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智能電表在某公司廠房電量監控中的應用——基于PM-2133-CAN的應用
綜述：
本文根據泓格某客戶的需求而制作的智能電表項目方案，從智能電表PM-2133-CAN和VB-115的參數介紹，監控軟件的使用，系統架構，布線施工都做了詳細的闡述。
隨著物聯網時代的到來，遠程抄表技術已經逐步成為其重要的一部分并蓬勃發展。目前，泓格科技已經為很多企業提供了智能電表遠程管理和節能管理服務，泓格科技在這方面已經積累了豐富的經驗。相信在以后的服務中，泓格必定能夠提供更加成熟優質的服務，為企業節約更多的電量和人力資源。
一、項目需求：
實時監控各路電壓、電流、總功率，并計算各廠房總的用電費用。提供電量余額不足報警提示和使用電量超過預定值時自動斷電功能。
詳細需求如下：
1. 智能電表的CT比值可調。
2. 智能電表帶有液晶顯示屏（可選）。
3. 能夠提供峰、谷、平值。
4. 監控軟件PMMS能夠提供電表斷線檢測功能。
5. 監控軟件PMMS提供預定電量余額不足報警提示功能。
6. 監控軟件能夠實時監控和顯示每個廠房的電壓、電流、功率。并根據峰、谷、平值計算各時段電費和電費總額。
7. 軟件PMMS中提供CT值可調，月基本費率可調，峰、谷、平各時段和各時段費率可調。提供充值金額設置功能。
8. 數據庫數據存儲功能。將各廠房每天用電量生成報表，各廠房每日電壓、電流值生成日曲線圖報表，各廠房充值金額歷史記錄生成報表。
9. 監控軟件PMMS提供權限設置功能
二、現場情況說明：
現場共有12個配電柜，分別連接到12個廠房。每個配電柜分為動力和照明兩路輸出，共24路輸出。每路輸出電壓為380V，電流約400A。各路用電量需要通過智能電表實時監控。
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三、系統架構：
說明：
- 1、I-7565是CAN BUS轉USB接口轉換器。
- 2、電表1對應地址ID=1;
- 電表2對應地址ID=2;
- 電表3對應地址ID=3;
- ……
- 電表23對應地址ID=23
- 電表24對應地址ID=24
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四、硬件規格及軟體需求：
1、PM-2133-CAN電表規格：
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輸入電壓 |
PM-2133-CAN：10-500V |
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輸入電流 |
CT Φ10 （60A）， 最大CT Φ16（100A）Φ24（ 200A） |
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輔助電源 |
DC 10-30V |
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啟動電流 |
<0.001 lb |
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頻率 |
60/50 Hz |
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接線方式 |
PM-2133-CAN：可自動判斷或手動設定1Φ2W-1CT、1Φ3W-2CT、3Φ3W-2CT、3Φ3W-3CT、3Φ4W |
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量測值 |
PM-2133-CAN： VA, VB, VC, VaveI A, I B,I C, I avekWA, kWB, kWC, kWtot kVAA, kVAB, kVAC, kVAtotkvarA, kvarB, kvarC, kvartot PFA, PFB, PFC, PFtotkWhA , kWhB, kWhC, kWhtot kVAhA , kVAhB, kVAhC, kVAhtotkvarhA , kvarhB, kvarhC, kvarhtot |
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通訊 |
通訊協議：Modbus-RTU RS485 ， half duplex isolated Baud Rate：9600 ， 19200(出廠預設) ， 38400 通訊協議：CAN BUS Baud Rate：125 k(出廠預設)，250 k，500 k，1000 k |
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kWh 精度 |
PF=1 ， <0.5%；PF=0.5 ， <1% 優于IEC62053-21 |
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尺寸 |
78(L)x35(W)x99(H)mm |
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操作溫度 |
-10℃~70 ℃ |
2、VB-115H控制主機規格：,
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型號 |
VB-115H-N |
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處理器 |
Intel Mobile Celeron M 1.5GHz |
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芯片組 |
Intel 910GM |
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L2 高速緩沖存儲器 |
1MB |
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內存 |
2GB DDR2 533 |
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系統儲存裝置 |
2.5” 160GB SATA 硬盤 |
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PCI Bus |
兩組 32-bit/33MHz PCI Bus 插槽, 不支援長卡 |
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前面板界面 |
2 x USB 2.0 埠, ATX power on/off switch, |
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背板界面 |
PS/2 接頭, VGA 接頭, 4 x USB 2.0 端口, 2 x GbE 網絡端口, 4 x COM埠透過一個 DB44 接頭 (3 x RS-232, 1 x RS/232/422/485) , DVI 接口, 1 x 麥克風輸入, 1 x 音源輸出, 2-pin遠程電源開關輸出接頭, +12V ~ +30V DC電源輸入接頭 |
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電源 |
系統主板內建DC to DC 供電設計電路, 支持12 至 30VDC 提供外接式120W AC電源轉接器 (輸入: 100~240VAC, 2A, 50/60Hz; 輸出:19VDC) |
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尺寸大小 |
195 mm (W) x 268 mm (D) x 107 mm (H) |
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機身結構 |
無風扇鋁質散熱機身 |
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環境條件 |
操作溫度 周遭環境 : 0°C to 40°C VISION BOX case (機殼表面溫度) 5°C to 45°C (含硬盤時) -10°C to 50°C (只有CF card 時) 儲存溫度: -20°C to 80°C 相對濕度: 10% to 90% (非凝結狀態) |
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安規認證 |
CE, FCC A |
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3、Power Meter Utility軟件
Power Meter Utility軟件是泓格免費向客戶提供的一款為智能電表參數配置和測試使用的軟件。軟件畫面如下：
通過該軟件能夠設置波特率、PT比值，CT比值等參數，并支持英語、簡體中文和繁體中文。在對單塊智能電表進行參數配置、測試和診斷非常簡便。
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4、PMMS監控軟件
（1）PMMS（Power Monitor & Management System）為電力監控與管理系統軟件，能夠通過RS-485、CAN BUS或是PLC通訊機制，將設備、機臺、燈光、冷氣等電力裝置的用電狀態，予以量測監控、紀錄，并提供中控級系統軟件，協助客戶（用戶）了解其用電的狀態。
（2）目前采用CAN BUS總線將電表的量測值數據，傳輸出來。
（3）PMMS軟件界面如下：
（4）每塊智能電表都能夠根據客戶需要進行設置，在畫面中實時顯示那些需要的數值，如峰、谷、平時段的電壓、電流、功率、電費和電費總額。同時在下方提示錯誤和斷線報警功能。
（5）另外，PMMS軟件能夠設置報表自動生成功能，能夠自動生成日報表、周報表、月報表，季報表，并根據需自動生成曲線圖。
（6）PMMS報表產生器界面如下圖：
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五、現場布線施工
1、材料和工具準備
PM-2133-CAN智能電表24塊，MDR-20-24 24V直流電源24塊，RS485雙絞線，紅、白軟線，保險絲，Y型端子和針型端子，端子臺，導軌，金屬屏蔽盒，一字螺絲刀，十字螺絲刀，剝線鉗，壓線鉗，剪線鉗。
2、安裝步驟
（1） 先將三相電源(A、B、C)電線，接至配電盤上的三相的保險絲二次測。
（2） RS-485通訊線接進去 D+ (紅) 、D- (白) 處。
（3）將三相的保險絲(1A)扣上。
（4）將開口式比流器(1)、(2)、(3)扣在配電盤上的貫穿式比流器A 、B 、C相上。
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（5）安裝完成后如下圖
注: 開口式比流器安裝分解圖:
六、監控軟件應用說明
PMMS可以作為監控軟件獨立運行于控制主機上，泓格科技所開發的PMMS 智能電表數據庫系統，搭配泓格科技的精巧型智能電表PM-2133/PM-2134。PMMS系統會透過COM Port 將前端電力表(PM-2133/PM-2134)設備所監測的數據取回并記錄于數據庫內，提供系統用戶在當下或事后進行被監控設備電力使用狀況的檢視或查詢。由于電力表硬設備僅提供RS-485/CAN 的實體通訊接口，所以PC 端用戶需透過轉換模塊(如:本公司的I-7561、I-7520、I-7565 等)將PC 上RS-232 或USB 通訊接口轉換成RS-485/CAN 通訊接口格式，如此PMMS 系統才能取得電表數據。在整個軟件系統的架設過程中，使用者不必進行煩雜的程序撰寫，僅需通過各項設定，即可完成將電表所監控設備的電力使用狀況儲存于數據庫系統中。
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產品特色如下：
1. 通過COM口設定實現與電力表(PM-2133/PM-2134)設備連接。
2. 支持MS SQL Server 與 MS Access 2003 數據庫。
3. 通過以太網支持遠程數據備份，當網絡聯機中斷而無法將數據儲存于遠程MS SQL Server 數據庫時，本機端硬盤數據仍然存在，不會出現數據丟失現象。
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4. 可顯示電力監控實時數據及歷史內容，數據更新時間可軟件設置。
5. 提供電力監控數據的實時及歷史趨勢圖。
6. 能夠根據不同員工設定權限。
7. 能夠設定自動生成EXCEL檔報表。
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自動生成的EXCEL檔文件存放在指定的文件夾下，EXCEL檔文件內容和曲線圖如下圖所示。
七、其它
項目完成后，提交安裝設置的相關參數，并交付電表操作手冊，及安裝資料。并對此階段工作移交及相關事宜匯總。
