仪表数显的保存和网络传送

1 问题的提出

在10千伏配网 “手拉手”环型供电方式中，常采用负荷中心供电，高 （低）压计量。中型用电单位往往在环中有多个配电变压器，而没有总计量。单位用电管理者知道的用电量信息都是分散的、非实时的或只是每月的电能表抄数。

在计算机和网络普及的年代，怎样把配电室电流表电压表数据实时保存？怎样把电流表电压表数据传送出去以达到对无人值守配电室变压器负荷实施必要的实时监视呢？

2 一种解决方案

USB是计算机中十分方便的接口，现在也是计算机的基本配置。USB数字小键盘作为计算机外设 （人体学设备），具有即插即用功能。如果把电流表电压表的显示数字转换成数字按键的动作，就可以很方便地把仪表数字显示直接送进普通电脑，自动输入到已打开的word文档或Excel表格中。由于数字小键盘有Enter键，所以有换行功能。操作者随时可以对记录进行保存。当网络接通时，使用即时通讯软件 （例如QQ），选择 “按 Enter键发送消息”，用PLC程序设置发送周期，定时发送至选定的QQ好友，起到远距离监视电流电压的作用。

3 方案的实现

3.1 模拟量的变换过程

数显电流表A、B、C和数显电压表V的变送输出（选用4～20mADC）分别送至模块FX2N-4AD的1～4通道，PLC读出模块数字量后，变换成BCD码并寄存，然后按ABCV的顺序从千、百、十、个位的先后送至Y输出，每输完一个表的读数加一个分隔号 （方便阅读），全部输完后换行。下一个周期又开始读出……周而复始地进行。

表1 按键线路与PLC端子连接表

3.2 微处理器输入电路

图1 小键盘线路与PLC输出端子

图1 所示为某17键数字小键盘电路，其按键矩阵由6行4列组成 （只用12键，仅需其中5行4列），并连接到小键盘的18pin芯片 （微处理器），芯片输出经USB插头送至计算机的USB插口。

3.3 PLC输出端子

使用FX2N-48MR型号规格的PLC，将端子Y24～Y14与键盘的9条引线 （C11～R4） 对应连接； 将 Y24～Y14对应的Com5端与Com4端连接。这时PLC程序控制Y14～Y24输出就是把仪表变送输出的模拟量经模／数转换后等效成数字按键的动作 （Y端子与键盘矩阵连接、键符与编码见表1）。

3.4 模块FX2N-4AD的设置

FX2N-4AD的设置如图2所示。

由于其缓冲寄存器是16bit（含符号位），所以写入最大值是215-1=32767。偏移值和增益值为缺省时模块的输入特性，如图2中的直线①。

图2 FX2N-4AD设置

当配电变压器容量为1000kV·A，数显表用的电流互 感 器 2000／5时 ， 1.1I e=1588A。设置电流表直线②过点 （4mA， 0） 和 计 算 点（16.7mA， 1588）， 按模块设置要求，得出增益定位点（12mA， 1000）， 即得三只电流表的通道 1～3的增益值12000μA， 偏移值 4000μA。

设置电压表理想曲线为直线④，模块数字输出值为D，过 （4mA， 0） 和 实 测 点（18.6mA，405.1）计算得出增益定位点 （40.04mA，1000）。由 于 增 益 值 ≤32767μA （取32760μA） ， 当 增 益 值 取 为32760μA时有直线③，对应数字输出值d。显然d＞D。由于模块设置只能满足直线③的情况，只有通过对模块读出数进行乘、除 （指令MUL，DDIV）运算得出准确值D。

3.5 PLC的程序 （节选）

19 TOP K0 K0 H1111 K1 4个通道使用4～20mA输入。

37 LDI T0

38 OUT T0 K200 读模块的周期，一般每分钟读三次。

47 FROMP K0 K5 D10 K4 读模块平均值 （4个通道）。

56 MUL D13 K28760 D14 将电压表通道数据乘运算 （积为32位）。

63 DDIV D14 K36040 D16 进行32位除运算。

91 BCD D16 K4M400 将商转换成BCD码。

313 MOV H41 D101 送完一个表数，给一个间隔符。

318 SET M74 接通下一个计时器和跳转。

319 RST M73 复位上一个计时器等。

320 LD M74

321 OUT T30 K1 设置间隔时间。

324 CALL P2 跳转 （间隔符直接送Y输出）。

327 LD T30

328 MOV K1M408 D100 读BCD码的 “百位”。

336 OUT T230 K15 时间间隔，配合小键盘调试。

339 CALL P1 跳转。 （去查百位数是几）。

342 LD T230

343 MOV K1M404 D100 读BCD码的 “十位”。

351 OUT T231 K16 时间间隔，配合小键盘调试。

354 CALL P1 跳转 （去查十位数是几）。

357 LD T231

358 MOV K1M400 D100 读BCD码的 “个位”。

366 OUT T232 K15 时间间隔，配合小键盘调试。

369 CALL P1 跳转 （去查个位数是几）。

373 MOV H24 D101 全部读完回车换行的编码。

384 CALL P2 跳转 （换行符直接送Y输出）。

396 P1

397 LD=D100 K0 依次将 “千位 （百位、十位、

402 MOV H82 D101 个位）” 数进行 （0～9） 的比

… 较辨认，是谁就送出谁的编码。

487 LD=D100 K9

492 MOV H50 D101

497 P2

499 MOV D101 K3Y014 将D101内的编码送Y输出。

4 装置的使用效果

把经过上述处理的配电室数显电流表电压表数据接至普通电脑并通过网络传送至总值班室电脑，专人值班的配电室 （10kV／0.4）改为无人值守 （巡视+电表记录或传送）。

例1出现在配电室电脑屏幕 （word文档）中：0597*0586*0565*401。

例2网络传送时，出现在 （腾讯QQ）接收方屏幕中：pqx17:03:45 0284*0291*0276*400数组中前三个为 L A、L B、L C电流安培值，后为电压伏特值。仪表工作电源选220V AC。调试时，每3秒读一次。可设传送读时钟数据。

大量使用空调的季节和寒冷季节往往要根据电网情况调整配电变压器的输出电压和变换变压器运行台数，有了仪表记录后确定调节日期更为方便，同时可对电网电压起到监视记录的作用。

当配电变压器负荷处在相对较高时，巡视查看配电室各出线负荷，掌握用电设备的使用情况，合理安排巡视。关注重点情况，安排计划检修 （实施点检、预检），使物业供用电服务大大减少了 “被动维修”的局面，提高了“安全可靠供用电”的保障能力。

5 结束语

要达到 “仪表数据传送”的方法有许多，它往往是一个全新的系统，有比较强的控制功能，资金投入自然要大一些，更适合于大的供用电系统和新建系统。而在工业、商业、住宅的小区物业电管中，运行监视和记录对问题的处理和预防起到决定性的作用。

我这里的元件选择是依赖于现有生产条件，共用动力设备变频节能控制中的PLC（增加了一个模块）。这是利用现有资源，对现有设备进行 “整改”的一个实例。由于USB应用广泛，仪表选配USB接口，将受市场的欢迎。