能源数据收集器 – 读取数字计数器(S0)、PAC 设备计数器 (Modbus) 和 S7-1200 CPU + EDC 的模拟值

能源数据收集器 - 读取数字计数器(S0)、PAC 设备计数器 (Modbus) 和 S7-1200 CPU + EDC 的模拟值

“Energy Data Collector”是为 S7-1200 CPU 预制的示例程序，可用于收集能源值和模拟测量值。可以在多种PLC类型中用作预编译项目且无需 TIA 博途加载到 CPU 中。所有其他相关的设置可通过S7-1200 PLC的Web接口进行。

基本功能：
基于 S7-1200 PLC，可以将 14 个集成的数字输入作为 S0 计数器，将 2 个模拟输入作为测量值。通过 Modbus TCP 集中使用所有值并能直接接入powermanager。

所需硬件：
CPU： S7-1214C： 6ES7214-1AG40-0XB0 或
6ES7214-1BG40-0XB0 或
6ES7214-1HG40-0XB0

记录功能：
除基本功能之外，一些PAC 测量设备可以通过 Modbus RTU连接到 PLC。这个设备的能源计数器将以15 分钟为周期作为 CSV 文件保存到 PLC 的存储卡中。同样地，S0 计数器的能源值和模拟测量值的平均值也以同一周期存储。

预定义的设备包括 PAC1500、PAC3100、PAC3200 和 PAC4200。根据需要可通过我们的技术支持集成更多的示例设备。

所需硬件
CPU：最低要求，S7-1214C： 6ES7214-1AG40-0XB0 或
6ES7214-1BG40-0XB0 或
6ES7214-1HG40-0XB0
推荐，S7-1215C： 6ES7215-1AG40-0XB0 或
6ES7215-1BG40-0XB0 或
6ES7215-1HG40-0XB0

存储卡：至少 24MB：6ES7954-8LF02-0AA0
（记录所有数据约 3 个月）
推荐， 256MB： 6ES7954-8LL02-0AA0
（记录所有数据约 3 个月）

通信板：CB 1241，6ES7241-1CH30-1XB0

1.0 无需 TIA 博途加载预编译项目到CPU

1.1 要求

1.1.1 预编译程序，通过“SIMATIC 自动工具”加载到控制器中。
可在以下链接中免费下载这个工具：
https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/98161300

1.1.2 一个S7-1200 CPU ，带有预编译 EDC 项目，此项目可以在随附的
文件夹“Project_Precompiled”中找到。

1.1.3 PC 和 S7 之间建立的连接。

1.1.4 用于EDC的记录功能，必须将通信板和存储卡插入 PLC。

1.2 装载项目到 CPU

1.2.1 安装Automation Tool之后，必须编辑默认路径设置以找到预编译项目。

1.2.2 扫描网络中可用的 PLC

1.2.3 设置与网络兼容的网络组态并将其加载到PLC中。

该示例中 IP：192.168.2.130，子网：255.255.255.0

1.2.4 成功设定 IP 地址之后， CPU 的型号和固件可见。

检查是否存在一个预编译的项目，并且与 CPU 型号（即6ES7214-1AG40-0XB0）和固件相符。

注意：
- v2.0 或 v3.0 CPU 不能升级到更高版本。
- v4.0 CPU 必须升级到固件 v4.1.x。也可以通过 SIMATIC Automation Tool 的“Firmware Update”选项卡进行。
可在以下链接下载最新的固件文件：
https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/13685/dl

1.2.5 下载程序到 CPU。

1.2.6 设置 CPU 的时间并切换到运行状态

必须为记录功能正确设定PLC 的内部时钟。所有的能源值的时间戳都基于这个时间。

重要提示：

- 首次启动时，CPU 始终设定 EDC 默认IP地址为 192.168.2.130！

- 电源为内部时钟缓冲供电20 天。若 CPU 已断电更长时间，则必须重新设置时钟！

2.0 接口示例 / 引脚分配 - Modbus RTU 客户机

S7-1200 / CB 1241 <- -> PAC1500 / 7KT1903

TA --- 8 (D-)
TB --- 9(D+)
GND ---7

S7-1200 / CB 1241 <- -> PAC3100

TA --- A
TB --- B
GND ---Com

3.0 网络设置

3.1 PC IP 设置

PLC在传输程序后的默认 IP 地址为 192.168.2.130。
将 PLC连接到网络并为第一次使用按照PLC 地址范围调整 IP 地址。

例如 192.168.2.10

3.2 启动 Web界面

3.2.1 在浏览器中打开 PLC的地址 (192.168.2.130) 。会出现S7-1200的起始页：

单击“Enter”进入下一页...

3.2.2 管理员登录

注意：
为了能通过网页界面更改数据，需要作为管理员登录。

用户名：admin，密码：admin

3.2.3 登录成功

成功登录后，通过“Homepage of the application”链接访问 EDC 的Web界面。如果需要，可以在菜单中设置不同的 IP 地址：

在更改这些设置时务必注意按照以下顺序进行。修改时必须先用“1. Ok”保存新地址，然后用“2. Ok”应用。

最后CPU 会重新启动。然后可用新设定的地址访问Web界面。也可能必须重新调整计算机的 IP 地址。

4.0 通过Web界面配置

4.1 概览 / 本地值

可用值预览，将每几秒钟自动更新。

4.2 设置 / 数据项

可在此为每个数据项进行各种设置。每个选项的详细说明参见这一页上的“Remarks”项。

此处也列出了每个计数器或测量值所属的 Modbus TCP 启动选项卡地址。由此可将 EDC 作为 MB 设备接入 powermanager。

脉冲加权：指定每个脉冲的增加值。

单位：可选。作为页面上显示“Values”的单位。

最小 / 最大：通过使用最小值和最大值计算模拟量值。最小值对应 S7-1200 模拟输入下限的 0V，最大值对应 10V。

R32（32位浮点数）：指定第一个 Modbus 寄存器地址，该地址可通过 Modbus-TCP（FC3 - 读取多个寄存器）读取数值。

4.3 设置 / 初始化

计数器值初始化为特定值或者零值。

4.4Modbus / RTU 客户机

该设置只在“EDC + Log”变量中可用。

通过下拉菜单，一些预定义的设备可以作为Modbus客户机被选择或是被连接。一个定义的数值结构可以通过连接设备读取或者由PLC通过Modbus TCP中标准值结构提供。

关于数值结构的详细信息参见随附的“Registerlist.xlsx”。

此外，为有功和无功电能表建立 15 分钟能耗值，并以 CSV 文件的形式写入存储卡。

4.5 数据记录

该设置只在“EDC + Log”变量中可用。

可在各区中分别设置 15 分钟值的记录。根据所连接的设备、所需的数据或插入的存储卡的容量，该设置可能有所调整。

根据设置，数据可能存入一个环形缓冲存储器。根据设置所需的存储空间的详细信息参见随附文件“Memory Card Appraisal.xlsx”。

4.6 CSV 文件

通过浏览器打开PLC网页。在此可访问保存的 CSV 文件或将其下载。

4.7 CSV 文件中包含的数据

常规：
所有值保存为整数值* 100。例如：10000 = 10000/100 = 100.00
记录：每个条目的明确 ID
时间：条目的时间戳

示例 DIC_P15：

C00：15 分钟能源值，用于计数器 0
...
C13：15 分钟能源值，用于计数器 13
AI0：15 分钟平均值，用于模拟值 0
AI1：15 分钟平均值，用于模拟值 1

示例 RTU_P15：

01EP：15 分钟能源值，设备 1 的有功电能
01EQ：15 分钟能源值，设备 1 的无功电能
...
15EP：15 分钟能源值，设备 15 的有功电能
15EQ：15 分钟能源值，设备 15 的无功电能

之后可在 Excel 中对最终数据进行处理。找一个Excel预定义的分析宏，这可以用这个数据进行填充。

5.0 Excel分析模板

使用附录中包含的示例评估 Excel 表“YEARLY_REPORT.xlsm”可以评估已录入的能源值。

注意：
当前版本需要 32位 Excel。

为此在“Std”页中两个红色背景行之间添加带有所属能源值的时间戳。

YEARLY_REPORT_V32_DE.xlsm (8.1 MB)

然后保存并切换到“Settings”页。
数据来源可以在“Average Power”和“Energyvalues”之间改变。通过EDC生成的数值是“Energyvalues”。

现在可通过“Create Report”开始分析。

5.1 分析包含：

5.1.1 峰值负荷分析

5.1.2 频率刻度

5.1.3 负荷曲线

5.1.4 年负荷曲线

5.1.5 月负荷曲线

5.1.6 控制概览

6.0 将 DIC 数据纳入powermanager

针对 EDC 收集的 S0 计数器和模拟值，随附有一个 XML 导入文件，通过该文件可将从 DIC 区收集的值绑定到powermanager。

也可以将 S7-1200 接入为普通的 Modbus 设备。

注意：
powermanager无法访问 CSV 文件中随录的数据。

6.1 作为 XML 导入的设备（需要 powermanager v3.2 或更高版本！）

随附的 XML 导入文件描绘了 CPU 1214 的 I/O 范围。这可保存在任何powermanager项目中。

导入后，通常可选择设备类型，也可任意使用。