V80系列PLC在節能行業的應用

摘要：本文介紹了V80系列PLC在節能行業中的應用情況，重點闡述了V80節能專用PLC如何與GPRS的整合，并針對整廠節能和燈光節能分別給出相對應的方案。

關鍵詞：PLC 功率因數 GPRS DTU

相關設備和行業：燈光節能、整廠節能、注塑機節能、空壓機節能

1、引言
　　隨著中國經濟的蓬勃發展，我國單位GDP能耗與歐美發達國家的差距越來越大，引起了中央的極大的關注，十一五規劃更是將“建立全社會的可持續發展能效目標”和“向低能耗方向有效調整產業結構”作為重中之重。
目前相當多的整廠節能、路燈節能、樓宇節能采用調壓節能的方式，德維森公司生產的V80節能專用PLC——V80-C18DRMA-LD正是為節能行業專門開發的專用PLC。
2、節能方案：
　　2.1、燈光節能器的原理如下：
　　電壓會隨用電的峰谷而波動，路燈在輸入電壓低于UMIN和大于UMAX時發光率會降低，線路損耗和燈具熱耗等無功功耗會加大。引入路燈控制器，對路燈輸入電壓/電流進行檢測，并對路燈的供給電源進行一個合理控制，從而使得能夠最大程度的節省電能。
同時節能器還起到一個智能控制的功能，當天黑后能自動的把燈打開，并根據不同的策略進行路燈的分組開關。因為各個地方的經緯度不同，冬天和夏天的天黑時間也各不相同。因此要根據不同的地區設置不同的開關燈策略。
　　比方說黑龍江，在夏天在晚上7點左右開燈，而冬天在下午4點開燈，為了滿足不同地區不同時段的不同策略，一般需要將全年分成24個以上的段，不同的時間段使用不同的開關燈策略。
一般路燈節能都希望能在遠方對現場的數據進行監控，同時本地也需要各種參數的顯示，便于用戶的調試。目前采用的方式多是RTU或者GPRS DTU為主，其中后者相對而言在成本上更低，在可用性方面也更好。
　　2.2、整廠節能的實現方式與燈光節能原理上比較類似，只不過增加了對功率因數的補償和監控；同時整廠節能對于節能前與節能后的能耗比也需要有計錄和比較，比方說在節能前，全廠耗電為13萬度/月，節能后全廠的耗電為10萬度/月，同時功率因數也比之前升高了，這些都需要有相關的記錄和分析，同時數據要能得到用戶的認同。
　　2.3、變頻節能，原理上是根據對電機轉速的調整來達到節能的效果，如注塑機節能、空壓機節能等。
　　針對燈光節能、整廠節能、變頻節能的需求，德維森公司開發的C18DRMA-LD專用PLC把所有調壓調速節能需要的功能都集成進來了。包括市電的電壓、電流采集、調壓節能器的控制、可選的多種遠程通訊方式、實時時鐘、本地的7段數碼管顯示和LCD顯示可選、本地的輕觸按鍵和PVC按鍵可選。同時C18DRMA-LD還保留了PLC原有的所有特性，包括超強的抗干擾能力、梯形圖可編程能力、各種標準的通信和IO接口、帶掉電保持的RAM區等。

　　如上圖所示PLC根據采集到的市電電壓和不同的節能策略調節節能調壓器的輸出，同時可以通過GPRS的DTU上網，將現場的數據傳給遠方的上網的電腦，遠方的監控電腦就可以對現場的策略進行控制和調整。
3、C18DRMA-LD的特點：
3.1市電采集
　　大多數PLC的CPU模塊本身帶模擬量的相當少，而路燈節能需要的模擬量數量相當多，如果是中高檔的節能控制通常需要7路模擬量，這造成了成本的上升。
C18DRMA-LD最多可以采集7路模擬量信號，這樣就可以滿足大多數用戶的需要，通常的節能控制器只需要2路模擬量信號，一路市電電壓和一路電流信號，而在整廠節能和大型的路燈節能器需要采集3路電壓和1路或者4路電流信號，這樣C18DRMA-LD都可以輕松應付。
7模擬量輸入信號的類型包括：±10V、±20mA、熱電阻等
3.2功率因數計算
　　對于整廠節能，功率因數的測量是必不可少的，目前還沒有那一家的PLC支持功率因數的換算，如果用單片機開發則會面臨周期太長和精度太低的問題。
C18DRMA-LD的模擬量輸入可以支持交流信號輸入，同時AD轉換速率更高達300K，可以輕松的滿足市電50HZ的功率因數計算，能同時計算三相市電的功率因數，并將數據上傳供用戶分析。
3.3實時時鐘
　　大多數的節能廠商都采用獨立的實時時鐘控制器，這造成了成本的上升和可靠性的下降。
C18DRMA-LD內帶實時時鐘，包括年、月、日、時、分、秒、周，用戶可以很方便的利用實時時鐘開發出各種不同的策略。
3.4支持雙通信口，支持各種標準的通訊協議
　　目前的節能控制對于通信和監控的要求越來越高，大多數的路燈節能要求可以在遠方進行控制和調整控制參數，同時相當多的用戶還需要能在現場接屏進行監控，因為各家RTU與屏的通信協議不同，造成節能廠商的開發難度大大增加。
　　C18DRMA-LD帶有RS232和RS485兩個通信口，兩個口都支持MODBUS從協議，RS485更是支持MODBUS主協議和FREE協議，用戶可以很方便的利用這兩個通信口與各種不同通信裝置進行通信，比方說GSM、GPRS DTU、MODEM，另外還可以與各種顯示屏、監控軟件、組態軟件進行通信。最后這兩個通信口還能對各種第三方的表計或者變頻器進行監控，從而達到整合的目的。
3.5支持多機聯網
　　路燈節能控制器因為單控制器的控制量有限，需要多臺控制器聯網進行監控。
　　多臺C18DRMA-LD可通過RS485聯網，交換數據，并可共用同一臺GPRS與遠端服務器通訊。
3.6本身帶人機接口
　　C18DRMA-LD帶多種7段數碼管顯示或者LCD液晶屏顯示，用戶可以在PLC內編程設置顯示的內容。同時帶鍵盤接口，最多支持4*4的鍵盤矩陣，可以選用PVC薄膜按鍵或都輕觸按鍵等。
3.7兼容標準V80 PLC的所有軟件和功能
　　大多數節能控制器都不支持可編程，造成無法做到升級和現場維護。
　　C18DRMA-LD支持梯形圖編程，支持掉電保持功能，支持在線編程功能，支持遠程監控功能等，總之所有PLC有的功能C18DRMA-LD都有，C18DRMA-LD是在標準的PLC平臺上開發的。
3.8可靠性和電磁兼容能力強
　　節能控制器控制的是強干擾的大感性負載，如何提升系統的抗干擾能力成為了系統設計者最傷腦筋的問題。
　　而PLC與其它用單片機開發的控制板之間的區別在于PLC是一個通用的工控平臺，不光是在是軟件、通信、接口方面是標準的，其電磁兼容、環境測試也都是按標準做的，V80的全系列產品均通過了CE認證，可以從各方面滿足客戶的需要。
3.9寬溫工作范圍
　　針對北方用戶室外使用的需要，C18DRMA-LD可以在-40~60℃的寬溫范圍內進行工作，并保證性能與可靠性。
4、總結：
　　德維森作為國內最有實力的中、小型PLC供應商，順應市場的需求開發的C18DRMA-LD是一款節能專用PLC，德維森可以為用戶提供包括周邊設備在內的一整套電氣解決方案，已有多家大型的節能設備廠商選用德維森的C18DRMA-LD，大家對C18DRMA-LD的可靠性、專用性和靈活性都贊不絕口。