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1、实训九远程抄表系统实训九 远程抄表系统项目一 远程抄表系统组成一、实验目的1、了解系统结构及组成。2、认识构成远程抄表系统的各个设备。二、实验器件13DDS686 智能电表。2智能燃气表。3智能水表。4控制模块PLC S7-200。5线路板。6上位机软件：力控FORECONTROL 6.1组态软件以及PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN。三、实验内容概述抄表系统在中国发展已有二十年左右的时间，目前已经广泛应用于物业公司、自来水公司、煤气公司、供电公司、企业内部、学校宿舍的计量收费管理。在这段时间内，抄表系统经历了从无到有，规模从小到大，从不可靠到可靠，从单一的方式到多种方式的进步。逐
2、步由一个时尚的产品演变成为主流的产品，并正在演变成为必需品。远程抄表系统是一种利用电子脉冲、计算机网络等技术读取和处理表计数据，将城市居民的用水、电、气信息加以综合处理的系统。本实训装置中的三表输出信号均为脉冲信号，数据采集器采用西门子PLCS7-200模块，上位机软件采用力控FORECONTROL 6.1组态软件，通过抄表程序，可以通过采集脉冲信号对用水量、用电量计用气量进行自动采集。1、系统组成抄表系统包含水表、电表、燃气表三种表计。上位机软件采用力控FORECONTROL 6.1组态软件以及PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN。采集器采用西门子PLC S7-200模块。2、系统
3、示意图3、智能电表的认识DDS686 结构简单、体积小、重量轻、功耗低、精度高、负荷宽（可达6倍以上）、寿命长、可靠性高、安装方便、规格齐全。具有防电流反向窃电功能。光电隔离脉冲输出检测信号，便于功能扩展，用于集抄系统。产品内部设计有抗雷击和高频电磁场干扰的保护线路。技术参数：精度：1.0级；额定电压：220V；额定频率：50Hz；电表常数：1.5(6)-2.5(10)A 6400imp/kWh额定电压： 2.5(10)A起动电流：0.4%Ib；环境温度：-25-60；相对湿度：80%；重量：0.4Kg；功耗：1W/5VA(整机功耗)6400imp/kWh是电表的脉冲常数。用一度电在6400脉
4、冲常数的电表下发出6400个脉冲电子式脉冲表，本身具有很高的精度，输出脉冲可由表具内部的电子元件保证，没有机械振动，加之脉冲分辨率高，脉冲波形规范（有足够陡的上升和下降沿），脉宽稳定（>80ms），故而其等比关系最为准确。即使在上电掉电的瞬间有单个误差脉冲出现，对6400imp的分辨率来说，也是可以接受的。故此不再分析其误差源。4、智能燃气表的认识气表主要是靠气体流过表具内部的橡皮膜引起膜体运动，推动曲柄摇杆机构转动，进而由一系列变比齿轮驱动表盘转动。由于曲柄摇杆机构先天具有死点的不足，所以采用两块皮膜驱动，相当于汽车的双汽缸。多数气表在转盘某个字轮上安装磁钢，在相应传感部位放置干簧管或
5、霍尔元件。当字轮旋转一周，磁钢正好经过一次，传感元件输出一个脉冲。磁钢安装在0.1的字轮上，则一个脉冲相当于100L的用气量。主要技术指标：公称流量m3 /h2.5最大流量m3 /h4最小流量m3 /h0.025总压力损失Pa200工作压力范围kPa0.550回转体积dm?1.2误差要求QminQ< 0.1 Qmax3%0.1QmaxQ Qmax1.5%最小读数dm?0.2最大读数m?99999.999工作环境温度-10+40储存温度-20+50使用寿命年10连接螺纹M302重量kg2.005、智能水表的认识水表由水流驱动水表中的磁珠转动，带动一系列变比齿轮机构驱动表盘转动。和气表类似，
6、水表也通过在某个字轮上安装磁钢，相应的传感部位安装干簧管输出脉冲信号。其脉冲数与磁钢所在字轮的位置相对应。技术参数：脉冲远传水表的技术指标脉冲常数为1个脉冲/10L 脉冲输出线长度为30厘米脉冲输出线可选配不锈钢防护套管不改变原水表的各项技术指标保留原水表字轮显示读数功能水表至数据采集装置的传输距离至少为1000m应用范围广，可与各种数据采集装置配合使用6、PLC S7-200的认识PLC的结构：可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。工作原理
7、：PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。（3）PLC编程语言7、线路板的结构线路板由电阻、晶体管9014、二极管4007、及一个24V继电器。由于电表和水表的电子脉冲有一定抖动，在上升沿和下降沿有毛刺。为防止PLC无法
8、采集到脉冲信号而照成实验的误差，故采用线路板改善输出信号，输出一个稳定、规范的脉冲信号。8、上位机软件的认识力控软件简介力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态” ，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以大大缩短了自动化工程师的系统集成的时间，提高了集成效率。力控监控组态软件能同时和国内外
9、各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，实现与“第三方”的软、硬件系统进行集成。力控监控组态软件基本的程序及组件包括：工程管理器、人机界面 5VIEW、实时数据库 DB、I/O 驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件，其中实时数据库是系统的核心。 项目二 智能电表操作实验一、实验目的1、智能电表实验操作。2、了解智能电表的原理。二、实验原理电子式脉冲表，本身具有很高的精度，输出脉冲可由表具内部的电子元件保证，没有机械振动，加之脉冲分辨率高，脉冲波形规范（有足够陡的
10、上升和下降沿），脉宽稳定（>80ms），故而其等比关系最为准确。即使在上电掉电的瞬间有单个误差脉冲出现，对6400imp的分辨率来说，也是可以接受的。故此不再分析其误差源。本实验中，我们将电表输出的脉冲电压通过线路板，使其当每输出一个脉冲时，就存在一个24V电压的高低变化，通过晶体管控制继电器，使I0.0的指示灯闪亮一次。三、实验步骤1打开实验的电源。2打开两只负载灯，此时，每隔八秒种，电表输出一次脉冲，I0.0的指示灯闪亮一次，表示计一脉冲。（6400imp/kWh是电表的脉冲常数。用一度电在6400脉冲常数的电表下发出6400个脉冲）。3记录在20分钟、40分钟、60分钟电表输出的脉
11、冲数以及各个时间段上电表盘上的测量数值。4通过各个时间段的脉冲数计算用电量的约定值，填写表格，计算相对误差。采集时间电表约定值（KWH）电表测量值（KWH）相对误差脉冲数20分钟40分钟60分钟电表约定值=脉冲数/6400电表测量值是电表盘上读出的数值相对误差=(电表测量值-电表约定值)/电表约定值5关闭负载灯。6关闭实验的电源。四、思考问题1了接本实验中脉冲采集的特点和脉冲采集的处理方式。2电表脉冲的采集方式有几种。五、实验要求1了解实验原理和要求。2了解本实验中脉冲采集方式。 项目三 智能燃气表操作实验一、实验目的1智能燃气表实验操作。2了解智能燃气表的工作原理。 二、实验原理本实验中，我
12、们将燃气表输出的脉冲是干簧管脉冲，由于曲柄摇杆机构先天具有死点的不足，所以采用两块皮膜驱动，相当于汽车的双汽缸。气表在转盘某个字轮上安装磁钢，在相应传感部位放置干簧管。当字轮旋转一周，磁钢正好经过一次，传感元件输出一个脉冲。磁钢安装在0.001的字轮上，则一个脉冲相当于0.001立方米的用气量。我们将干簧管脉冲输出的两端串接一24V电源，然后接在I0.0的两端上，每运行一个0.1立方米的用气量，I0.1的指示灯闪亮一次。三、实验步骤1打传实验的电源。2打开气泵的运行开关，此时可以看到气表表针转动，表针在0.1上转动一周时，I0.1的指示灯闪亮一次，表示计一脉冲。（1脉冲代表1L）。3记录在20
13、分钟、40分钟、60分钟燃气表输出的脉冲数以及各个时间段上气表盘上的测量数值。4通过各个时间段的脉冲数计算用电量的约定值，填写表格，计算相对误差。 采集时间气表约定值(KL)气表测量值(KL)相对误差脉冲数20分钟40分钟60分钟气表约定值=脉冲数/1000气表测量值是气表盘上读出的数值相对误差=(气表测量值-气表约定值)/ 气表约定值5关闭气泵。6关闭试验台的电源。四、思考问题1了接本实验中脉冲采集的特点和脉冲采集的处理方式。2燃气表脉冲的采集方式有几种。五、实验要求1了解实验原理和要求。2了解本实验中脉冲采集方式。 项目四 智能水表操作实验一、实验目的1智能水表实验操作。2了解智能水表的工
14、作原理。 二、实验原理水表由水流驱动水表中的磁珠转动，带动一系列变比齿轮机构驱动表盘转动。和气表类似，水表也通过在某个字轮上安装磁钢，相应的传感部位安装干簧管输出脉冲信号。其脉冲数与磁钢所在字轮的位置相对应。本实验中，水表输出的是电阻式的脉冲输出，每运行一个 0.01立方米的用水量，电阻从24欧姆向2欧姆转换一次，通过电路变换，使其当每输出一个脉冲时，就存在一个24V电压的高低变化，通过继电器，使I0.2的指示灯闪亮一次。三、实验步骤1打开实验的电源。2打开气泵的运行开关，此时可以看到水表表针转动，表针在0.01上转动一周时，I0.2的指示灯闪亮一次，表示计一脉冲。(1脉冲代表100L)。3记录在20分钟、40分钟、60分钟水表输出的脉冲数以及各个时间段上气表盘上的测量数值。4通过各个时间段的脉冲数计算用电量的约定值，填写表格，计算相对误差。采集时间水表约定值(KL)水表测量值(KL)相对误差脉冲数20分钟40分钟60分钟 水表约定值=脉冲数/10水表测量值是气表盘上读出的数值相对误差=(水表测量值-水表约定值)/ 水表约定值4关闭气泵。5关闭实验台的电源。四、思考问题1了接本实验中脉冲采集的特点和脉冲采集的处理方式。2水表脉冲的采集方式有几种。五、实验要求1了解实验原理和要求。2了接本实验中脉冲采集方式。 PAGE 7
