西门子S71200系列PLC连接多功能电表

1、需求描述：

通过西门子S7-1200系列PLC，连接多功能电表，通过Modbus协议读写电表的数据。

2、方案描述：

桥接器的网口连接西门子S7-1200系列PLC的网口，串口连接到电表的485通讯口，桥接器内部直接将电表的数据映射到西门子PLC中，PLC不需要编程通讯程序也不要硬件组态。

拓扑图：

西门子S71200连接电能表

3、桥接器参数配置及数据映射：

4、多功能电表数据地址：

5、PLC配置及数据查看：

建立DB200，查看电脑表数据。

水电站电表数据的PLC采集

摘 要： 就宏沅水电站电度表脉冲采集问题，提出了一种利用PLC进行采集的方法，此方法不仅使问题得到解决，而且使数据采集过程简化。

关键词： 监控系统；可编程控制器；RS232通讯

一、引言

在宏沅电站，运行值班人员每天必须完成电度日报表的填报打印工作，以统计全站发、供电量，提供可靠性数据。因而运行值班人员需频繁地从现场各电度表盘读取数据，再手工录入。这显然增加了运行值班人员的工作负担，也与水电站提倡的“无人值班”很不相称，为此我们采用PLC统一进行采集。

二、系统框图及硬件配置

系统框图如下图1：

系统采用三菱FX2N－64MT微型可编程控制器作为基本模块，输入输出各32点，共64点。FX2N系列PLC具有极高的扫描速度（0．08μS／基本指令），内附大容量存储器，是一款高性能的小型可编程控制器。PLC与脉冲电度表连接见图1，脉冲电度表无源光耦输出直接接入PLC输入点，一个光耦接一个输入点，由PLC扫描实现脉冲累加。

为了实现串行通讯，采用了一个FX2N－232－BDRS232通讯模块，因本装置中RS232只用3根线RD、SD、SG（地），对于9针RS232口定义为：RD（3脚）、SG（5脚）、对于25针RS232口定义为：RD（2脚）、SD（3脚）、SG（7脚）。

装置还采用一个数据存取单元FX－10DU，可读、写PLC中所有数据，从而很方便地修改数据。

三、软件设计

1、数据存放位置

FX2NPLC中数据寄存器均为16 bit二进制数，用D表示，一个D表示数值为－32 768～＋32 767，可用相邻两个D表示32 bit二进制数，表示范围：－2．147×109～2．147×109，足够表示电度表读数。采用D200－D511停电保持用寄存器，电度表读数按以下存放。

（D203，D202）——第1个电度表的读数

（D205，D204）——第2个电度表的读数

依此类推，第30个电度表的读数存放在（D261，D260）。

2、程序指令基本说明

PLC指令功能强大，使用方便，如16位指令：ADD D50 D60 D100表示D50＋D60→（D101，D100）；当指令前加个D时为32位指令，如DADDD5 D10 D100表示（D6，D5）＋（D11，D10）→（D101，D100）；当指令后加P时为脉冲执行型。

3、脉冲采集程序

脉冲采集程序见图2。当X0闭合上升沿时，计数器C101（增计数器）加1，计数器的预置值为18，当C101＝18时其触点闭合，上升沿时（D203，D202）数值加1；当（D203，D202）＞9 999 999时，电度表读数为0，（D203，D202）清零，C101清零，预置数18不变，C101又从零开始累计。

程序中常数K值取决于使用电度表情况，如本厂电度表计数有5位整数，一位小数，再一位小格，即ABCDE．FG。但在PLC中只用整数表示，即ABCDEFG，比实际值放大100倍。如1 800个脉冲为1 kW·h（可从电度表参数得到），则18个脉冲时应在G位加1，所以常数K值应为18。各电度表就按这种方法设置参数，从而保证程序计数精度。其它电度表持续与此相似，只要设相应的常数K，至于电度表个数按实际情况增删程序即可。

实际运用中可能还会遇到K为小数的情况，如1650个脉冲为1度，则变为计数器C101应取K16．5，但在PLC中K只能是整数。考虑到1 650×2＝3 300，即33个脉冲加0.02度，程序可作如下处理：（C101 K18）改为（C101 K33），〔DINCPD202〕改为〔DADDPD202 K2 D202〕，即当计数器C101＝33时，（D203，D202）数值加2，结果存（D203，D202）。

4、RS232通讯程序

（1）参数初始化

采用标准RS232通讯，在FX系列的RS指令中，具体参数由设置D8 120的值确定，D8 120存放通讯的参数，设定（D8 120）＝H0 361，表示波特率为2 400 bps，无奇偶效验，8位数据位，1位起始位，1位停止位，无握手信号。

（2）数据格式

数据格式依次为：起始字符（D199），数据头，第1块电表读数，第2块电表读数，……，第30块电表读数，效验和，结束字符（D264）。数据头“FF00FF00”存入（D201，D200），数据头取值可从RS指令说明得到；每个电度表值为32 bit二进制数，分4个字节上传，接收方将这4字节拼成一个32 bit二进制数即可。一次共传送5＋4N＋3＝4N＋8字节（N为电度表个数），因RS指令中传送字节数不计起始、结束字符，所以一次传送字节数为4N＋6。该电站有30块表，则一次传送字节数为126；效验和占两个字节，值为n块电度表读数各字节值的和，存入一个未占用寄存器D中即可，用一个D存效验和可用于多于40块表的情况，效验和计算由程序中CCD指令实现。

（3）程序设计

①初始化程序：

下面程序（见图3）完成初始化工作：M8002在第一个扫描周期时闭合，闭合后将数据头“FF00FF00”存入（D201，D200），并设定D8120的值，即设定通讯参数，同时将M8161复位，M8161决定8 bit还是16 bit操作模式，M8 164＝0表示16bit操作模式，即一个D存放2个字符。

②数据校验及传送程序

程序完成数据效验和数据传送见图4。

M8000在PLC运行时一直闭合，闭合后把从D202－D261的120个字节（30×4）的效验和存入（D263，D262）；RS指令表示传送的首地址为D200，K26表示一次传送的数据总字节数为126，D360表示接收数据首地址，K0表示接收字节数为0，即不接收数据（本程序中不需要接收数据）；采用定时上传一次的办法，每次按上述数据格式传送一次，程序中1 min上传一次，T0为0．1 min定时器，可改K值改变传送数据间隔；每隔1 s触发一次M8122，送出一次数据，M8122为数据传送标识，M8122＝1则开始发送数据，一旦发送完毕将自动复位，等待下一次触发。

四、结束语

在现场投入运行时，上位机（PC）用VC++编制了一个数据接收通讯程序，完成数据的接收和处理工作，从而实现了电度表数据采集的自动化。测量结果证明，本装置具有很好的采集精度，且运行稳定，是行之有效的电表数据采集系统。

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