在工业场景中，PLC 计算用电量的核心逻辑是 “功率 × 时间”（用电量单位：kWh，1kWh=1 度电），需结合电压 / 电流采集模块（如模拟量模块、专用电力计量模块）获取实时功率数据，再通过 PLC 的定时采样、累计运算实现用电量统计。以下是两种主流实现方案（适配不同硬件配置），包含具体接线、程序逻辑和参数设置，可直接落地应用。
一、核心原理与前提条件
1. 用电量计算公式
用电量实时功率采样时间间隔
2. 必备硬件
| 硬件类型 | 作用 | 推荐型号（台达 / 通用） |
|---|---|---|
| PLC 主机 | 运算、累计统计 | 台达 DVP-ES2/SA2 系列（支持浮点运算） |
| 电压传感器 / 互感器 | 采集线路电压（将高压转为 0-10V/4-20mA） | 交流电压变送器（0-500V→4-20mA） |
| 电流传感器 / 互感器 | 采集线路电流（将大电流转为 0-10V/4-20mA） | 交流电流变送器（0-50A→4-20mA） |
| 模拟量输入模块 | 接收传感器信号并转换为数字量 | 台达 F2AD（2 通道，支持 4-20mA/0-10V） |
| （可选）专用电力计量模块 | 直接输出功率 / 用电量信号（无需手动计算） | 台达 DVP-PM 系列、Modbus 电力仪表 |
二、方案一：模拟量模块（F2AD）+ 电压 / 电流传感器（通用方案）
适用于无专用电力模块的场景，需通过 PLC 计算功率后累计用电量，步骤如下：
1. 硬件接线（以单相电路为例）
2. 核心参数确认
| 传感器参数 | 对应 F2AD 数字量范围（12 位精度） | 实际物理量范围 |
|---|---|---|
| 电压变送器（0-500V→4-20mA） | 4mA→819，20mA→4095 | 0~500V |
| 电流变送器（0-50A→4-20mA） | 4mA→819，20mA→4095 | 0~50A |
3. PLC 程序设计（台达 WPLSoft，梯形图）
程序分为 4 个核心步骤：模拟量读取→电压 / 电流换算→功率计算→用电量累计，以 “10 秒采样 1 次” 为例。
步骤 1：读取 F2AD 原始模拟量值
将 F2AD 通道 1（电压）、通道 2（电流）的原始值存入中间寄存器，避免直接操作模块默认寄存器。
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// M0为程序运行使能（PLC启动后常闭触点M8002置位M0） LD M8002 SET M0 // 读取F2AD通道1（电压信号）原始值→D100；通道2（电流信号）→D101 LD M0 MOV D200 D100 // F2AD通道1默认地址D200，复制到D100 MOV D201 D101 // F2AD通道2默认地址D201，复制到D101
步骤 2：电压 / 电流换算（原始值→实际物理量）
根据传感器量程，用浮点运算公式换算（避免整数截断误差）：
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// 1. 电压换算（D100→实际电压V，存D102（双字浮点）） LD M0 FLT D100 D102 // 整数→浮点数（D102=D100的浮点值） MOVR K819.0 D104 // 819转为浮点→D104 SUBR D102 D104 D106 // D106 = D102 - 819.0 MOVR K3276.0 D108 // 3276转为浮点→D108 DIVR D106 D108 D110 // D110 = (D102-819)/3276 MOVR K500.0 D112 // 500V量程→D112 MULR D110 D112 D114 // D114 = 实际电压(V)（如220V） // 2. 电流换算（D101→实际电流A，存D116） LD M0 FLT D101 D116 MOVR K819.0 D118 SUBR D116 D118 D120 DIVR D120 D108 D122 // 复用分母3276.0（D108） MOVR K50.0 D124 // 50A量程→D124 MULR D122 D124 D126 // D126 = 实际电流(A)（如5A）
步骤 3：功率计算（单相电路）
单相功率公式：实际功率电压电流功率因数
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// 假设COSφ=0.85，计算功率（存D128） LD M0 MOVR K0.85 D130 // 功率因数→D130 MULR D114 D126 D132 // D132 = 电压×电流 MULR D132 D130 D134 // D134 = 电压×电流×COSφ MOVR K1000.0 D136 // 1000→D136 DIVR D134 D136 D128 // D128 = 实际功率(kW)（如220V×5A×0.85/1000=0.935kW）
步骤 4：用电量累计（功率 × 时间）
采样时间间隔 = 10 秒 = 10/3600 小时≈0.0027778 小时，累计值存入 D140（双字浮点，记录总用电量 kWh）。
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// T0定时10秒（采样间隔），每10秒累计1次 LD M0 OUT T0 K100 // T0=100×100ms=10秒 LD T0 RST T0 // 定时结束复位，循环触发 // 累计用电量：D140 = D140 + 功率(kW) × 时间(h) LD T0 MOVR D128 D142 // 功率值→D142 MOVR K10.0 D144 // 10秒→D144 MOVR K3600.0 D146 // 3600秒→D146 DIVR D144 D146 D148 // D148 = 10/3600（小时） MULR D142 D148 D150 // D150 = 本次采样用电量(kWh) ADDR D140 D150 D140 // D140 = 总用电量（累计值）
步骤 5：附加功能（可选）
三、方案二：专用电力计量模块（高精度方案）
若需更高精度（如 0.5 级）或三相电路计量，推荐使用支持 Modbus 协议的电力计量模块（如台达 DVP-PM01、施耐德 PM2120），直接读取模块输出的 “累计用电量” 寄存器，无需手动计算功率。
1. 硬件接线
2. 核心配置（以 Modbus RTU 为例）
3. PLC 程序设计（Modbus 读取指令）
台达 PLC 使用MODRD指令读取 Modbus 从站（电力模块）的寄存器值，直接获取总用电量。
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// 通讯参数：波特率9600，从站地址1，寄存器地址0x0034，读取1个双字（2个16位寄存器） LD M0（运行使能） MODRD K1 K9600 K0 K34 K2 D100 M10 // 从站1→D100/D101（双字浮点，总用电量kWh） // 监控通讯状态：M10=ON表示读取成功，M11=ON表示失败 LD M11 SET M101（通讯故障报警）
四、关键注意事项
五、故障排查
通过以上方案，可实现 PLC 对用电量的精准统计，适配单相 / 三相、低压 / 高压工业场景，程序可直接导入 WPLSoft 调试使用。
