基于iFIX电能量监控系统设计本科毕业.docx

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1、本科学生毕业设计基于iFIX电能量监控系统设计TheGraduationDesignforBachelofsDegreeDesignofElectricEnergySupervisoryandControlSystemBasedoniFIXCandidate：LiuJiansongSpecialty：ElectricalEngineeringandAutomationClass：09-2Supervisor：LecturerShaoGuopingHeilongjiangInstituteofTechnology2013-06Harbin本设计以高校公寓用电情况为对象，iFIX组态软件为工具，实

2、际应用为目的，详细介绍了电能量监控系统的设计过程，完成了对学生公寓楼的用电予以统一管理的目的。本设计主要由三大部分组成，第一：模拟电力系统进线部分，第二：电能量采集部分，第三：控制线路接线部分。模拟电力系统进线部分从工频电网进电，通过双路漏电保护器，分成两路进单路漏电保护器，然后直接连到进线盒，给两个模拟寝室供电，电能采集部分接线于模拟寝室进线端，在终端进行电量采集，将采集到的电能数据传回上位机，上位机通过对数据进行整理分析，做出相应的判断，然后对下位机进行相应的操作，上位机组态软件用iFIX,执行部件用PLC,控制面板处可设置手动或自动两种模式对寝室进行送电,通过iFIX组态软件的WOrkS

3、PaCe绘制虚拟的控制界面,在手动模式下可显示所有寝室实时的用电情况，在自动模式下，可对每个寝室进行通断电的控制，实现上位机对下位机的统一管理，最终实现公寓楼的用电统一管理。现情况电能量监控系统还处在实验室测试阶段，基本功能都已实现，操作简便，运行可靠，为公寓用电管理的实际应用做下铺垫，具有重要的实际应用价值。关键词：iFIX；电能量；监控；报警；PLCABSTRACTThisdesignfacetotheelectricenergyconsumeofuniversity,ThedesignusetheconfigurationsoftwarenamediFIXasatool,Withprac

4、ticalapplicationforthepurpose,andintroducetheprocessofDesignofElectricEnergyAcquisitionSystemindetailed.Completedthepurposeofelectricityshallbeunifiedmanagementofstudentapartmentbuildings.Thisdesignismainlycomposedofthreeparts,thefirst:thesimulationofpowersystemintothelinepart,thesecond:electricener

5、gyacquisitionpart,thethird:controlcircuitwiringpart.Analogpowersystemintolinefrompowerfrequencyelectricgridintotheelectricity,throughtwo-wayleakageprotector,leakageprotectorisdividedintotworoadintoasingleroad,andthendirectlytotheintothebox,totwoanalogdormitoryelectricity,electricityconnectiontosimul

6、ateourbedroomintotheterminal,theterminalchargecollection,willcollectthepowerdatabacktothePC,PCthroughthedataanalysis,makesthecorrespondingjudgement,thencorrespondingoperationtolowerplacemachine,upperconfigurationsoftwareusingiFIX,andperformpartswithPLC,thecontrolpanelcanbesetmanuallyorautomaticallyt

7、osendingofdormitory,thetwomodelsbyiFIXconfigurationsoftwareWorkSpacemapvirtualcontrolinterface,inmanualmodecanshowallthebedroomreal-timeelectricityconsumption,intheautomaticmode,canbethroughthecontrolofpowertoeachdormitory,torealizetheuppermachineunderamachineunifiedmanagement,finallyrealizestheunif

8、iedmanagementofapartmentbuildings.Electricenergymonitoringsysteminthelaboratorytesting,basicfunctionsarerealized,easyoperation,reliableoperation,apartmentmanagementunderthepracticalapplicationofelectricity,hasimportantpracticalapplicationvalue.Keyword：iFIX;Electricenergy;Supervisory;alarm;PLC摘要第1章弓I

9、言O1.1 概述O1.2 研究内容O1.3 研究意义1第2章基于iFIX电能量监控系统的方案设计22.1 整体方案设计概述22.2 PLC的选型及所要完成的功能32.3 电能量监控系统的用途和功能42.3.1 上位机iFIX的用途功能42.3.2 采电装置的用途功能62.4 本章小结6第3章PLC电气控制装置系统设计73.1 电气控制系统设计的一般原则73.2 元件选型73.3 箱体工艺设计93.3.1 屏柜的设计93.3.2 面板的设计103.3.3 布局的设计113.4 PLC的硬件组态配置113.4.1 上位机与PLC的端口连接113.4.2 配置PLC通信123.4.3 配置MBl驱动

10、器133.4.4 PLC地址I/O分配表163.5 PLC梯形图程序设计173.6 本章小结20第4章iFIX组态监控软件设计214.1 iFIX简介214.2 创建SCU配置文件214.2.1 新建SCU配置文件214.2.2 过程数据库254.3 通过MSComm控件实现数据采集264.3.1 MSComm属性264.3.2 MSComm通讯方式274.3.3 控件的初始化284.3.4 数据的发送和接收284.5本章小结30第5章监控系统运行调试315.1 上位机软件的画面制作315.1.1 欢迎画面制作315.1.2 电能监视控制画面325.1.3 电能参数显示画面345.2 上位机软

11、件画面调试355.3 本章小结36结束语37参考文献38致谢39附录40第1章引言1.1 概述面对时代的发展，人们的生活已经离不开用电，并且用电量逐年增加，日趋紧张。在能源紧张的今天，提倡科学用电显得尤为重要。所谓科学用电就是更合理有效的用电，当前，全国提倡错峰用电、使用节能电器等都是为了科学用电而采取的措施。目前，电气自动化产品飞速发展，各种大小电气产品随处可见，大到工程项目的自动化机械，小到家庭用的家用电器，譬如大学寝室里，电脑，手机，音箱，电吹风等多种用电设施非常普遍，包括不少的像热水器的大功率用电器，随之而来使得用电量消耗过大。学校对学生集体公寓采取的限量限时的供电方式己越来越不适应。

12、但是个个寝室没有具体的用电量测量标准，所以造成大量耗电、不同寝室用电不均、寝室用电经费过高等诸多问题。当线路长期在超负荷运载的情况下，会造成线路过热，绝缘层老化等不良影响，时间过长可能造成火灾，存在着很大的安全隐患，所以此类问题应该考虑，必须得到解决。我们针对上述问题提出了这个项目，此装置可有效的控制每个用电单元每个月的用电量，对个个用电单元实施统一化管理，达到了节约能源的，消除安全隐患的目的。1.2 研究内容针对当前学校管理现状，大学生公寓宿舍楼用电市场化第一要素与目标就是为了给大学生提供优良的生活与学习的环境，然而，当前的公寓服务的市场化，使其更加的有必要。最近几年，各种综合性大学收纳的学

13、生越来越多，增长趋势也在上升，随之而来的就有了电能消耗过量的问题，所以高校的公寓管理体制也在同步改革，高科技的用电管理手段非常有必要。现在国家政策呼吁节能减排，集中供热，电能的集中管理也很有必要，集中管理用电，可以减少电能的浪费，降低成本，使用稳定，那么对社会与经济方面都会有较好的收益。据估计，若实施该系统后，那么每一年的电费可以节省很多，大约在10%左右，运用该系统后，整个寝室楼的电能使用情况可以用一个上位机同时显示出来，而且随时备查，不但节约了经费、还省的管理人员耗费精力，并且为公寓楼的电能使用情况提供了优秀科学的管理办法，可使管理更加的严谨，并加强了学生的用电管理意识，对违规用电，系统将

14、会自动启用报警功能，对超负荷用电可实现实时断电，一超即断，基本上可以杜绝违规电器的出现，把危险的隐患消失在萌芽中。大多数学校对学生寝室免费给电，这样造成了大多数寝室不关灯的习惯，使灯变成了长明灯，这样不但是很大的浪费，并且对学生寝室的管理难度也有了增加。若用了该系统后，刚才所提到的浪费现象可以得到很好的遏制，综上所述,用电的集中管理是大势所趋，该系统的开发应用也很有必要，这样不仅对经济效益有了提高，对公寓楼的用电安全统一管理业也有效的加强。另外，有些租住房往往是很多隔间用一块电表，房东对租户的用电收费没有章程可循，收电费变成了一个大难题，此装置低功耗，可以每个租住房间安装一个，这样就有一个统一

15、的标准对电费进行分配。比安装电表要简单，更经济实用。设计的具体内容如下：第一章：介绍了该项目的研究背景以及研究意义，对该项目以后的预实现功能予以阐述。第二章：介绍了基于iFIX电能量监控系统的整体方案设计，对PLC的选型以及完成的功能以简单的介绍，阐述了上位机和下位机的用途以及功能。第三章：介绍了PLC的配置及整体线路的连接与布局设计。第四章：介绍了iFIX与电量采集系统的连接，iFIX与PLC的连接通信，SCU的配置等。电能量监控系统，该系统不仅仅是简单测量用电量的一种装置，而是基于学校公寓、集体租住房等大环境下对各个用电单位的电能量分别测量的一种装置，其最主要的特点是，将大环境下的小的用电

16、单位的用电量分别测量并在终端加以显示控制。当用电单位超负荷或超额用电时，可以在终端实现对客户端的报警强制断电等功能。实现对大环境下每个小的用电单位高效、便捷的管理。最终实现统一化管理的目的。1.3 研究意义当前国家正提倡节能减排，低碳环保的理念，针对国家的这一理念，我想到了高校公寓楼的用电浪费情况，我是高校的一名学生，对寝室公寓楼内的用电情况特别了解，不仅存在用电浪费的情况，而且还有很多大功率用电器，存在的安全隐患实属不小，所以我想设计一个寝室用电监控管理装置。研究此项目的目的就是使电能得到合理的分配和利用，达到低碳节能的目的。对一些功率、电压、电流、用电量等超载过载的寝室进行监控、限制，消除

17、安全隐患，最终达到节约能源，安全用电的目的。第2章基于iFIX电能量监控系统的方案设计在最近几年中，电能的使用越来越广泛，人们生活已离不开用电，但用电管理系统一直不是特别完善，市面上以有少量的电能管理仪表在使用，大多数都是简单的采集电能量，在终端予以操控，不是很完美，功能过于简单，并且不是特别稳定；也有少许文献提及了相关方面的知识，不是很全面，所以我想在前人的基础上，把电能量采集监控系统用我的理念予以重新整合，最后形成一个功能完善的电能量监控管理系统。在实验室允许的情况下，初步构想设计两个模拟寝室，长度100cm;宽度50cm；高度50cm；这样一个长方体框架来模拟寝室，框架内镶嵌亚克力板，元

18、件镶嵌在板子上。最终呈现两个模拟寝室的模型。2.1 整体方案设计概述本系统上位机采用iFIX组态软件对整个系统进行监控、控制、管理，设计方案模拟一个楼层的用电管理，整个系统按功能分层管理，第一层也就是PC机，作为统一管理的终端机；第二层是PLC,作为中层管理与上位机通信，对下位机进行控制;第三层为下位机，对每个寝室的电能使用情况进行实时采集，与中层管理进行通信，将采集到的信息传给上位机，执行相应的命令。如图2.1所示。iFIX组态软件SCADA节点PLCl一层电气控制系统寝室1电量采集1结构同前结构同前一层控制系统II二层控制系统n层控制系统图2.1iFIX画面图本设计是电能集中管理的系统，并

19、且在iFIX界面对客户端的用电情况进行显示,电量采集装置为客户端电能量采集模块，可以实时采样客户端的用电量的情况，电量采集装置与iFIX进行通信，将相应的数据传给上位机，上位机将采过来的数据进行分析处理，在操作界面显示出客户端的用电情况，从客户端采来的数据分析，如果用电量超负荷，或者费用不足，那么将发给PLC相应的信号，对控制系统进行操作，断电或者报警等网。如图2.2所示。控制系统电量采集装置IFIX组态软件图2.2基于iFIX电能量监控系统总体框图2.2 PLC的选型及所要完成的功能PLC型号选GEFanucVersaMax系列的IC200UDD110,VersaMax产品是GEFanuc公

20、司推出的控制系统的最新一代，它具有紧凑的结构，而且实用性较高。它的设计理念是：功能很强大与统一的通用性，使控制系统具有最高的使用性能。GEFanUCVerSaMaX最大的特点是，它即能单独的构成可编程控制器的系统，还能作为别的主机控制设备的I/O模块，也能做分布式的控制系统。VerSaMaX产品的结构为模块化，所以构成的系统可以大也可以小，并且运用简便。如2.3表列举出了很多GEFanucVersaMax系列的PLCiVersaMax的CPU具有较多的特性，但很多特性一般仅存在于具有较多功能的PLC中，这些功能含有高达64k的内存。串行数据端口支持串行数据的读/写与ModbUS主/从设备之间的

21、通信，因此在运用时，不仅节省了安装设备的空间，也节约了用户的费用和时间。这个最大特点的是GEFanucVersaMax唯一具有的。通过认真的比较，在实际情况允许的情况下。我们选择了PLC是GEFanucVerSaMaX系列的IC200UDD110,16点输入，12点输出，为28点的PLC外部开关的通断产生的信号作为输入信号，输出信号控制灯指示灯、报警灯等。表2.3GEFanucVersaMax型号一览表型号点数输入输出电压IC200UAA00728(16)120VAC(12)120VAC120/240VACIC200UAR02828(16)120VAC(2)RelayOutatl0A(10)2

22、A120/240VACIC200UDD11028(16)24VDC(12)24VDC24VDCIC200UDD21228(16)12VDC(12)24VDC120/240VACIC200UDR00528(16)24VDC(12)24VDC12VDCIC200UDR00628(16)12VDC(12)12VDC24VDCIC200UDR0I028(16)24VDC(1)24VDC(Il)RelayOut12/24VDC2.3 电能量监控系统的用途和功能2.3.1 上位机iFIX的用途功能组态软件有很多，如西门子公司的WlNCC,本系统选用iFIX作上位机的组态软件，它是功能强大的监控软件提供生产

23、操作的过程可视化，数据采集和数据监控，它能够对生产事件快速反应，提高生产效率，从而加快产品对市场的反应速度。全世界最为先进的SCADA/HMI监控自动化软件是iFIX,现在已经大概有超过三十万套系统软件运行于全世界。全球大多数成功制造商都靠着GEFaiWC的iFIX组态软件来实现分布管理和全面监控整个厂内生产数据流。包含电力，冶金，生物制药，生物科学技术，生产线包装，饮料食品，天然气，石油等各种各样的应用中，组态软件iFIX标新立异地将易用性、通用性和安全性集合为一体。iFIX具有多种领先的专利技术，它可以在最短的时间内帮助企业去制定出优秀的生产及商业解决方案，这就企业具有更强的实力。iFIX

24、具有以下特性。(1)容易扩展iFIX使用了很直观的图形工具，这使iFIX的用户容易上手，简单快捷地为他们的生产过程建立性能较高的过程窗口。不管是容易的(HMl)人机界面，或者难度较大的多个节点，多个现场的控制系统(SCADA)节点与数据采集，使iFIX都能方便地满足各种应用规模和应用类型的需要。iFIX的系统很灵活，这就说明：组态iFIX不仅可以满足系统当前应用的要求，而且还能在以后用到的时候随时随地简便地拓展系统的规模。(2)结构分布组态软件iFIX是分布式，用户/服务器的结构，较大的可拓展性可为系统提供。不管是Client和SerVer功能在单一的计算机上运行,完成比较容易的单机人机界面，

25、或者是复杂网络分布，多个SerVer或多个Cliem控制系统和数据采集，组态软件iFIX都能确保优良的性能。(3)服务器物理I/O点可直接连接到的iFIXserver,并同时对过程数据库进行维护。在过程数据库中，我们可选择多种功能块，其中有：数字量的输入/输出块、模拟量、计算模块、累计模块、报警模块、连续控制模块、计时器模块、统计模块等。IntellUtiOn客户端含有：报表，趋势，实时动态画面，批次控制等。(4)报警管理组态软件iFIX应用方便、可靠、灵活、容易拓展的报警系统能报告系统的活动以及存在的潜在问题，为了确保系统的安全运行。iFIX的报警管理有多种的报警管理功能，其中有：报警区的管

26、理(无限)、事件报警、报警的优先级、报警的过滤功能，和通过网络远程报警的管理。还有操作员的操作信息可以被iFIX自动记录下来。作信息,而且当作不是关键性的报警信号传送，不必要需确认。(5)向导和专家使用内置向导和专家，用户不需要进行任何编程，就可以非手动的去实现较多的复杂功能，其中包含：前景、旋转、填充、大小缩放、位置移动、是否可见操作、打开、关闭、替换画面、数据的输入方式改变等，专家还能被用户自己自定义扩充。画面完成了，专家可自动生产Vba脚本，省去了用户编程的任务。(6)调度处理器EventSChedUler为一处理器，主要功能是计划调度，用户可用其在某个特定时间或一定的时间间隔来触发某一

27、事件执行某个任务。比如说：到某一个固定时间点，执行报警动作，或某个数据点超过某个值的时候，执行替换画面的动作。在调度中就能建立、监视、编辑、运行基于事件或基于时间的实施计划，这些EVentSChedUler计划，都能以前台任务方式或后台任务方式实现运行。GEFanuc公司的iFIX操作平台是世界较为领先的工业方面的自动化软件，使操作过程展现在屏幕上，生产操作的可视化、还有数据采的监控与采集。iFIX能帮助客户准确控制、监视生产的过程，而且能使生产设备优化。iFIX可以对生产工程事件迅速反应，降低原材料的浪费率，提高了生产效率，这样就能加速产品与市场之间的反应速度，最大限度的提高客户收益。在创新

28、实验室有iFIX操作平台，可以实地实践，因采集系统与PLC都与iFIX工程相连，所以上位机工作量增加，下位机的调试部分减少，整个系统的稳定性有一定的增加。控制系统用PLC,PLC在应用过程中安全性能高于其他控制器，也是出于稳定性考虑，选用PLC来实现，iFIX工程做出相应的动作画面，用以显示报警等功能，可直观的显示出下位机的状态。2.3.2 采电装置的用途功能本系统作用主要是电能转换与采集，该系统具有计量准确、可靠性高、价格便宜等优点，在国内外都得到了较为广泛的应用。当前我国已已经可以生产具有自主知识产权的电能计量芯片，具有精度高、电路简单、稳定性能高等优点。该装置具有一个采样端，采样火线电流

29、，当电流的误差超过一定值时，就说明有错误接线或偷电的行为，报警等就会发出报警信号，而且按照采到的电流计量值来计量；所以说该装置有可靠和安全的特点。电能集监控系统的主要功能就是对电能使用参数进行采集、分析、计量。电能量的采集与计量正在经历不断的变化、升级过程。以前传统的单户机械式电能表演变到较多的单户电子电能表;再由单户的电子式电能表演变成为集中电能计量系统。该模块具有以下的性能参数。(1)该模块的ID为Ol号，通讯波特率为4800bps,格式为8位、NONE,1；(2)发送数据：01030048000645DE(读0048开始的6个寄存器)；(3)接收数据：0103OC57E409D9022D

30、0000034003D63F17；(4) 57E4对应0048寄存器，即为电压：0x57E4=22500,除以100为225V,每个寄存器的数据均为2个字节，其他的数据根据计算公式同理得出。2.4 本章小结本章主要介绍了整体方案的设计，设计主要运用的工具及软件，对上位机应用的组态软件进行了整体功能的简单介绍，也对下位机的工作方式做了简单的介绍，整体介绍了点能量监控系统的用途和功能。第3章PLC电气控制装置系统设计可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、计数、定时等操作，而且可以通过数字和模拟两种形

31、式的输入和输出来控制各种不同类型的生产过程。PLC及其相关的外围电路设备，设计的原则是：容易与工业系统连成一个整体、容易于扩充它的功能。可编程控制器是综合了继电器接触器控制的优点发展起来的，它还具有计算机灵活、方便等特点，以上这些优点使PLC有很多其他控制器无法比拟的优点。PLC的主要特点就是稳定性高，通用性强，抗干扰的能力也强，并且使用方便，GE的PLC多采用了模块化结构，这就把系统组合变得更容易而且方便，编程语言不像其他的机器语言，梯形图便于掌握、简单易学，系统的设计周期相对较短，工程性强，生产工艺适应性强，调试方便、维修方便、维护工作容易进行。3.1 电气控制系统设计的一般原则(1)最大

32、限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。电气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。(2)设计方案要合理。在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化。(3)机械设计与电气设计应相互配合。许多生产机械采用机电结合控制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。(4)确保控制系统安全可靠地工作。3.2 元件选型(1)漏电保护器：漏电保护器邳用来防止人身触电和漏电引起事故的一种接地保护装置，当电路或用电设备漏电电流大于装置的整定值，当有发生触电危险时，它能迅速动作

33、，切断事故电源回避免事故的扩大，保障了人身、设备的安全。一般情况下，普通三相电流和它的对地电流是基本上相互平衡的，互感器一次侧线圈流过的电流向量和大约等于零，也就是说它的铁芯中没有磁通量，在零序的时候,二次侧无输出。有意外触电情况发生时，电流通过触电体与大地构成回路，也就是说有了零序电流。该电流不会通过一次侧线圈流回，使电流失去了平衡，所以在铁芯内部就有了磁通(零序)，二次侧也就有了信号输出。信号被放大后，通过元件的比较判断，若到达了设定的动作值，马上将信号传递给执行元件，电源断电。以上叙述可见，如果电流不平衡，并且三相对地电流的相量和一旦达到动作原件的设定值的时候，那么动作元件就会切断电源，

34、即断路器跳闸。如果触电电流与三相漏电电流相位反相或不一致，保护器的灵敏度回下降。因设计进电为工频电网进电，所以选择额定频率为50HZ,额定电压Un为220V,额定电流In为10A,额定漏电不动作电流的优选值为0.51ndz(2)24V电源：AC输入100-240V；DC输出：24V的电源24伏特直流电源是用不同的电路控制电力电子器件控制高速截止和道通.把DC转换为高频的AC送至变压器实现变压，这样一来就会产生我们想要的电压。转换为高频率AC电是因为高频AC在变压器的变压过程中，在变压电路的频率要比工频高的多，这样开关形式的变压器一般都不大，并且在运行时温度不是很高。元件成本不高.若不将工频变成

35、高频，那开关电源的意义也就无从说起。24V电源一般分两种：非隔离与隔离型，其中隔离型一定有开关型变压器，然而非隔离型的未必有。本设计因24V供电系统不是很多，所以选择了DC输出24V,5A,120W的电源。(3)导线：本设计在调试过程中，电流均小于15A,所以硬线选择了直径为1.5的铜线，软线为低电压，低电流的电传输线，所以选择了直接为1的铜线。(4)接触器：接触器的一般功能是控制电源电气设备的通断，这样就达到了远距离控制动力设别的目的，使控制电源设备时，控制人员远离危险，避免了人身伤害。低压交流的使用对电力系统、电力线路、设备运行时非常必要的。分类：按灭弧方式可分为真空式和空气式，如果按操动

36、分：可分为气动式、电磁式。在使用过程中，接触器被要求装置要有紧凑的结构，运用方便，触头的灭弧效果和磁吹设置好，达到没有电弧是最理想的状态。低压接触器电压参数分类，可分为为高/低压，一般低压参数：U40V,660V,500V,380V等。如果按照电流方式分类，可分为直流和交流两种。按照电流参数分类，分为发热电流、额定电流、辅助触头的约定发热电流、分断电流及接通电流。大多数低压接触器所提供的参数就是约定发热电流。举例说CJ20-63,主触点的正常工作电流为63A,在型号中参数所标出的63就是只约定发热电流，这个与接触器外壳的绝缘系统有关系。低压交流接触器按照电压线圈分类：可分为380、220、12

37、7、36V等。接触器极数可分，5、4、3极等。有几对常开常闭的辅助触点，我们可以根据自己的需要来进行选择。本设计进电220V,所以选择220V交流控制的接触器。（5）继电器：继电器是一种根据某种输入信号的变化使其自身的执行机构动作的自动控制电器。它具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件），当感应元件的输入量（如电流、电压、频率、温度等）变化达到某一定值时，继电器动作，执行元件便接通或断开控制电路。本设计用的是24V电压为输入量控制的继电器。表3.1元器件明细表序号名称型号数量备注1继电器HHC68B-2Z3施耐德2接触器CJX209102CHNT324V电源S-210-24ISu

38、mn4电源线2m1无5双路漏电保护器DZ47LE-321CHNT6单路漏电保护器DZ47-63C102CHNT7采电芯片LTlll2无8PLC1C200UDD1101GEFanuc9串口转USB线2m2无10RS232RS485转换器（两线）HEXIN2HEXIN11RS232RS485转换器（四线）HXSP-2108C1HEXIN12墙镶插座无2Zi3.3 箱体工艺设计3.3.1 屏柜的设计本作品外框采用2020的铝型材用角件连接而成，铝型材又称为工业用铝型材框架，是有挤压工业铝型材和专用工业铝型材配件连接所组成的万用系统框架的统称，其具有以下优点：械性能好，连接强度高，承载能力大；表面美观

39、大方，防腐蚀性强,使用配件使装配过程简单化，减少了组装难度，缩短了工作量，充分提高了生产效率。本设计框架长100cm、宽50cm、高50cm,两侧与底面在正中用横杆连接，以提高稳定性。在铝型材的槽间镶嵌5mm厚度的亚克力板，箱体的两个正方形侧面不予以镶板，箱体正面用来安装指示灯，箱体背面用以代替两个模拟寝室的用电端，底面用来安放各种元件。图3.1为设计框图。100O3.3.2 面板的设计(1)选择开关：选择开关是选择手动模式和自动模式，可以通过手动控制选择运行模式。(2)报警灯：整个系统只要有故障出现，此处就有报警提示，可从上位机查找出报警的位置。(3)寝1合闸：寝室1正常用电的时候，显示灯亮

40、。(4)寝1分闸：寝室1断电的时候，显示灯亮。（5）寝2合闸：寝室2正常用电的时候，显示灯亮。（6）寝2分闸：寝室2断电的时候，显示灯亮。（7）寝1闸：手动模式下，可控制寝室1的给电情况。（8）寝2闸：手动模式下，可控制寝室2的给电情况。右半边的面板进行简单的喷绘，对此设计的使用作简单说明，右下角是电源进线孔。3.3.3 布局的设计整体元件的布局图，在面板的中上部安置一个导轨，导轨上依次安放两个单路漏电保护器，一个双路漏电保护器，低电流接线端子，高电流接线端子，PLe在面板中部安放半根导轨，导轨上以次安放两个继电器，两个接触器；导轨右侧安放24V电源；电源的右侧放置一个走线槽，长度40Cm左右

41、，走线槽下放置一个四线制RS-485转换RS-232的转换器，两个两线制的RS-485转换RS-232的转换器；转换器的左侧放置两个电量采集装置，由这些元器件构成了整体的布局形式。如图3.3所示。接触器 接触器 继电器低压端子降压模块双路漏一单路漏 电保护电保护局压OOOOOO端子PLC走线槽24V电源图3.3布局图3.4 PLC的硬件组态配置3.4.1 上位机与PLC的端口连接上位机组态软件iFIX与PLC的通信连接，主机控制设备是RS-232接口，被控制端设备是RS-422接口，两端设备因接口电气特性不一致，不能直接通信，不可以直接相连，所以采用接口转化器，转换器可以将RS232的信号转换

42、为RS422信号电平，经转换器转换后，可实现通信，RS422接口是四线制，可实现全双工同步数据传输，如图3.4所示。图3.4转换连接图串口数据线连接过程中，需要了解DB15针每个引脚的功能，这样才能把引脚与转换器正确的连接起来。下表把需要用到的引脚的功能罗列出来，如表3.2所示。表3.2PLCDB15针端口引脚功能PinPinnamePinTypeDescription9NC-10RD(A,)OutReaddate-IlRD(B,)OutReaddate+12SD（八）InSenddate-13SD(B)InSenddate+3.4.2 配置PLC通信端口连接完毕后，设置PLC的相应参数，首先

43、打开ME软件，进入初始界面，在左侧说明栏中点击“HardwareConfigUratiOn”选项，在选项卡内点击“MainRack”在“MainRaCk”的选项卡中，可以看到我们选择的PLC,双击打开PLC设置界面，因HXSP2108C型转换器是RS232转RS422,RS422为四线制，所以设置为四线制的模式(DuplexMode：4-Wire),站名地址默认为1(StationAddress:1)；波特率为19200；uPortType”选择“slave”，意思为端口类型设置为从机，“PortMode”设置为“RTU”协议选为modbusRTU协议。设置完毕后，如下图3.5所示。Param

44、elMsValues4小佩,RTUft$州OcieRaIeH1S2MFbvCodicIIkrePanyOdd&枷M城1DifkxHcdeIW图3.5PLC的port2口参数配置窗口3.4.3 配置MBl驱动器MBl驱动是ifix与MODBUS-RTU协议RS-485通讯的驱动程序，在iFIX的系统配置应用中配置SCADA组态，添加MBI驱动。首先是设置好地址，波特率，数据的起始位和停止位，奇偶校验。保证与电力仪表的设置相同，需要注意的一个问题就是主从的设置，PLC只能是做从。不能做主，所以一定要把IFIX设置成为主，这点很重要。(1) MBl安驱动装首先在网上下载MBl安装包，然后点SetUP

45、.exe进入安装界面，按照所给提示逐步安装，最好与iFIX安装同一个硬盘中。(2) iFIX系统配置文件设置点击“系统配置SCLr进入系统配置文件，点击“SCADA组态”按钮进入SCADA组态界面，在I/O驱动器名称中选择MBl,然后点击添加，确定。这时弹出窗口中选项默认即可，点击ConneC3回到SCU配置窗口，将SeU文件保存至iFIX文件夹中的LOCAL文件夹下，在弹出窗口中配置MBlo(3) MBl驱动配置在出现的MBlPOWerTOoI界面中，点击下面第一个按钮添加一个CharmeL启用Enable0点击下面第二个按钮，添加DeViCe,可对DeViCe进行命名，如DeViCe0,勾

46、上EnabIe属性。点击下面第三个按钮，添加DataBlOck,每个DataBk)Ck读取相同数据类型、连续的地址，在其中我们输入需要读入iFIX数据模块的起始地址和结束地址，地址长度会随即改变，启用Enableo在过程数据库中有多少种数据类型，这里就要添加多少个DataBlock,并且设置的起始地址和结束地址的范围要包含过程数据库中所有此种类型数据。以上设置完成后，要保存此配置的MBl文件到iFIX工程的PDB文件夹中。Device设置界面如图3.6所示。图3.6PowerTool设置界面点击“Statistics”，然后点击“Start”获取数据，MBl配置成功画面如图3.7所示，图中所圈出的区域，Data项为GoOd表示配置成功。如Data项显示为Bad,或其他提示,说明没成功，需要继续调试，一般方法是停止一次，然后重新运行。（3回区）D:EPanceiFIXPDBfix. *blPowerTool图3.7设置成功界面接下来连接ProfiCyMaChineEdition软件，打开配置窗口，如下图3.8点击TargetI会出现右侧的设置对话框3.9,将CoM口设置成CoM6口。4T藩事靠-号EPManageJ-。TargetlData