摘要：為實現對配電室現場運行環境實時監控，研究設計了一個基于PLC和Modbus的配電室現場環境監控系統。該系統采用PLC處理數字量輸入/輸出，采用Modbus協議進行數據通信，對配電室現場各種環境參數進行監測報警，采集存儲視頻圖像和語音，通過以太網與上一級監控中心進行數據通信。作者首先給出系統總體結構和功能設計，接著闡述系統硬件結構和軟件設計思想．通過測試表明，監控系統運行穩定可靠,具有良好的實用性。

關鍵詞：PLC;ModbusRTU;ModbusTCP;配電室;環境監控

??配電室現場環境監控系統需要對配電室現場運行環境進行實時監控和異常報警處理，監控范圍包括門禁管理、煙霧探測、明火探測、門窗開閉探測、水浸探測、防盜入侵探測、溫濕度監測、SF6氣體泄漏監測、排風控制、視頻和語音監控、手機短信報警等，需要處理數字量輸入/輸出、串口通信、視頻、語音、網絡等多種交互數據格式，對數據采集和控制操作的實時性和可靠性有較高要求。        監控系統以系統主控部分現場控制/采集/通信/遠動單元)為核心，外圍配置電控鎖、讀卡器、煙霧傳感器、明火傳感器、門磁窗磁傳感器、水浸傳感器、紅外防盜入侵傳感器、溫濕度傳感器、SF6傳感器、排風扇、攝像頭、短信報警模塊等監測和控制設備．如果需要與上一級監控中心進行通信，還需要配置專門的網絡交換設備。

??系統主控部分負責管理調度整個監控系統現場控制、數據采集、數據通信和遠動控制等功能．在系統運行過程中，外圍監測設備實時采集環境參數數據，系統主控部分循環采集各個外圍設備的數據并顯示．如果監控到異常數據則啟動3種報警方式［3］，包括現場聲音報警、手機短信報警和計算機網絡報警，根據需要系統主控部分可以向控制設備發送控制命令［4］以對報警進行響應．攝像機的視頻信號直接通過視頻線接入到系統主控部分進行錄像存儲，拾音器的音頻信號同步傳入系統主控部分進行錄音存儲，根據需要系統主控部分也可以向攝像機云臺發送控制命令，調節攝像機鏡頭遠近和角度。

2.概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監控子系統（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

3.系統結構

 

 

 

4.系統功能

4.1實時監測

??能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。

4.2數據查詢

??在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設備的運行數據。

4.3曲線查詢

??可以直接查看各電參量曲線。

4.4運行報表

??查詢配電室內設備的運行數據報表。

4.5實時告警

??具有實時告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發出告警。

4.6歷史事件查詢

??能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、事故分析。 

4.7用戶權限管理

??設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

4.8網絡拓撲圖

??支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

4.9遙控功能

??可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

5.系統硬件配置

 

 

 

??本文基于PLC和Modbus設計了一個配電室現場環境監控系統，實現對配電室運行環境進行實時監控，數據采集穩定可靠，響應及時。除監控中心調取配電室現場音視頻監控錄像時占用較大帶寬之外，每個配電室監控系統的主控部分每次需要向監控中心上傳的數據量很小，只有幾十Byte，數據上傳速度較快。因此，可以實現一個監控中心對上百個配電室現場環境監控系統進行管理。系統已成功應用于某供電局運行維護的多個配電室中，有效地實現了對配電室運行環境進行監控，提高了運行維護效率，取得了良好的應用效果。下一步研究方向為增加配電室配電設備運行情況的監控，采集和上傳配電設備的電參量，將環境監控和配電監控集成為配電室現場配電與環境綜合監控系統。并引入云計算的思想和方法，建立城市級配電室群分布式監控云計算模型，在云計算平臺［6］上運行監控系統，增加信息接入和共享能力，為配電室的安全運行提供更大的技術支撐。