图1-5-28所示，可以使用文本调压。

图1-5-28使用文本调压也可以在原有的Arduino模块上数字量监控的画面上，从图库中添加游标组件，进行电压调节，如图1-5-29所示。

图1-5-29从图库中添加游标组件游标参数设置如图1-5-30所示。

图1-5-30游标参数设置

（3）增加程序编写：程序编写如图1-5-31所示。\\local