1、第1页共34页第1章绪论11PM800系列仪表产品简介PM800系列电力参数测量仪表是高性能的监测仪表，在单个96X96MM的装置中，可以提供监测电气设备所需的各种测量功能大显示屏，可以同时监测三相和中性线1。显示屏具有抗反光和刮擦的特性，直观界面上有带自导功能的菜单。独特的白色底光和大字体，即使是特殊的光线和视角，也具有易读性。PM800系列电力参数测量仪主要应用于重要回路的电力监控，有四种型号PM810全电气量测量THD报警1DORS485/MODBUS接口2。PM820PM810的全部功能波形捕捉负荷趋势预测。PM870PM850的全部功能电压骤升/骤降监测。1PM810MG基本特性（1
2、）适用于中压进出线、低压进线及重要出线回路。（2）遥测三相电压、电流、功率、电度、功率因数、频率、谐波等电量参数。（3）遥信开关运行、故障状态、工作位置等信号。（4）遥控远程控制合分闸。（5）标准RS485通讯，MODBUSRTU协议。（6）大屏幕液晶显示外形96X96MM，面板安装。（7）本体带1个DI，1个DO。2PM820MG特性（1）适用于进线及重要出线回路，并带有时钟功能。（2）完全具有PM810MG的功能。（3）带有时钟记录及报警功能，80KB内存。PM820和PM850还提供可定制的记录及单次谐波的电流和电压值。PM850是第一个提供波形捕捉功能的表计。3PM850MG特性（1）
3、适用于进线及重要出线回路，对电能质量监控要求较高的场合。（2）完全具有PM810MG和PM820MG的功能。（3）带有故障录波的功能，能记录趋势曲线和波形捕捉，800KB内存。4选择配置模块（1）适用于PM800系列。（2）PM8M222个数字输入，2个继电器输出。第2页共34页（3）PM8M266个数字输入，2个继电器输出（带有DC24V电源）。（4）PM8M22222个数字输入，2个继电器输出，2个模拟量输入，2个模拟量输出。12PM800国外发展现状在微机应用初期电力系统的参数采集普遍采用直流采样法，软件流程设计简单的计算方法简单方便。但直流采样法的精度比较低，而测量精度直接受整流电路的
4、精度和稳定性的影响，整流电路参数调整困难且受波形因素影响较大。用直流采样法测量电压和电流是通过测量它们的平均值来求出有效值的误差会给计算结果带来误差。针对这种情况，对本测试仪进行设计时采用了交流采样，交流采样是按一定规律对被测信号的瞬时值进行采样，再用一定的数值算法求得被测量的值。测量精确度高，容易整流电路参数调整，受波形因素影响小等3。13PM800国内发展现状国内智能电力仪表的功能、精度、性能稳定性将进一步提高。未来，国内智能电力仪表功能将逐步从简单、低端功能朝多元化、高端功能转变，以满足终端客户系统建设需求4。精度、性能稳定性和外观设计水平也将进一步提升。从主流厂商的产品来看，如施耐德P
5、M800系列，其电压电流的测量精度可以达到0075，而国内同类产品一般在02。高精度对应着更高的防电磁干扰设计、更精确的核心计量元件的选用，对厂商的研发和制造能力有着更高的要求。目前，国内主流厂商已经开始逐渐接近以施耐德为代表的领先表计水平；性能稳定性方面，智能电力仪表属于工业耐用品，非人为原因一般不宜损坏5。国内厂家一般提供2年质保，个别厂家可以提供10年的质保，不同厂家产品的性能稳定性还是存在一定的差异。智能电力仪表的功能、精度、性能稳定性将进一步提高。未来，国内智能电力仪表功能将逐步从简单、低端功能朝多元化、高端功能转变，以满足终端客户系统建设需求。精度、性能稳定性和外观设计水平也将进一
6、步提升。从主流厂商的产品来看，如施耐德PM800系列，其电压电流的测量精度可以达到0075，而国内外同类产品一般在02。高精度对应着更高的防电磁干扰设计、更精确的核心计量元件的选用，对厂商的研发和制造能力有着更高的要求。本测试仪采用了交流采样原理达到了测量精确度高，受波形因素影响小等优点，采用具有12位分辨率的AD574作为模数转换器件可准确地对电力电量参数进行采集，可实现对电力电量参数较高的检测精度6。第3页共34页14PM800系列仪表主要性能指标表11性能指标表电气特性PM810MGPM820MGPM850MG测量精度电压和电流精度010101电能和功率精度10505频率精度01HZ01
7、HZ01HZ每个周波的采样数128128128数据记录及储存最大/最小瞬时值有有有报警有有有趋势/预测无无有存储空间80KB800KBI/O特性控制电源AC11041510，功耗11VA；DC12525020，功耗6W输入电压特性0600VAC（直接LL）；032MVAC（带外部电压互感器）输入电流特性初级5A327KA；次级；1A或5A数字输入DC24V，最大5MA负载数字输出静态或继电器输出，AC6220V或DC3250V，最大1005MA通讯接口通讯接口标准RS485接口，2线制，MODBUSRTU协议通讯速率9600,19200,38400波特可设定机械特性重量06KGIP防护等级IP
8、52（前面显示器）；IP30（测量仪表）尺寸外形9696MM开孔9292MM第4页共34页15PM800系列仪表的特点及应用151PM800系列仪表的特点易读的背投式大显示屏抗反光的白色背投式显示屏上，可以同时显示多个值。易操作具有自导菜单的直观导向，方便使用。谐波分析监测单次谐波的幅值和相角，有助于排除系统故障。内存存储在非易性内存中的重要信息，用于检查帐单和排除故障。能量标准为IEC6068705S级或IEC610361级用于分计量和成本分配12。152PM800系列仪表的应用主要应用范围盘面仪表。分计量/成本分配/帐单检查。电气设备的远程监测。基本电能质量监测。如图11所示。图11电力监
9、控系统流程图第5页共34页第2章RS232/RS485串口与MODBUS协议介绍21RS232/RS485串口介绍211RS232串口介绍RS232C是美国电子工业协会EIA（ELECTRONICINDUSTRYASSOCIATION）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS232C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS232C标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、
10、4800、9600、19200、38400波特。RS232C标准规定，驱动器允许有2500PF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150PF/M的通信电缆时，最大通信距离为15M；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20M以内的RS232（9针）接口通信接口标准编辑串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS232C为主来讨论。RS232C标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信
11、协议。它适合于数据传输速率在020000B/S范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电气特性都作了明确规定。由于通信设备厂商都生产与RS232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。在讨论RS232C接口标准的内容之前，先说明两点首先，RS232C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTEDATATERMINALEQUIPMENT）与数据通信设备DCE（DATACOMMUNICATEEQUIPMENT）而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间
12、的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。其次，RS232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。第6页共34页由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。协议标准编辑RS232C标准（协议）的全称是EIARS232C标准，其中EIAELECTRONICINDUSTRYASSOCIATION）代表美国电子工业协会，RS（RECOMMENDEDSTANDARD）代表推荐标准，23
13、2是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有EIARS422A、EIARS423A、EIARS485。这里只介绍EIARS232C（简称232，RS232）。例如，目前在IBMPC机上的COM1、COM2接口，就是RS232C接口。在通信速率低于20KB/S时，RS232C所直接连接的最大物理距离为15M（50英尺）。在工程当中经常会用到232口，一般是圆头8针与D型9针两种串口。在一定的条件下，必须要自己制作一个相应的“圆头或者是D型的“232串口。RS232C串口通信接线
14、方法（三线制）首先，串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连对9针串口和25针串口，均是2与3直接相连；两个不同串口（不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口）DB9DB923,32,55DB25DB2523,32,77DB9DB2523,32,57上面是对微机标准串行口而言的，还有许多非标准设备，如接收GPS数据或电子罗盘数据，只要记住一个原则接收数据针脚（或线）与发送数据针脚（或线）相连，彼此交叉，信号地对应相接。8针圆形串口接线2“逻辑地“，4“TXD“,
15、7“RXD“。9针D型串口2“RXD“，3“TXD“，5“逻辑地“。缺点编辑接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。传输速率较低，在异步传输时，波特率为20KBPS；因此在CPLD开发板中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。第7页共34页212RS485串口介绍智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被
16、智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。下面我们就简单介绍一下RS485。接口编辑RS485采用差分信号负逻辑，2V6V表示“0”，2V6V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，
17、即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因第一个原因共模干扰问题RS485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS485收发器共模电压范围为712V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。第二个原因EMI问题发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个
18、返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路A通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离栅的产品。B通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。电缆编辑在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120）的RS485专用电缆（STP120（FORRS485第27页共34页FIL
19、ENAMEINFOAPPDIR“实时数据文件夹“STRFROMREAL本站点年,0,“F“STRFROMREAL本站点月,0,“F“STRFROMREAL本站点日,0,“F“STRFROMREAL本站点时,0,“F“STRFROMREAL本站点分,0,“F“STRFROMREAL本站点秒,0,“F“RTL“REPORTSAVEAS“REPORT1“,FILENAME（5）单击“确认”按钮关闭命令语言编辑框。当系统处于运行状态时，单击此按钮数据报表将以当前时间作为文件名保存实时数据报表。424实时数据报表的查询利用系统提供的命令语言可将实时数据报表以当前时间作为文件名保存在指定的文件夹中，对于已
20、经保存到文件夹中的报表文件如何在组态王中进行查询呢下面将介绍一下实时数据报表的查询过程利用组态王提供的下拉式组合框与一报表窗口控件可以实现上述功能。（1）在工程浏览器窗口的数据词典中定义一个内存字符串变量变量名报表查询变量变量类型内存字符串初始值空（2）新建一画面，名称为实时数据报表查询画面。（3）选择工具箱中的工具，在画面上输入文字实时数据报表查询。（4）选择工具箱中的工具，在画面上绘制一实时数据报表窗口，控件名称为REPORT2。（5）选择工具箱中的工具，在画面上插入一“下拉式组合框”控件，控件属性设置如图48所示图48实时数据命令语言图第28页共34页（6）命令语言如下所示STRINGF
21、ILENAMEFILENAMEINFOAPPDIR“实时数据文件夹RTL“LISTCLEAR“LIST1“LISTLOADFILENAME“LIST1“,FILENAME上述命令语言的作用是将已经保存到“当前组态王工程路径下实时数据文件夹”中的实时报表文件名称在下拉式组合框中显示出来。（7）在画面中添加一按钮，按钮文本为实时数据报表查询。（8）在按钮的弹起事件中输入如下命令语言STRINGFILENAME1STRINGFILENAME2FILENAME1INFOAPPDIR“实时数据文件夹“本站点报表查询变量REPORTLOAD“REPORT2“,FILENAME1FILENAME2INFOA
22、PPDIR“实时数据文件夹RTL“LISTCLEAR“LIST1“LISTLOADFILENAME“LIST1“,FILENAME2上述命令语言的作用是将下拉式组合框中选中的报表文件的数据显示在REPORT2报表窗口中，其中本站点报表查询变量保存了下拉式组合框中选中的报表文件名。（9）设置完毕后单击“文件”菜单中的“全部存”命令，保存您所作的设置。（10）单击“文件”菜单中的“切换到VIEW”命令，运行此画面。当您单击下拉式组合框控件时保存在指定路径下的报表文件全部显示出来，选择任一报表文件名，单击“实时数据报表查询”按钮后此报表文件中的数据会在报表窗口中显示出来，从而达到了实时数据报表查询的
23、目的。425历史数据报表查询制作按钮在组态王工具箱中我们选择按钮，此时鼠标光标变为“”字形，按下鼠标左键并拖动，画出矩形按钮。按钮的大小根据需要进行调整。选中按钮，点击右键，弹出快捷菜单，选择“字符串替换”，弹出“按钮属性”，将按钮文本的“文本”字符串改为“历史数据查询”。点击“确定”完成对按钮文本的修改。命令语言实现历史数据的查询我们需要使用组态王的报表函数来实现，报表函数为REPORTSETHISTDATA2，此函数的介绍如下快捷菜单按钮属性语法使用格式如下REPORTSETHISTDATA2STARTROW,STARTCOL参数说明STARTROW查询的数据在报表中填充的起始行数。STA
24、RTCOL查询的数据在报表中填充的起始列数。此函数为报表专用函数。查询历史数据，使用该函数，只要设置查询的数据第29页共34页在报表中填充的起始位置，即输入起始行数（STARTROW）、列数（STARTCOL）。系统会自动弹出历史数据查询对话框。双击“历史数据查询”按钮，弹出按钮的“动画连接”，点击“命令语言连接”的“弹起时”，编写脚本程序。1、历史数据报表创建过程如下（1）新建一画面，名称为历史数据报表画面。（2）选择工具箱中的工具，在画面上输入文字历史数据报表。（3）选择工具箱中的工具，在画面上绘制一历史数据报表窗口，控件名称为REPORT3，并设计表格2、利用组态王提供的REPORTSE
25、THISTDATA2函数可从组态王记录的历史库中按指定的起始时间和时间间隔查询指定变量的数据，设置过程如下（1）在画面中添加一按钮，按钮文本为历史数据报表查询。（2）在按钮的弹起事件中输入如下命令语言，如图49所示图49命令语言图（3）设置完毕后单击“文件”菜单中的“全部存”命令，保存您所作的设置。（4）单击“文件”菜单中的“切换到VIEW”命令，运行此画面。单击“历史数据报表查询”按钮，弹出报表历史查询对话框，如图410所示第30页共34页图410报表属性图3、报表历史查询对话框分三个属性页报表属性页、时间属性页、变量属性页。报表属性页在报表属性页中您可以设置报表查询的显示格式，此属性页设置
26、如图411所示。图411时间属性图第31页共34页4、时间属性页在时间属性页中您可以设置查询的起止时间以及查询的时间间隔，如图412所示图412变量属性图5、设置完毕后单击“确定”按钮，原料油液位变量的历史数据即可显示在历史数据报表控件中，从而达到了历史数据查询的目的，如图413所示图413历史数据图第32页共34页结论随着毕业日子的即将到来，我们的毕业设计也划上了圆满的句号。毕业设计是我们学业生涯的最后一个环节，不仅是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，更是对我们所学知识的一种检测与丰富，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对我们的学习能力、独立思考及工作能力也是一个培养。在毕业设
27、计的过程中，我得到了李学军老师耐心和认真的辅导，这种严谨求实、认真负责的工作态度是值得我们永远学习的。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我这次的设计是基于MODBUS施耐德PM800系列仪表的使用。没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，
28、有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。第33页共34页参考文献1李玉云建筑设备自动化M北京机械工业出版社，20072陈虹楼与自动化技术与应用M北京机械工业出版社，20023姚福来变频器、PLC及组态软件实用技术速成教程M北京机械工业出版社，20104覃贵礼组态软件控制技术M北京理工大学出版社，20075陈洁PLC基础及应用M江苏苏州大学出版社，20056张志伟电测新技术及其发展M北京清华大学出版社，19977董春友一种基于专用PLC的三相电参数测量仪M北京交通大学出版社，20028赵新民智能仪器设计基
29、础M哈尔滨工业大学出版社，19999赵泰茂智能仪器原理及应用M北京电子工业出版社，199910何立民PLC应用技术选编M北京航空航天大学出版社，200411章军多功能电参数测量仪的设计M西安电子科技大学出版社，200412蓝润泽基于施耐德电力参数测试仪的研究M哈尔滨工程大学出版社，200613MBOJICLOCATINGAIRCONDITIONERSANDFURNITUREINSIDERESIDENTIALFLATSTOOBTAINGOODTHERMALCOMFORTMHONGKONGTHEHONGKONGPOLYTECHNIC，200614PATOSELECTRICALCONTROLTECHNOLOGYMUNIVERSITYOFBIRMINGHAMPRESS，201015REGAUSTINUNMANNEDAIRSYSTEMSUAVDESIGNMDEVELOPMENTANDDEPLOYMENT，2004第34页共34页
