电机监控器大数据采集
PLC在电力监控中的应用
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.17.001PLC在电力监控中的应用①谭丽(长春大学电子信息工程学院 吉林长春 130012)摘 要：PLC是变电运行过程中常用到的一种设施，它作为电力监控系统的重要组成部分，可以很容易完成对数据的采集，而且PLC可以通过编程来实现其控制目的，正是因为PLC的这些优点，使得PLC越来越受到用户的欢迎。
在有些特殊情况下，电力监控系统可能会要求完成几十千伏的进线和馈线的参数（比如电流、电压、输出电流和主断路器状态）进行监控。
同时，在进行监控时，PLC可以对高低压所实现逻辑控制。
在我国，PLC一般都是选取德国的S7200 PLC。
S7200 PLC拥有高达2000多个程序存储器，10多个输入和输出点，这些输入点和输出点同时又可以分为7个模块；S7200 PLC还有120多个计数器和120多个定时器，同时就有大容量电池。
本文主要讨论了电力监控系统的结构、PLC控制要求和PLC的程序设计几个方面内容。
关键词：PLC 电力监控 组成和功能 控制要求 程序设计中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)06(b)-0001-02作为变电运行监控系统中的重要应用，PLC有着它自己的优点，它可以高效率地完成对大数据的采集，而且在对监控设备进行控制时可以达到灵活监控的目的，如今，人们对自动化技术越来越重视，由于PLC的这些优点，使得PLC在现代社会备受青睐。
基于电力监控过程的复杂性和多变性，使得PLC在电力监控中的应用越来越普及，所以，对PLC在电力监控系统中的应用进行分析至关重要。
1 电力监控系统与PLC控制要求1.1 电力监控系统的结构在对电力监控系统进行设计时，只能保持原有的电机式防误操作机构,改造它的控制系统,利用原位置传感器构成执行部分、PLC控制部分、集中监视部分。
在对整个电力运行进行监控的过程中，电机锁把信息传输给开关、刀闸和地线；开关再把信息传输给位置传感器和PLC,再通过PLC连接UPS电源和继电器就可以实现对通信模块的监视和控制。
电机智能运维
电机智能运维（最新版）目录一、电机智能运维的背景与意义二、电机智能运维的关键技术三、电机智能运维的应用案例四、电机智能运维的发展前景与挑战正文一、电机智能运维的背景与意义电机作为工业生产中的重要设备，其稳定运行对于生产效率和设备寿命具有至关重要的意义。
然而，在实际生产过程中，由于电机的使用环境、负载情况等多方面的因素，电机故障难以避免。
因此，如何提高电机的运行效率、降低故障率，成为工业生产领域亟待解决的问题。
在此背景下，电机智能运维应运而生。
电机智能运维是指利用先进的信息技术、数据分析方法和人工智能技术，对电机的运行状态进行实时监测、分析和预测，从而实现对电机的精细化、智能化管理。
实施电机智能运维可以有效提高电机的可用率、降低维护成本，进而提升企业的核心竞争力。
二、电机智能运维的关键技术电机智能运维涉及多个领域的技术，主要包括以下几个方面：1.数据采集技术：通过传感器、监测仪器等设备，实时采集电机的运行数据，包括温度、振动、电流等关键参数。
2.数据传输技术：将采集到的电机运行数据，通过有线或无线网络传输到数据处理平台。
3.数据分析技术：对采集到的电机运行数据进行实时分析，识别出潜在的故障隐患和性能问题。
4.人工智能技术：通过机器学习、深度学习等人工智能技术，对电机运行数据进行智能诊断和预测，为运维决策提供支持。
5.可视化技术：将分析结果以图表、曲线等形式进行可视化展示，便于运维人员了解电机的运行状况和趋势。
三、电机智能运维的应用案例电机智能运维在我国已经得到了广泛的应用，以下是几个典型的应用案例：1.钢铁行业：在钢铁生产线上，电机承担着关键的动力驱动任务。
通过实施电机智能运维，可以有效降低故障率，提高生产效率。
2.水电行业：在水电站中，大功率电机是核心设备。
利用电机智能运维技术，可以实现对电机的远程监控和故障预警，确保水电站的稳定运行。
3.制造业：在制造业领域，电机智能运维可以帮助企业提高设备利用率、降低维护成本，从而提升整体竞争力。
水电站计算机监控系统
水电站计算机监控系统在当今的电力生产领域，水电站计算机监控系统扮演着至关重要的角色。
它就像是水电站的“智慧大脑”，对整个电站的运行进行全面、精确且高效的管理和控制。
想象一下，一座庞大的水电站，有着复杂的水轮机、发电机、变压器以及众多的辅助设备。
如果没有一个强大而智能的监控系统，要确保这些设备协调运行、稳定发电，并保障安全，那几乎是不可能完成的任务。
水电站计算机监控系统的首要功能是数据采集与监测。
它能够实时收集来自各个设备和传感器的大量数据，包括水位、流量、压力、温度、电压、电流等等。
这些数据就像水电站运行状况的“晴雨表”，反映着每一个环节的工作状态。
通过对这些数据的精准采集和分析，工作人员可以在第一时间了解到电站的运行情况，及时发现潜在的问题或异常。
除了数据采集，该系统还具备强大的控制功能。
它可以根据预设的策略和条件，对水电站的设备进行自动控制。
比如，当水位达到一定高度时，系统会自动开启水轮机进行发电；当电力需求减少时，又能适时调整机组的出力，以实现最优的运行效率。
这种自动控制不仅提高了发电的稳定性和可靠性，还大大减轻了工作人员的劳动强度。
在安全保障方面，水电站计算机监控系统更是发挥着不可或缺的作用。
它能够实时监测设备的运行参数，一旦发现某个参数超出安全范围，比如温度过高、压力过大等，就会立即发出警报，并采取相应的保护措施，如紧急停机，从而避免事故的发生。
同时，系统还具备防火、防爆、防雷等多重安全防护功能，为水电站的安全生产保驾护航。
另外，该系统还具备良好的人机交互界面。
这意味着工作人员可以通过直观、简洁的界面，方便地查看各种数据和信息，进行操作和控制。
而且，系统还能够生成详细的运行报告和历史数据记录，为后续的分析和优化提供有力的支持。
随着技术的不断进步，现代的水电站计算机监控系统也在不断升级和完善。
例如，引入了智能化的算法和模型，能够更加准确地预测设备的故障和维护需求，实现预防性维护，减少停机时间和维修成本。
监控系统在电力行业中的应用
监控系统在电力行业中的应用随着科技的不断发展，监控系统在电力行业中的应用越来越广泛。
监控系统通过实时监测、数据采集和分析，可以帮助电力行业提高生产效率、降低成本、提升安全性，成为电力行业发展的重要支撑。
本文将从监控系统在电力行业中的应用优势、具体应用场景以及未来发展趋势等方面进行探讨。
一、监控系统在电力行业中的应用优势1. 提高生产效率监控系统可以实时监测电力设备的运行状态，及时发现故障并进行预警处理，避免因故障导致的停机时间，提高设备的可靠性和稳定性，从而提高生产效率。
2. 降低成本通过监控系统对电力设备进行远程监控和管理，可以减少人力资源的投入，降低维护成本和运营成本，提高资源利用率，降低企业的生产成本。
3. 提升安全性监控系统可以实时监测电力设备的运行情况，及时发现潜在的安全隐患并进行预警处理，保障电力设备和人员的安全，提升生产环境的安全性。
4. 数据分析监控系统可以对电力设备的运行数据进行采集和分析，为企业提供数据支持和决策参考，帮助企业优化生产流程，提高生产效率和质量。
二、监控系统在电力行业中的具体应用场景1. 发电厂监控系统发电厂是电力行业的核心环节，监控系统可以对发电设备的运行状态进行实时监测，包括发电机、锅炉、汽轮机等设备，及时发现故障并进行处理，确保发电设备的安全稳定运行。
2. 输电线路监控系统输电线路是电力传输的重要通道，监控系统可以对输电线路的电压、电流、温度等参数进行监测，及时发现线路故障并进行修复，确保电力传输的稳定性和可靠性。
3. 变电站监控系统变电站是电力系统的重要组成部分，监控系统可以对变电设备的运行状态进行监测，包括变压器、断路器、隔离开关等设备，及时发现故障并进行处理，确保电力系统的安全运行。
4. 能耗监控系统能耗监控系统可以对企业的用电情况进行监测和分析，帮助企业合理安排用电计划，优化能源利用结构，降低能源消耗，提高能源利用效率。
三、监控系统在电力行业中的未来发展趋势1. 智能化发展随着人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展，监控系统将向智能化方向发展，实现设备的自动化监控和管理，提高监控系统的智能化水平。
电机智能运维
电机智能运维
电机智能运维是利用先进的信息技术和智能算法对电机设备进行监测、分析、诊断和维护的过程。
这种智能运维方式有助于提高电机设备的可靠性、安全性，减少停机时间，延长设备寿命，降低维护成本。
以下是电机智能运维的一些关键方面：
1.传感器技术：使用各类传感器（如振动传感器、温度传感器、电流传感器等）实时监测电机设备的运行状态。
这些传感器能够采集大量的数据，为后续的分析和诊断提供基础。
2.数据采集与存储：通过物联网技术，将从传感器获得的数据传输到云平台或本地服务器进行存储和分析。
大数据技术可以有效处理庞大的数据量，提取有用的信息。
3.智能分析与诊断：利用人工智能（AI）和机器学习（ML）
等技术对采集的数据进行分析，实现电机运行状态的实时监测和故障诊断。
通过学习历史数据，系统可以预测电机可能发生的故障，并提出相应的维护建议。
4.远程监控与控制：利用远程监控技术，运维人员可以随时随地监控电机设备的运行状态，并通过远程控制系统对设备进行调整和操作，提高响应速度。
5.维护策略优化：基于实时监测和分析结果，优化维护策略。
例如，定期维护、预防性维护、条件维护等策略可以根据电机的实际运行状况进行调整，以降低维护成本和提高效益。
6.可视化界面：利用可视化界面展示电机设备的运行数据、诊断结果和维护计划，使运维人员能够直观地了解设备状态，并及时采取相应的措施。
电机智能运维在工业生产中发挥着越来越重要的作用，有助于实现设备的智能化管理，提高生产效率，降低维护成本。
风力发电场智能监控系统设计与实现
风力发电场智能监控系统设计与实现随着可再生能源的快速发展，风力发电越来越成为绿色能源领域中的重要组成部分，相应的，风力发电场的建设和管理也越来越受到社会的关注。
随着风电场规模的扩大，传统的手动监控方式已经无法满足现代化的管理需求，因此，风力发电场智能监控系统的设计和实现显得非常重要。
一、风力发电场智能监控系统概述风力发电场智能监控系统是指将物联网、云计算、大数据等技术应用到风力发电场运营管理中，实现对风机、变电站等关键设备及其运行状态的实时监控和数据分析。
通过对风电场设备的统一管理和智能分析，风电场的运营效率和安全性能可以得到有效提升。
风力发电场智能监控系统由数据采集系统、数据传输系统、数据分析系统和维护管理系统组成。
其中，数据采集系统负责对风电场设备的各项数据进行采集，如发电机、变桨电机、塔筒温度、风向风速等；数据传输系统负责将采集到的数据传输到数据中心；数据分析系统负责对数据进行分析、挖掘和处理，提取有价值的信息；维护管理系统负责对风电场的设备进行远程监控与维护。
通过以上四个系统的有机结合，构建一个完整的风力发电场智能监控系统。
二、风力发电场智能监控系统设计与实现1.数据采集系统设计数据采集系统设计是风力发电场智能监控系统中最重要的一个环节。
设计合理的数据采集系统可以保证监控数据的准确性和实时性。
为此，我们建议采用无线传感器网络（WSN）技术实现。
无线传感器网络是一种无线通信技术，通过无线传感器节点对物理世界进行采集、感知和处理，然后将数据传输到数据中心进行处理分析。
在风力发电场中，我们可以将无线传感器节点置于发电机、变桨电机、塔筒温度、风向风速等关键设备上，实现对设备运行状态的实时监控。
对于一些需要实时控制的设备，如变桨电机，还可以通过无线传感器节点实现远程控制。
2.数据传输系统设计数据传输系统设计是指将采集到的数据传输到数据中心。
目前，多数风力发电场采用的是有线传输方式，如利用光缆等方式将数据传输到数据中心。
风力发电机组的大数据监测与分析
风力发电机组的大数据监测与分析随着人类社会的飞速发展，能源已经成为世界各国关注的热点话题。
其中，风力发电作为一种可再生能源，备受青睐。
近年来，风力发电机组工作稳定性以及发电效率的关键技术和研究也得到日益重视。
风力发电机组的运行状态监测与分析技术，对于提高风力发电机组操作效率、减少故障及降低维护成本有着非常重要的作用。
而采用大数据技术对风力发电机组的运行状态监测与分析，将为风力发电产业的发展注入新的活力。
一、风力发电机组的运行状态监测与分析技术风力发电机组的运行状态监测与分析技术，是指通过对风力发电机组的关键运行参数进行监测和分析，实现对风力发电机组整个运行状态进行全面、准确、实时地监控和评估。
风力发电机组的运行状态监测与分析技术，是风能产业中不可或缺的核心技术之一。
这项技术主要是应用传感器和通信网络技术对风力发电机组进行监测，并结合互联网、物联网和大数据相关技术进行数据处理和分析。
例如，通过对风力发电机组叶片、齿轮、传动箱、发电机等部件进行实时监测，可以分析出这些部件的健康状况，并根据分析结果提前预警故障风险，从而减少维修时间和成本。
二、风力发电机组大数据监测与分析的意义随着信息技术的不断进步，大数据技术已经成为风力发电机组运行状态监测与分析技术的重要组成部分。
利用大数据监测分析技术，可以收集和处理大量分散的数据，从而对风力发电机组的运行状态进行更为全面、精准和实时的监测和评估。
同时，大数据技术也可以为企业制定更为科学、合理和精准的运行管理策略提供支持。
具体而言，大数据监测与分析的意义主要包括以下方面。
1. 提高风力发电机组的发电效率风力发电机组大数据监测与分析技术可以对影响发电效率的各种因素进行分析，包括风速、温度、湿度、气压、风向等因素。
通过对这些因素进行实时监测，可以及时调整风力发电机组的输出电压和频率，从而提高风力发电机组的发电效率，提高电力运输效率。
2. 提高风力发电机组的运行稳定性风力发电机组大数据监测与分析技术可以监测和分析各种异常情况，如风力发电机组的振动、温度、噪声等，在异常情况出现之前做出预警。
微电网监控系统
微电网监控系统第一点：微电网监控系统的概述微电网监控系统是一种新型的能源管理系统，它以微电网为管理对象，通过监控、控制、保护和优化等功能，实现对微电网的高效管理和运行。
微电网是由分布式电源、储能设备、负荷和能量管理系统等组成的，它既可以与传统电网并网运行，也可以独立运行。
微电网监控系统的主要作用是对微电网的各种设备和运行状态进行实时监控，确保微电网的安全稳定运行。
微电网监控系统的主要组成部分包括：数据采集与传输系统、数据处理与分析系统、控制与保护系统、人机交互界面等。
数据采集与传输系统负责实时采集微电网各种设备的运行数据和环境数据，并通过有线或无线的方式进行传输。
数据处理与分析系统对采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，为控制与保护系统提供依据。
控制与保护系统根据数据处理与分析系统的结果，对微电网进行实时控制和保护，确保微电网的安全稳定运行。
人机交互界面则提供了微电网监控系统与操作人员之间的交互，操作人员可以通过人机交互界面实时查看微电网的运行状态，并进行相应的操作。
微电网监控系统具有以下几个特点：首先，它具有高度的集成性，可以对微电网的各种设备和运行状态进行全面监控。
其次，它具有高度的智能化，可以通过数据处理与分析系统，对采集到的数据进行智能分析，提取有用的信息。
再次，它具有高度的自动化，可以通过控制与保护系统，对微电网进行实时控制和保护，实现微电网的自动化运行。
最后，它具有高度的可扩展性，可以根据微电网的发展和需求，进行相应的功能扩展和升级。
第二点：微电网监控系统的应用微电网监控系统的应用非常广泛，它可以应用于各种场合，如商业建筑、居住小区、工厂、岛屿、偏远地区等。
在这些场合，微电网监控系统可以实现对微电网的高效管理和运行，提高能源利用效率，减少能源浪费，降低能源成本，同时也可以提高电力供应的稳定性和可靠性，减少停电事故的发生。
在商业建筑中，微电网监控系统可以实现对商业建筑的各种设备和运行状态进行实时监控，如空调、照明、电梯等，从而实现对商业建筑的能源管理和节能控制。
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S7-200实现对电机监控器数据采集
1.硬件设备如图安装：
2.安装s7-200通讯USB模块驱动CP210x（将电脑的USB接口模拟成
串行口（通常是COM3，此处可右击我的电脑查看硬件设置），接通电脑与s7-200通讯。
注：如已驱动可省略此步。
3.安装s7-200 ModBus通讯库（Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32
Instruction Library文件）。
注：如有通讯库可省略此步。
4.打开s7-200程序，选择左下“库”，如图：
由于本次是采集电表数据，PLC作为主站，电表作为从站，PLC对电表只做读取操作，且PLC接入的是P1串口，因此选择Modbus Master Port1。
如图编写程序：
网络1：MBUS_CTRL_P1初始化PLC的Modbus通讯
网络2、3：实现PLC对电表1、2循环间隔读取数据，每个200ms读取一个电表数据（注：各个电表不可实现同时读取数据）
网络4、5：计数为0时读取电表1（此处地址为3），将所得数据储存到VB200起（之后的数据空间）；计数为1时读取电表2（此处地址为4），将所得数据储存到VB200起（之后的数据空间）。
注：此处MBUS_MSG_P1中的各个功能可在s7-200帮助中查询学习，或到S7-200 Modbus通信PPT文档中查询学习。
5.编译，保存，下载到PLC中进行状态表监控。
6.附注：西门子 Modbus 主站协议库包括两条指令：MBUS_CTRL 指
令和MBUS_MSG 指令。
MBUS_CTRL指令用于初始化主站通信，MBUS_MSG
指令(或用于端口1的MBUS_MSG_P1)用于启动对
Modbus从站的请求并处理应答。
MBUS_CTRL 指令用于S7-200 端口0的
MBUS_CTRL 指令(或用于端口1的 MBUS_CTRL_P1
指令)可初始化、监视或禁用 Modbus 通讯。
在使
用 MBUS_MSG 指令之前，必须正确执行 MBUS_CTRL 指令。
指令完成后立即设定“完成”位，才能继续执行下一条指令。
MBUS_CTRL 指令在每次扫描且EN输入打开时执行。
MBUS_CTRL指令必须在每次扫描时(包括首次扫描)被调用，以允许监视随MBUS_MSG 指令启动的任何突出消息的进程。
除非每次调用MBUS_CTRL，否则Modbus 主设备协议将不能正确运行。
EN：指令使能位。
Mode：“模式”参数。
“模式”输入数值选择通讯协议。
输入值1将CPU端口分配给Modbus协议并启用该协议。
输入值0将CPU端口分配给PPI系统协议，并禁用Modbus协议。
Baud：“波特率”参数。
MBUS_CTRL指令支持的
波特率为1200、2400、4800、9600、19200、38400、
57600或115200bit/s。
Parity：“奇偶校验”参数。
“奇偶校验”参数被设为与Modbus从站奇偶校验相匹配。
所有设置使用一个起始位和一个停止位。
可接受的数值为：
0 无奇偶校验
1 奇校验
2 偶校验
Timeout：“超时”参数。
“超时”参数设为等待来自从站应答的毫秒时间数。
“超时”数值可以设置的范围为1毫秒到32767毫秒。
典型值是1000毫秒(1秒)。
“超时”参数应该设置的足够大，以便从站有时间对所选的波特率作出应答。
Done：MBUS_CTRL指令成功完成时，
“完成”输出为1，否则为0。
Error：“错误”输出代码。
“错误”输出代码由反应执行该指令的结果的特定数字构成。
“错误”输出代码的含义如下：
•0 无错误
• 1 奇偶校验选择无效
• 2 波特率选择无效
• 3 超时选择无效
• 4 模式选择无效
MBUS_MSG 指令(或用于端口1的
MBUS_MSG_P1 )用于启动对Modbus从站的请求
并处理应答。
当 EN 输入和“首次”输入都为1时，BUS_MSG
指令启动对 Modbus 从站的请求。
发送请求、
等待应答、并处理应答通常需要多次扫描。
EN
输入必须打开以启用请求的发送，并应该保持
打开直到“完成”位被置位。
•
必须注意的是，一次只能激活一条 MBUS_MSG 指令。
如果启用了多条 MBUS_MSG 指令，则将处理所执行的第一条MBUS_MSG 指令，之后的所有 MBUS_MSG 指令将中止并产生错误代码6。
EN：指令使能位。
First：“首次”参数。
“首次”参数应该在有新请求要发送时才打开以进行一次扫描。
“首次”输入应当通过一个边沿检测元素(例如上升沿)打开，这将导致请求被传送一次。
Slave：“从站”参数。
“从站”参数是Modbus从站的地址。
允许的范围是0到247。
地址0是广播地址，只能用于写请求。
不存在对地
址0的广播请求的应答。
并非所有的从站会支持广播地址，S7-200 Modbus 从站协议库不支持广播地址。
RW：“读写”参数。
“读写”参数指定是否要读取或写入该消息。
“读写”参数允许使用下列两个值：
0——读，1——写。
Addr：“地址”参数。
“地址”参数是起始的Modbus 地址。
允许使用下列取值范围：
00001至09999是离散输出(线圈)
10001至19999是离散输入(触点)
30001至39999是输入寄存器
40001至49999是保持寄存器
其中离散输出(线圈)和保持寄存器支持读取和写入请求，而离散输入(触点)和输入寄存器仅支持读取请求。
“地址”的具体值应与Modbus 从站支持的地址一致。
Count：“计数”参数。
“计数”参数指定在该请求中读取或写入的数据元素的数目。
“计数”数值是位数(对于位数据类型)和字数(对于字数据类型)。
根据Modbus协议，“计数”参数与 Modbus 地址
存在以下对应关系：
MBUS_MSG 指令将读取或写入最大120个字或1920个位(240字节的数据)。
“计数”的实际限值还取决于 Modbus 从站中的限制。
DataPtr：“DataPtr”参数。
“DataPtr”参数是指向S7-200 CPU 的 V 存储器中与读取或写入请求相关的数据的间接地址指针。
对于读取请求，DataPtr 应指向用于存储从 Modbus 从站读取的数据的第一个CPU存储器位置。
对于写入请求，DataPtr应指向要发送到Modbus 从站的数据的第一个CPU存储器位置。
Done：完成输出。
完成输出在发送请求和接收应答时关闭。
“完成”输出在应答完成或MBUS_MSG指令因错误而中止时打开。
Error：“错误”输出仅当“完成”输出打开时有效。
低位编号的错误代码(1到8)是由MBUS_MSG指令检测到的错误。
这些错误代码通常指示与MBUS_MSG指令的输入参数有关的问题，或接收来自从站的应答时出现的问题。
奇偶校验和CRC错误指示存在应答但是数据未正确接收。
这通常是由电气故障(例如连接有问题或者电噪声)引起的。
高位编号的错误代码(从101开始)是由Modbus从站返回的错误。
这
些错误指示从站不支持所请求的功能，或者所请求的地址(或数据类型或地址范围)不被Modbus从站支持。