摘要：近年来，电力资源供应形势的日益紧张，使人们对电厂改造越来越重视，在电厂改造中，远程监控系统是其重点内容。PLC凭借其优越的稳定性与可靠性，使其成为远程监控系统的控制核心，大大推动了远程监控系统的自动化、智能化发展。本文结合小型电厂在远程监控系统中的功能及技术要求，提出一种基于PLC的电厂远程监控系统，该系统利用分时复用开关来扩展A/D通道，并通过485现场总线来建立数据链路，从而使远程监控系统在满足其功能要求的同时，还能节约大量的成本，在实际工程中有着非常理想的应用效果。
关键词：PLC；电厂；远程监控系统
引言
随着我国经济的快速增长，电能已经成为人们日常生活中不可或缺的能源之一，为了满足人们对电能的迫切需求，我国大力开展电厂建设，不过，由于大型电厂的投资规模巨大，对系统的可靠性有着严格的要求，因此在设计远程监控系统时，需要对其功能进行更为细致的划分，这也导致远程监控系统的成本投入过高。现如今，越来越多小型电厂的出现，使其在对远程监控系统进行设计时，迫切需要降低成本。为此，本文便将小型电厂作为应用对象，提出一种基于PLC的远程监控系统，在确保远程监控系统相关功能得以实现的同时，有效节约成本。
一、基于PLC的电厂远程监控系统硬件部分
（一）主机
在电厂远程监控系统设计中，可编程控制采用由三菱电机生产的FR-FX1N型PLC，该PLC包括CPU运算与控制中心、存储器、输入接口与输出接口。CPU为Intel 80188 16位的微处理器Flash ROM，64KBSRAM。在主机部分中，共包括模拟量输入与输出、开关量输入与输出四个模块，其中，模拟量输入模块为12位、8通道的FX1N-5017H，而模拟量输出模块为4通道的FX1N-5024，开关量输入与输出模块均为16路的FX1N-5051与FX1N-5056。
（二）信号采样
PLC需要对信息进行采样与处理，其利用直流采样技术来实现。直流变送器会将信号转变为0-10V信号，然后通过A/D模块来进行转换，由PLC对转换的信号进行接收和处理。考虑到FR-FX1N型PLC单次只能进行8路A/D转换，而模拟信号采样共有56路，因此需要通过分时复用开关来对模拟信号进行切换，将复用开关的时间设置为ns级，这样便不会影响到模拟信号采样，从而使其能够满足信号采样要求。
（三）开关
在开关控制中，各类信号需要通过模/数进行转换，然后发送到PLC微型处理器中对转换信号进行处理，PLC会对接收到的转换信号进行计算与分析，并结合相应的约束条件来判断开关的控制状态，通过在对应I/O通道中发射脉冲信号来控制继电器，从而实现开关控制。此外，用户还可利用上位机来对相应的权限进行获取，通过确认来控制开关量。FR-FX1N PLC中的开关量输入模块可监测开关的常开与常闭结点，并通过开关量输出模块将脉冲信号发送到I/O通道中，以此实现对继电器的控制，从而实现对开关的控制。
（四）通讯电路
在PC机中配置有RS232串行接口，该接口可用于数据传输，能够实现远距离的数据通讯。考虑到RS232接口在传输数据时的速度较慢，并且其电平范围在-12V至12V之间，在使用时也需要设置信号调理器，并且其抗干扰能力较差。在电厂中，众多的电子设备会产生很大的干扰，因此为了实现数据的远程传输，需要采用RS485总线来建立数据链路，通过共模差动输入来降低干扰，并且这样也便于后续对远程监控系统进行扩展。
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（五）MIS接口
在电厂中，管理人员需要对电厂设备的运行情况进行实时的监视，由于在远程监控时需要进行大量数据的传输，并且这些数据都是被监测对象的运行状态参数，因此需要确保数据有着较高的传输速率，而仅仅采用现场总线的方式来进行数据通讯，是很难满足数据传输速率要求的。为了解决这一问题，本文采用以太网来进行远程数据通讯，这样既能够增加监控距离，又能够提高数据的传输速率，更为重要的是能够为电厂的MIS系统提供相应的数据接口。
二、基于PLC的电厂远程监控系统软件部分
（一）下位机
FR-FX1N PLC能够在ROM-DOS系统中进行控制，其采用Intel x86 CPU，并可通过C/C++语言来对应用程序进行编程与调试。此外，PLC还可通过看门狗的设置来对系统进行重启。
（二）上位机
上位机具有数据接收、远程通信、数据存储、报表打印等功能，其系统采用Windows系统，并通过C++ Builder 6.0进行编程。上位机通过多线程技术与消息传递机制来实现API函数的调用，从而使系统和应用程序之间得以紧密的结合。其数据库部分应用了由Borland企业生产的BDE引擎，这能够使上位机对事件顺序记录与数据库进行有效管理。
（三）局域网
电厂在信息化管理方面主要是通过建立局域网来实现的，其在将现场信息远程发送给监控系统时，可通过两种方式，第一种是利用TCP/IP协议来进行UDP广播，这种方式不需要接收方与发送方之间建立连接，所有与局域网连接的客户机都能够通过相应程序来接收到现场信息。第二种是通过B/S模式来实现，这种方式需要将服务器架设在局域网中，然后通过MSSQL数据库服务器来存储数据，可在上位机中对用户的访问权限进行设置，获得权限的用户可利用Web服务来访问数据库服务器，进而获取电厂的现场信息。在以上方法中，从经济性上考虑，以第一种方案最为适宜，并且能够满足电厂的远程监控需要。
三、基于PLC的电厂远程监控系统的安全控制
基于PLC的电厂远程监控系统中，其可靠性是非常重要的。为了提高其系统可靠性，本文采取以下措施。其一是调用API函数来对鼠标的活动范围进行限制，只有在获取权限后方可解决鼠标活动范围的限制；其二是调用API函数来开启工控机中的键盘锁；其三是每天对历史数据库进行清除，为了防止数据丢失，需要将磁盘缓存关闭，使数据能够进行强制写盘；其四是对计算机电源进行冗余设计，提高远程监控系统的抗干扰性能；其五是对采样信号进行滤波处理，通过RC阻容来实现输出信号的滤波，此外还需要在上位机中安装滤波软件来进行校正；其六是隔离通信信号，通过对RS485转RS232接头进行光电隔离，来避免其他信号对通讯信号造成干扰。
结语
本文提出一种基于PLC的电厂远程监控系统，并将三菱FR-FX1N PLC作为该系统的核心，从而在满足电厂远程监控要求的同时，还能有效节省设计成本，尤其适用于在小型电厂中应用。该远程监控系统运行稳定可靠，应用效果理想，非常值得在小型电厂与变电站中进行普及与应用。
参考文献
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作者简介
梁吟曦（1979-06），女，汉族，职称：讲师，学历：本科，研究方向：电力系统及其自动化专业，主要研究课程《微机监控技术》《电气控制与PLC》。
论文作者:梁吟曦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：电厂论文; 监控系统论文; 信号论文; 数据论文; 上位论文; 系统论文; 来实现论文; 《电力设备》2018年第24期论文;