電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)--質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的供配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　XX大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)立題卡</p><p>　　注：1、此表一式三份，學(xué)院、教研室、學(xué)生檔案各一份。 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　題目質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的供配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究</p><p>　　發(fā)任務(wù)

2、書日期 2016 年 1 月 18 日</p><p>　　XX大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p>　　注：1、學(xué)院可根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，可對(duì)該表格進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?lt;/p><p>　　XX大學(xué)電氣工程學(xué)院</p><p><b>　　2016年06月</b></p><p>&

3、lt;b>　　摘 要</b></p><p>　　供配電監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的核心。目前質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的供配電監(jiān)控系統(tǒng)已走向供配電的綜合自動(dòng)化，以滿足各種用電設(shè)備能夠安全高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，供配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控變得尤為重要。</p><p>　　本論文以質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的供配電監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一套能初步完成實(shí)時(shí)監(jiān)控的供配電系統(tǒng)。以PLC作為下位機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制，利用PC機(jī)

4、上的組態(tài)軟件作為供配電監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)，使用PLC編制程序，在組態(tài)王監(jiān)控界面上對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。本論文主要內(nèi)容如下：</p><p>　　由本課題的發(fā)展趨勢(shì)和設(shè)計(jì)要求，首先介紹了整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理，然后對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行硬件、軟件的選型，通過對(duì)硬件進(jìn)行研究，編寫PLC控制程序，建立質(zhì)檢機(jī)構(gòu)監(jiān)控通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可靠傳輸，在組態(tài)王軟件的主界面上，建立系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)。最后對(duì)本論文做了全面總結(jié)，并對(duì)本課

5、題的前景進(jìn)行了展望。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC，組態(tài)王，監(jiān)控系統(tǒng)，供配電</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The system of monitoring and controlling electrical supply and outfit is the vitals of the qua

6、lity testing organization. Along with the development of electric distribution monitoring system of the quality testing organization with the character of integration and automation, the system of electrical supply and o

7、utfit is requested higher dependability. So it is more important to realize the real- time monitoring of electrical supply and outfit system.</p><p>　　The present paper has designed a set of automatic electr

8、ical supply and outfit system ，based with the electric distribution monitoring system of the quality testing organization .PLC is used for the local control equipment to write monitor and control processes. And the Confi

9、guration King is used for inspecting flat roof to design monitor and control interface. Below are main contents of this paper:</p><p>　　With the development of the subject, and the design requirements. First

10、, the paper introduced the design principle of the whole system structure. Then, the paper put forward the selection of the hardware and software for the monitoring system,by the research of hardware , writing PLC contro

11、l procedures, establishing monitoring communications for the quality testing organization, realizing real-time reliable data transmission, establishing the system running monitoring platform on the interface o</p>

12、<p>　　Key words: PLC, Configuration King, monitor and control system, electrical supply and outfit system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要I</p><p>　　ABS

13、TRACTII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1課題的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.2監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1.3本課題的主要研究?jī)?nèi)容與實(shí)現(xiàn)方法3</p><p>　　1.4課題研究意義4</p

14、><p>　　第二章 供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與組成5</p><p>　　2.1供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體要求5</p><p>　　2.1.1 電源及供電系統(tǒng)5</p><p>　　2.1.2 電壓選擇和電能質(zhì)量5</p><p>　　2.1.3低壓配電6</p><p>　　2.2 硬件、軟

15、件配置7</p><p>　　2.3供配電監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)原理介紹7</p><p>　　2.4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理介紹8</p><p>　　2.4.1采樣層設(shè)計(jì)原理8</p><p>　　2.4.2通訊層設(shè)計(jì)原理9</p><p>　　2.4.3 控制層設(shè)計(jì)原理10</p><p>

16、;　　2.5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原理介紹10</p><p>　　2.5.1系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)功能介紹11</p><p>　　2.6本章小結(jié)16</p><p>　　第三章 供配電監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)的電氣主接線設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.2質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)控制回路

17、的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.2.1控制回路動(dòng)作過程17</p><p>　　3.3硬件選型18</p><p>　　3.3.1 PLC選型介紹18</p><p>　　3.3.2 fx2N-4AD PLC外接模數(shù)擴(kuò)展模塊介紹22</p><p>　　3.3.3 FX2N-4AD的性能指標(biāo)23&l

18、t;/p><p>　　3.3.4 FX2N-4AD的緩沖器（BFM）24</p><p>　　3.3.5 溫度傳感器的模擬量輸入模塊FX2N-4AD-TC25</p><p>　　3.3.6 FX2N-4AD-TC性能指標(biāo)26</p><p>　　3.3.7FX-4AD-TC的接線線路27</p><p>　　

19、3.3.8 FX2N-4AD-TC的AD轉(zhuǎn)換關(guān)系27</p><p>　　3.3.9 FX2N-4AD-TC的緩沖寄存器BFM28</p><p>　　3.4本章小結(jié)28</p><p>　　第四章 供配電監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.1 PLC軟件設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.1.1

20、 PLC的控制流程29</p><p>　　4.1. 2 PLC程序編制31</p><p>　　4.2控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件簡(jiǎn)介33</p><p>　　4.2.1組態(tài)王的整體結(jié)構(gòu)34</p><p>　　4.2.2組態(tài)王軟件的組成34</p><p>　　4.2.3組態(tài)王軟件的應(yīng)用35</p>

21、<p>　　4.3控制系統(tǒng)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)35</p><p>　　4.3.1設(shè)計(jì)系統(tǒng)組態(tài)界面的一般步驟35</p><p>　　4、建立動(dòng)畫連接42</p><p>　　5、運(yùn)行與調(diào)試45</p><p>　　4.4供配電系統(tǒng)監(jiān)控界面45</p><p>　　4.4.1監(jiān)控主界面45</p&

22、gt;<p>　　4.4.2報(bào)警窗口46</p><p>　　4.4.3歷史趨勢(shì)曲線定義49</p><p>　　4.4.4 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線定義51</p><p>　　4.5本章小結(jié)53</p><p>　　第5章 總結(jié)與展望54</p><p><b>　　致 謝56<

23、/b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1課題的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　供配電系統(tǒng)是建筑的動(dòng)力供應(yīng)中心,是建筑的心臟。如果沒有可靠的供配電系統(tǒng),一座大廈的所有機(jī)電設(shè)備和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都將無法正常工作,大廈也將處于癱瘓狀態(tài)。因此,供配電系統(tǒng)是大廈重要的基礎(chǔ)部分,必須利用各種先進(jìn)技術(shù)與

24、智能化系統(tǒng)和設(shè)備,保證供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行[1] 。隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)力的不斷提高, 電力成本以及和電力相關(guān)的運(yùn)營(yíng)成本所占的比重正大幅度增長(zhǎng)。為了提高效率、減少損失、降低運(yùn)營(yíng)成本, 供電企業(yè)和用戶對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的要求也越來越高。電力監(jiān)控系統(tǒng)逐漸成為供配電設(shè)計(jì)中不可或缺的重要組成部分[2] 。20世紀(jì)80年代，日本已經(jīng)完成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與供配電設(shè)備相配合的供配電自動(dòng)化系統(tǒng)，并投入運(yùn)行于主要城市的供配電網(wǎng)絡(luò)上。20世紀(jì)90年代，韓國(guó)也完

25、成了局部供配電系統(tǒng)的饋線自動(dòng)化，建立了自己的供配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。供配電管理自動(dòng)化是近幾年發(fā)展起來的新興技術(shù)，歐美和日本等發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家也下大力氣推廣該技術(shù)，而我國(guó)這一技術(shù)才剛剛起步。</p><p>　　目前，我國(guó)的供配電網(wǎng)還很落后。近幾年，一些地區(qū)發(fā)生電網(wǎng)事故導(dǎo)致重要用戶停電，其主要原因是:電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、可靠性低、自動(dòng)化程度低以及管理不善。加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)、配電網(wǎng)建設(shè)，強(qiáng)化輸電網(wǎng)是當(dāng)務(wù)之急。因此，對(duì)供配電系統(tǒng)設(shè)備的

26、改造和實(shí)現(xiàn)供配電自動(dòng)化成為急待解決的問題。近幾年來，在變電站繼電保護(hù)中已經(jīng)用可編程控制器(PLC)代替了傳統(tǒng)的繼電器，實(shí)現(xiàn)了利用PLC構(gòu)成自動(dòng)重合閘裝置的控制系統(tǒng)，電信號(hào)、壓力、溫度和轉(zhuǎn)速等信號(hào)經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，送給PLC 處理進(jìn)行處理。PLC 對(duì)所采樣的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，按照預(yù)先制定的約束條件進(jìn)行判斷，在相應(yīng)的I/O通道發(fā)脈沖驅(qū)動(dòng)繼電器，對(duì)開關(guān)進(jìn)行分合閘控制[3] 。可以克服傳統(tǒng)控制方式的不足，并且具有連線簡(jiǎn)單，工作可靠，便于調(diào)試、調(diào)

27、整和維護(hù)，還可以和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制等優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)的控制功能更加完善，控制精度進(jìn)一步提高。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域之內(nèi)，PLC的使用也越來越普遍。PLC以其高可靠性、適應(yīng)工業(yè)過程現(xiàn)場(chǎng)、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能等特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過程。在目前的很多自控系統(tǒng)中，常常選用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的控制設(shè)備，用于數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)判別和輸出控制，而</p><p>　　因此，供配電監(jiān)控系統(tǒng)必將走向供配電的綜合自動(dòng)化

28、:功能上的綜合化、運(yùn)行管理的智能化、結(jié)構(gòu)上的計(jì)算機(jī)化、操作監(jiān)視的屏幕化。供配電系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化同智能樓宇系統(tǒng)(BAS)、企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)融合在一起，達(dá)到良好管理，這己成為一種必然的趨勢(shì)和發(fā)展方向。</p><p>　　1.2監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)發(fā)展起來的。60年代雖然計(jì)算機(jī)開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)人員缺乏工

29、廠儀表和工業(yè)過程的知識(shí)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度比較緩慢。70年代初期，微處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)控制走向成熟。首先，微處理器在提高計(jì)算能力的基礎(chǔ)上，大大降低了計(jì)算機(jī)的硬件成本，縮小了計(jì)算機(jī)體積，很多從事控制儀表和原來一直就從事工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的公司先后推出了新型控制系統(tǒng)，這一歷史時(shí)期較有代表性的就是1975年美國(guó)Honeywell公司推出的世界上第一套DCS TDC－2000，而隨后的20年間，DCS及其計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

30、日趨成熟，得到了廣泛應(yīng)用，此時(shí)的DCS已具有較豐富的軟件，包括：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)）、組態(tài)軟件、控制軟件、操作站軟件、其它輔助軟件（如通訊軟件）等。 這一階段雖然DCS技術(shù)、市場(chǎng)發(fā)展迅速，但軟件仍是專用和封閉的，除了在功能上不斷加強(qiáng)外，軟件成本一直居高不下，造成DCS在中小型項(xiàng)目上的單位成本過高，使一些中小型應(yīng)用項(xiàng)目不得不放棄使用DCS。80年代中后期，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及和開放系統(tǒng)（Open System)概念的推廣，基于個(gè)人

31、計(jì)</p><p>　　1.3本課題的主要研究?jī)?nèi)容與實(shí)現(xiàn)方法</p><p>　　本課題針對(duì)電氣質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的供配電需求，研究設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)的配置方案，構(gòu)建基于組態(tài)軟件的供配電智能監(jiān)控平臺(tái)。主要內(nèi)容包括確定主接線形式，提出控制系統(tǒng)組成。選用合適的器件、設(shè)施，對(duì)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)、、消防、門警、照明等各應(yīng)用子系統(tǒng)的供配電運(yùn)行情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感

32、器技術(shù)等，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與監(jiān)控計(jì)算機(jī)間及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與信息交換，完成狀態(tài)檢測(cè)、信息反饋、綜合判斷等應(yīng)用。通過智能化的供配電監(jiān)控系統(tǒng)提供高品質(zhì)的電源，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)閱運(yùn)行參數(shù)和相關(guān)報(bào)警信息等功能。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)檢機(jī)構(gòu)各用電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視和管理。 </p><p><b>　　1.4課題研究意義</b></p><p>　　質(zhì)檢機(jī)構(gòu)中

33、，供配電監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)供配電系統(tǒng)的命脈，它對(duì)供配電線路內(nèi)各用電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視和管理。質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電監(jiān)控系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)等對(duì)電力設(shè)備正常運(yùn)行及故障運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高，可靠性高、可操作性強(qiáng)和擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，能適應(yīng)各種變電站對(duì)配電設(shè)備的要求。</p><p>　　將PLC應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)中，構(gòu)建由組態(tài)軟件進(jìn)行的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，通過將供配電系統(tǒng)中各運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)采

34、集到組態(tài)軟件對(duì)應(yīng)變量中由組態(tài)軟件統(tǒng)一管理，給出系統(tǒng)各用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、用電負(fù)荷狀況及故障分析，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置和一定的控制算法，通過向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制調(diào)節(jié)信號(hào)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，具有自動(dòng)化程度較高、運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理，大大提高了質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化水平【7】。</p><p>　　第二章 供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與組成</p><p>　　2

35、.1供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體要求</p><p>　　2.3供配電監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)原理介紹</p><p>　　通過熟悉課題要求，檢索文獻(xiàn)，調(diào)研，我設(shè)計(jì)出以下研究方案：通過包括電流、電壓互感器、電量變送器、溫度變送器的信號(hào)處理電路對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行采集，輸出標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)信號(hào)供PLC機(jī)進(jìn)行輸出判斷。對(duì)PLC機(jī)輸出的各種控制信號(hào)、與PC機(jī)的通信數(shù)據(jù)、與顯示器的通信數(shù)據(jù)，進(jìn)行濾波、放大，分別提供給各種控制器，P

36、C機(jī)、顯示器，進(jìn)行顯示存儲(chǔ)與監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)框圖如圖1所示：</p><p>　　圖 1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理介紹</p><p>　　本系統(tǒng)采用三菱公司的fx/2N PLC作為控制單元,并起到通信處理器的作用。模擬量檢測(cè)采用傳感器，通過A／D 轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成PLC 能識(shí)別的數(shù)字量，通過通訊模塊，將工程上的各種開關(guān)量，數(shù)字量，

37、在上位機(jī)組態(tài)中顯示出來。PLC負(fù)責(zé)完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、程序控制,是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的核心部分。系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，按功能或區(qū)域進(jìn)行劃分，采用模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)一般分為3 層，即現(xiàn)場(chǎng)采樣層、通訊層、主控層。</p><p>　　2.4.1采樣層設(shè)計(jì)原理</p><p><b>　?。?）信號(hào)采集部分</b></p><p>　　設(shè)備的信號(hào)采

38、集由智能傳感器和電力信號(hào)變送器完成。智能儀表直接與通訊端口連接， 普通電力信號(hào)經(jīng)變送器處理后,完成信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)A /D 轉(zhuǎn)換， 傳送至PLC模塊。如回路電流信號(hào)，經(jīng)互感器采集后隔離降壓處理， 并完成0-5 V 標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換輸入P L C 模擬量單元，由組態(tài)軟件進(jìn)行量程變換和數(shù)據(jù)處理，設(shè)備狀態(tài)信號(hào)由輔助繼電器存儲(chǔ)。輔助觸點(diǎn)和短路零電壓判斷處理后引入P L C 數(shù)字單元。完成信號(hào)的隔離與采集，其性能可靠、成本低 ，上位機(jī)的控制信號(hào)由P L

39、C 輸出后, 經(jīng)繼電器、接觸器與電動(dòng)機(jī)等電器配合完成。對(duì)信號(hào)統(tǒng)一采樣處理，采用了經(jīng)典的直流采樣技術(shù)，所有的信號(hào)經(jīng)直流變送器變成0-10V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)過高速高精度A/D 模塊進(jìn)行模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換后送給PLC </p><p>　　處理。然后經(jīng)過PLC程序控制對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，這樣就完成了人機(jī)對(duì)話，和反饋控制。</p><p><b>　　（2）開關(guān)控制部分</b><

40、;/p><p>　　開關(guān)信號(hào)經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后，送給PLC 處理進(jìn)行處理。PLC 對(duì)所采樣的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，按照預(yù)先制定的約束條件進(jìn)行判斷，用計(jì)算機(jī)在相應(yīng)的I/O，完成開關(guān)分合閘控制。</p><p>　　2.4.2通訊層設(shè)計(jì)原理</p><p>　　通訊層設(shè)計(jì)是通過現(xiàn)場(chǎng)總線的形式向計(jì)算機(jī)發(fā)送信息，并接受計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件的控制?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備測(cè)量包括電流，電壓，有功電能，無

41、功電能，功率因數(shù)。測(cè)量的信號(hào)包括開關(guān)或斷路器位置信號(hào)和故障信號(hào)。遙控量包括斷路器或開關(guān)的分合的調(diào)節(jié)。總之，將所有開關(guān)量，模擬量上傳至組態(tài)界面。由組態(tài)軟件向下級(jí)發(fā)送遙控量分合斷路器或開關(guān)。實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)無人值守，還具有自動(dòng)維護(hù)功能。 其中串口（RS232）是PC 機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，它用于數(shù)據(jù)的串行傳輸。其特點(diǎn)是連接和傳輸信號(hào)，在通信距離較近，數(shù)據(jù)傳輸率要求不高的情況下，可以直接采用。但是，由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)的最大缺點(diǎn)是

42、數(shù)據(jù)傳輸速度緩慢，僅為 20KbpS -115KbpS，而且接口電平為－16V～＋16V，使用時(shí)常需要加專用的信號(hào)調(diào)理器。同時(shí)，串口抗共模干擾能力也比較差。現(xiàn)場(chǎng)的各種干擾相對(duì)比較大，RS-485由于采用共模差動(dòng)輸入，能有效地抑制小干擾信號(hào)，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)通訊。在這里我們采用了RS-485總線形式的實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)。首先是利用其共模差動(dòng)輸入，可以將干擾減少到最低，其次是有利于為今后的系統(tǒng)擴(kuò)展。 那么讓上位機(jī)與下位機(jī)( PLC) 通過串口連接實(shí)現(xiàn)數(shù)

43、據(jù)的</p><p>　　圖2 系統(tǒng)整體通訊圖</p><p>　　2.4.3 控制層設(shè)計(jì)原理</p><p>　　電力系統(tǒng)有本身及設(shè)備頻繁操作、故障脫扣等等特點(diǎn)。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)而言，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮牟僮髂Ｊ?，具有?qiáng)抗干擾能力系統(tǒng)部分輔助控制及采集由智能化儀表和智能傳感器完成，主要控制功能及關(guān)鍵設(shè)備動(dòng)作控制由PLC完成。由于P L C的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其控制的可靠性

44、較高，可保證供配電系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯, 并且控制方式靈活, 安全可靠。系統(tǒng)采用P L C的模擬采樣輸人來實(shí)現(xiàn)測(cè)量。P L C的離散輸出點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)反饋控制。P L C的離散輸入點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)通信。P L C的通信功能來實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的通信，采用電力變送器和溫度擴(kuò)展模塊，完成標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換處理,。其方案具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的特點(diǎn)，而且如果將P L C的擴(kuò)展模塊連在一起, 就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量點(diǎn)、通信點(diǎn)、控制點(diǎn)的增加。</p><p>　　

45、2.5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原理介紹</p><p>　　在計(jì)算機(jī)組態(tài)中設(shè)計(jì)界面，并在PLC中寫入程序。每次使用監(jiān)控系統(tǒng)，都將數(shù)據(jù)初始化，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，用軟件測(cè)試其是否超出設(shè)定警戒限，如果超出已設(shè)定值，則保存數(shù)據(jù)并聲光報(bào)警，并在計(jì)算機(jī)組態(tài)報(bào)警列表中顯示出來。如果沒有超出設(shè)定值，則直接在組態(tài)界面上顯示。這是一種PLC實(shí)現(xiàn)監(jiān)控層和管理層功能的方法，其思想是基于組態(tài)軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和友好的人機(jī)界面，研究PLC

46、與組態(tài)軟件間的接口，利用現(xiàn)有組態(tài)軟件強(qiáng)大的人機(jī)界面模塊和大量的圖形實(shí)例，通過監(jiān)控組態(tài)軟件完善的解決方案，使控制現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過PLC與上層組態(tài)軟件交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的功能擴(kuò)展，最終形成具有監(jiān)控層和管理層功能的完整的PLC與上位機(jī)自動(dòng)綜合控制系統(tǒng)?；赑C組態(tài)的PLC系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，它主要由開發(fā)系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大基本模塊組成。開發(fā)系統(tǒng)負(fù)責(zé)程序的編輯，主要有語句表和梯形圖等編寫方式，軟件將編譯好的目標(biāo)代碼下載到運(yùn)行系統(tǒng)中通過PL

47、C運(yùn)行虛擬機(jī)執(zhí)行，通過I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)外部I/O接口的控制，執(zhí)行結(jié)果反饋到組態(tài)軟件中進(jìn)行控制，同時(shí)組態(tài)軟件也能將用戶的控制信息反映到運(yùn)行系統(tǒng)中來。監(jiān)控系統(tǒng)通過高性能、高速I/O驅(qū)動(dòng)程序直接與</p><p>　　2.5.1系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)功能介紹</p><p>　　1、參數(shù)測(cè)控：系統(tǒng)對(duì)供電電壓、電流的檢測(cè)；變壓器溫度檢測(cè); 配電設(shè)備的電壓、電流、無功功率、輸出功率等參量的檢測(cè)，對(duì)供配電邏輯

48、動(dòng)作檢測(cè)和設(shè)備的控制，對(duì)成套裝置的綜合保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行引入，并對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，對(duì)安全參量進(jìn)行綜合報(bào)警和智能化控制，保證為正常運(yùn)行時(shí)的管理，事故發(fā)生時(shí)的故障原因分析提供依據(jù)。圖形監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架、電氣一次、電氣控制、電氣設(shè)備的圖形化處理。系統(tǒng)電氣設(shè)備動(dòng)作狀態(tài)顯示，系統(tǒng)隨動(dòng)值實(shí)時(shí)顯示、故障報(bào)警顯示、故障確認(rèn)【9】。</p><p>　　2、能源管理：系統(tǒng)管理員根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況,對(duì)用戶進(jìn)行配置和管理, 系統(tǒng)操作者根據(jù)

49、所分配的級(jí)別和區(qū)域?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行管理。操作系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)報(bào)警數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和記錄的操作者賬戶進(jìn)行記錄和管理，實(shí)現(xiàn)責(zé)任人明確實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理:系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，方便調(diào)用?？筛鶕?jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以選擇最優(yōu)控制方式,其包括數(shù)據(jù)分析、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警記錄等。</p><p>　　3、運(yùn)行管理：系統(tǒng)由用戶登錄管理、主選單、 主控臺(tái)、 主接線、主設(shè)備、 實(shí)時(shí)報(bào)警記錄等界面構(gòu)成由用戶登錄構(gòu)建的監(jiān)控系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)了以上登錄管理對(duì)系統(tǒng)實(shí)

50、現(xiàn)用戶配置的控制及系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分別對(duì)賬戶功能及區(qū)域進(jìn)行不同級(jí)共同滿足供配電系統(tǒng)的智能化監(jiān)控要求的權(quán)限操作和管理。主選單界面對(duì)主選單、主控臺(tái)、主設(shè)備，主設(shè)備界面瀏覽系統(tǒng)總體信數(shù)據(jù)量調(diào)整通信時(shí)間;系統(tǒng)用戶架構(gòu);主接線界面對(duì)系統(tǒng)一次線路狀態(tài)進(jìn)行圖形化監(jiān)控。由主控界面對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)與管理。主控臺(tái)分別設(shè)置了系統(tǒng)的電壓、 電流、功率因數(shù)等參量的實(shí)時(shí)顯示。綜合保護(hù)參量進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警查詢和實(shí)時(shí)分析；報(bào)警查詢和實(shí)時(shí)分析等入口，實(shí)時(shí)分析包含分

51、析控件和歷史報(bào)表,對(duì)系統(tǒng)變量進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并可實(shí)時(shí)分析和報(bào)表打印【10】。系統(tǒng)主監(jiān)控界面設(shè)計(jì)框圖3所示:</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　圖3系統(tǒng)主監(jiān)控界面設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　2.6本章小結(jié)</b></p><p>　　本章節(jié)主要介紹了質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電監(jiān)控

52、系統(tǒng)的整體框架和設(shè)計(jì)原理，并對(duì)系統(tǒng)安全所要遵循的設(shè)計(jì)原則做了較為詳細(xì)的介紹。</p><p>　　第三章 供配電監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)的電氣主接線設(shè)計(jì)</p><p>　　質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)的供電由兩個(gè)獨(dú)立的主電源提供，采用一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組作后備電源，當(dāng)兩路主電源同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，所有負(fù)荷就由發(fā)電機(jī)組發(fā)電。該電路中有三段母線:

53、兩段工作母線和一段備用母線。當(dāng)任何一路電源故障時(shí)，其進(jìn)線斷路器跳閘，母線開關(guān)自投，對(duì)故障電源側(cè)的負(fù)荷供電。如圖3所示:</p><p>　　圖3供配電系統(tǒng)電氣主接線圖</p><p>　　其中功率變送器在系統(tǒng)中的接線方法如圖4所示</p><p>　　圖4 功率變送器在系統(tǒng)中的接線方法</p><p>　　由于是三相電源接線所以在上面的主接

54、線圖中未予以標(biāo)出。</p><p>　　而頻率變送器采用了杭州TE系列頻率變送器【11】如圖5所示，其接線方法如圖6所示。</p><p>　　圖5 TE頻率變送器</p><p>　　圖6 TE頻率變送器的接線</p><p>　　3.2質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)控制回路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有常規(guī)控

55、制和PLC控制兩種功能。即系統(tǒng)電氣控制線路圖中還要加入PLC控制，并且在常規(guī)設(shè)計(jì)中，還有‘共用’和‘一備一用’兩種情況的選擇：‘共用’：兩路進(jìn)線分別給兩路母線供電，當(dāng)一路發(fā)生故障時(shí)，另一路給所有負(fù)荷供電；‘一備一用’：有兩路電源進(jìn)線，但只有一路給所有負(fù)荷供電，當(dāng)供電的這一路發(fā)生故障以后，另一路自投給所有負(fù)荷供電：如果兩路都失壓，那么將發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行，并進(jìn)行合閘如圖7所示。</p><p>　　圖 7 供配電系

56、統(tǒng)電氣控制回路圖</p><p>　　圖7中，手動(dòng)開關(guān)QS3用來區(qū)分PLC控制和常規(guī)控制:當(dāng)QS3按下，此時(shí)線路處于PLC控制，松開QS3后，線路處于規(guī)控制。手動(dòng)開關(guān)QS4用來選擇供配電方式:共用、一備一用。下表1為控制回路中各開關(guān)和線圈的功能。</p><p>　　表1開關(guān)與線圈所實(shí)現(xiàn)功能列表。</p><p>　　3.2.1控制回路動(dòng)作過程</p>

57、<p>　　QS2.1合閘（電源1上電）QS1（合閘）KM1（得電）KA1.1+KA1.2+KA1.3（是否得電）KA4（母線1失壓檢測(cè)）KA6（電源選擇）</p><p>　　QS3.1合閘（電源2上電）QS2合閘KM2(得電) KA3.1+KA3.2+KA3.3(是否得電) KA5(母線2失壓檢測(cè)) KT2延時(shí)，KA7電源選擇并和KA6互鎖</p><p>　　KA6或KA

58、7得電，KA4或KA5失壓延時(shí)2S，KM1或KM2跳閘KM3延時(shí)3S合閘（母線1、母線2連通共用一個(gè)電源）</p><p>　　KM1跳閘且KM2跳閘（母線1、母線2都失壓）QS1.1合閘KM6.2合閘(由發(fā)電機(jī)組持續(xù)供電)</p><p><b>　　3.3硬件選型</b></p><p>　　根據(jù)上述設(shè)計(jì)，上位機(jī)采用Intel系列PC，操作

59、系統(tǒng)為Windows XP系統(tǒng)。考慮到供電可靠性和靈活性，進(jìn)線開關(guān)以及母線分段接線開關(guān)都采用斷路器。質(zhì)檢機(jī)構(gòu)電氣線路截面應(yīng)滿足電氣安全和遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展的要求，進(jìn)戶導(dǎo)線截面不應(yīng)小于16mm，且空調(diào)分支線截面不小于4mm外，其余支線截面不應(yīng)小于2.5mm【16】。</p><p>　　3.3.1 PLC選型介紹</p><p>　　我在本次設(shè)計(jì)中采用了三菱FX2N系列PLC，其詳細(xì)介紹如下：&l

60、t;/p><p>　　● 控制規(guī)模：16~256點(diǎn)</p><p>　　● 內(nèi)置8K容量的RAM存儲(chǔ)器，最大可以擴(kuò)展到16K</p><p>　　● CPU運(yùn)算處理速度0.08μS/基本指令</p><p>　　● 在FX2N系列右側(cè)可連接輸入輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊</p><p>　　● 內(nèi)置2軸獨(dú)立最高20kHz定

61、位功能(晶體管輸出型）【13】</p><p>　　:三菱 型號(hào):FX2N 工作電壓:220（V） 輸出頻率:22（kHz） 產(chǎn)品認(rèn)證:3x</p><p>　　FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大

62、的靈活性和控制能力為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能開發(fā)了各個(gè)范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要-----模擬I/O，高速計(jì)數(shù)器。定位控制達(dá)到16軸，脈沖串輸出或?yàn)镴和K型熱電偶或Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊。對(duì)每一個(gè)FX2n主單元可配置總計(jì)達(dá)8個(gè)特殊功能模塊。網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信 連接到世界上最流行的開放式網(wǎng)絡(luò)CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決您的通信需要。 其它功能 內(nèi)置24V、400mA直流電

63、源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件?？焖贁嚅_端子塊因?yàn)椴捎昧藘?yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端子塊，即使接著電纜也可以更換單元。時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能 在所有的FX2NPLC中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)【14】。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對(duì)過程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。持續(xù)掃描功能為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期。輸入濾波</p><p>　　圖8 PLC原理接線圖</p><p&g

64、t;　　3.3.2 fx2N-4AD PLC外接模數(shù)擴(kuò)展模塊介紹</p><p>　　三菱FX2n-4AD是一款PLC模擬量輸入模塊，有CH1~CH4四個(gè)通道，每個(gè)通道都可進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，分辯率為16位，采集信號(hào)電壓為-10V~+10V，分辯率5mV。電流輸入時(shí)，為4~20mA或-20~20mA，分辨率20uA。 FX2N-4AD內(nèi)部有32個(gè)16位的緩沖寄存器(BMF)，用于與主機(jī)交換數(shù)據(jù)。 FX2N-4AD占用

65、FX2n擴(kuò)展總線的8個(gè)I/O點(diǎn)，耗電為5V，30mA。FX2N常用的模擬量輸入模塊有FX2N-2AD、FX2N-4AD、FX2N-8AD模擬量輸入模塊和溫度傳感器輸入模塊。FX2N-4AD通過擴(kuò)展電纜與PLC主機(jī)相連，四個(gè)通道的外部連接則根據(jù)外部由輸入電壓或電流量的不同而不同。不小于4mm外，其余支線截面不應(yīng)小于2.5mm。本論文利用電壓傳感器、電流傳感器、功率傳感器、頻率傳感器把低壓供配電網(wǎng)上的開關(guān)量上的電量值轉(zhuǎn)換為電壓DC4-20m

66、A或者DC1-5V標(biāo)準(zhǔn)電流電壓值再輸入FX2N-4AD中，其外部連線圖如圖9所示。</p><p>　　圖9 FX2n-4AD模塊外部連線圖</p><p>　　3.3.3 FX2N-4AD的性能指標(biāo)</p><p><b>　　1)電源</b></p><p>　　FX2N-4AD的外接電源為24V，上下波動(dòng)不得超

67、過2.4V,電流為55mA。</p><p><b>　　2).環(huán)境</b></p><p>　　環(huán)境與PLC主單元相一致。</p><p>　　3)模擬量模塊的性能指標(biāo)</p><p>　　a) 4個(gè)輸入點(diǎn)可同時(shí)使用。</p><p>　　b) 輸入電壓為-10V~+10V,如果絕對(duì)值超過15V

68、，則可對(duì)單元造成損壞。輸入波形如圖10所示。</p><p>　　c) 16位轉(zhuǎn)換結(jié)果以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存放。最大值2047，最小值-2048。</p><p>　　d) 分辨率電壓為1/2000，5mV，電流為1/1000，20uA。</p><p>　　e) 總體精度1%。</p><p>　　f) 轉(zhuǎn)換速度6~15ms。</p>

69、;<p>　　圖10 FX2n-4AD模擬輸入波形</p><p>　　3.3.4 FX2N-4AD的緩沖器（BFM）</p><p>　　可編程控制器基本單元與FX2N-4AD之間的數(shù)據(jù)通訊是由FROM/TO指令來執(zhí)行的.FROM是基本單元從FX2N-4AD讀數(shù)據(jù)的指令。TO是基本單元將數(shù)據(jù)寫到FX2N-4AD的指令。實(shí)際上讀寫操作都是對(duì)FX2N-4AD的緩沖寄存器BF

70、M的操作。緩沖區(qū)由32個(gè)16位的寄存器組成，編號(hào)為BFM#0～#31。FX2N-4AD緩沖器分配見表2所示。</p><p>　　表2 FX2n-4AD緩沖寄存器（BFM）的含義。</p><p>　　3.3.5 溫度傳感器的模擬量輸入模塊FX2N-4AD-TC</p><p>　　FX2n-4AD-TC如圖11所示，它可以測(cè)量溫度最大范圍-100～+1600℃或-

71、148～+2192℉，數(shù)字量輸出16位二進(jìn)制，利用光隔離及用DC/DC轉(zhuǎn)換器使輸入和PLC電源間隔離，模擬量電源DC24，60mA。</p><p>　?。?）FX2N-4AD-TC特殊功能模塊將來自四個(gè)熱偶傳感器（類型為K或J）的輸入信號(hào)放大，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成16位可讀數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在FX2N主單元中。攝氏（℃）和華氏度（℉）數(shù)據(jù)都可以讀。讀分辨率為：類型為K型時(shí)，0.2℃/0.72℉，類型為J型時(shí)，0.3℃/0.5

72、4℉。</p><p>　?。?） 所有數(shù)據(jù)傳輸和參數(shù)設(shè)置都可以通過FX2N-4AD-TC的軟件控制來調(diào)整。由FX2N的TO/FROM應(yīng)用指令來完成。FX2N-4AD-TC占用FX2N擴(kuò)展總路線8個(gè)I/O點(diǎn)。這八個(gè)點(diǎn)可以分配為輸入或輸出。FX2N-4AD-TC小號(hào)FX2N主單元或有源擴(kuò)展單元5V電源槽30mA的電源。可使用下述指標(biāo)的熱電偶：類型K（JIS 1602-1981），類型J（JIS 1602-1981）

73、。</p><p>　　圖 11 FX2N-4DA-TC特殊功能模塊</p><p>　　3.3.6 FX2N-4AD-TC性能指標(biāo)</p><p>　　FX2N-4AD-TC性能指標(biāo)如下表3。</p><p>　　表3FX2N-4AD-TC性能指標(biāo)</p><p>　　3.3.7FX-4AD-TC的接線線路<

74、;/p><p>　　本論文設(shè)計(jì)將質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電網(wǎng)絡(luò)上的溫度模擬量由FX2N-4AD-TC直接輸入FX2N主模塊，其外部接線如圖16所示。</p><p>　　圖16 FX2N-4DA-TC的線路接線</p><p>　　3.3.8 FX2N-4AD-TC的AD轉(zhuǎn)換關(guān)系</p><p>　　FX2N-4AD-TC的K型與J型的AD轉(zhuǎn)換圖如圖13所

75、示。</p><p>　　圖13 FX2N-4DA-TC的AD轉(zhuǎn)換關(guān)系</p><p>　　3.3.9 FX2N-4AD-TC的緩沖寄存器BFM</p><p>　　可編程序控制器基本單元與FX2N-4AD-TC之間的數(shù)據(jù)通信通過緩沖寄存器（BFM）的讀寫來實(shí)現(xiàn)。BFM的所有數(shù)據(jù)都可以通過FROM指令讀取，標(biāo)有*的BFM的數(shù)據(jù)可以通過TO指令寫入。</p&

76、gt;<p><b>　　3.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的一次回路與控制回路的設(shè)計(jì)，并且PLC選型以及擴(kuò)展模塊的相關(guān)情況做了較為詳細(xì)的介紹。</p><p>　　第四章 供配電監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本章將首先對(duì)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電監(jiān)控系統(tǒng)中使用的控制器FX2N系列的PL

77、C進(jìn)行介紹，并在前兩章供配電系統(tǒng)主回路及控制回路設(shè)計(jì)和需求分析的基礎(chǔ)上，編寫控制器PLC的程序，進(jìn)而編寫控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件程序，最終通過控制器PLC與后臺(tái)管理系統(tǒng)的通訊實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。</p><p>　　4.1 PLC軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本課題的關(guān)鍵問題在于供配電自動(dòng)控制在三菱FX2N系列PLC中的實(shí)現(xiàn)，所以此處所涉及到的PLC軟件都是以FX2N系列PLC為基礎(chǔ)的

78、。在PLC中一般提供的編程語言有梯形圖、功能圖和語句表等形式。梯形圖編程是當(dāng)今使用最為廣泛的編程方法，其優(yōu)點(diǎn)是直觀易懂，易于修改。根據(jù)系統(tǒng)工況要求的分析，采用梯形圖編程不僅簡(jiǎn)單直接有利編譯和修改，而且使后期的程序的擴(kuò)展更加簡(jiǎn)便，具有很大的優(yōu)越性。</p><p>　　4.1.1 PLC的控制流程</p><p>　　本課題我所設(shè)計(jì)的基于PLC的質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)是通過PLC來實(shí)現(xiàn)對(duì)供配電系

79、統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要是故障電源的自動(dòng)切斷、備用電源的自動(dòng)投入以及故障恢復(fù)后電源的自動(dòng)投入。</p><p><b>　　一、控制要求</b></p><p>　　1、正常供電時(shí)所用電1、所用電2分別為母線I、母線II供電，中間連接斷路器斷開。</p><p>　　2、有一路母線失壓，故障電源切除后中間連線斷路器合閘，另一路電源為兩路母線供電。若母

80、線復(fù)壓，復(fù)壓母線進(jìn)線斷路器合閘，中間母線斷開。</p><p>　　3、兩路母線均失壓，切斷兩路電源進(jìn)線斷路器后延時(shí)，自備發(fā)電機(jī)投入。有一路母線復(fù)壓則復(fù)壓母線進(jìn)線斷路器合閘，自備發(fā)電機(jī)切斷。</p><p>　　4、備用電源自動(dòng)投入的基本要求</p><p>　　(1)當(dāng)常用電源失壓或低壓時(shí)，備用電源自動(dòng)投入裝置應(yīng)先將該電路電源切</p><p&

81、gt;　　除后，備用電源自動(dòng)投入。</p><p>　　(2)常用電源切除或備用電源無電時(shí)，備用電源自動(dòng)投入裝置都不該動(dòng)作。</p><p>　　(3)備用電源自動(dòng)投入裝置只允許動(dòng)作一次。</p><p>　　(4)常用電源正常停電操作時(shí)，備用電源自動(dòng)投入裝置不應(yīng)動(dòng)作，以防備用</p><p><b>　　電源投入。</b&g

82、t;</p><p><b>　　二、控制流程圖</b></p><p><b>　　如圖14所示。</b></p><p>　　圖14 備用電源自投入流程</p><p>　　4.1. 2 PLC程序編制</p><p>　　首先，起動(dòng)GX DEVELOP ，點(diǎn)擊創(chuàng)建新工程

83、，選定PLC系列為“FXCPU”,PLC類型為“FX2N(C)”。在GX DEVELOP中我們選擇用梯形圖(LD-Ladder Diagram)來編制供配電系統(tǒng)的控制程序，它可以清晰、直觀的顯示被控對(duì)象的動(dòng)作過程。梯形圖是一種圖形編程語言，類似于電路原理圖。如圖15所示:</p><p>　　圖15 PLC控制梯形圖</p><p>　　注：梯形圖中X0表示按鈕QS1，X1代表QS2，M

84、0代表KA8，M1、M2、M3分別代表KA1.3、KA1.2、KA1.1，M4代表KA4，M5代表KA9，M6代表KA10，M7、M8、M9分別代表KA3.3、KA3.2、KA3.1，M10代表KA11，M11代表KA16，M16代表KA5,Y0代表Y0。</p><p>　　4.2控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的提升，供配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化

85、技術(shù)得到了迅速發(fā)展，它不僅提高了質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的安全與運(yùn)行水平，降低質(zhì)檢機(jī)構(gòu)造價(jià)，而且正逐步實(shí)行“無人值班，少人值守”。供配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化和無人值班是電力工業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的新型的供配電系統(tǒng)運(yùn)行方式，它實(shí)現(xiàn)的前提是電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理水平的提高，但高成本，自主開發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)此時(shí)呈現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。組態(tài)軟件可以滿足用戶的自主開發(fā)，系統(tǒng)擁有大量控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置間的通訊I／O接口設(shè)備，不需要單獨(dú)進(jìn)行具體電路設(shè)計(jì)，用戶也不需要掌握太

86、多的編程語言技術(shù)，這不僅大大縮短開發(fā)周期，更提高了系統(tǒng)的可靠性，使用戶把更多注意力集中在如何設(shè)計(jì)最優(yōu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上。此次開發(fā)，我們采用了北京亞控公司推出的組態(tài)王電力版(6．51)進(jìn)行質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的組態(tài)工作，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的采集、處理和記錄及報(bào)警、打印各種歷史曲線圖等。</p><p>　　4.2.1組態(tài)王的整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　“組態(tài)王6.51”包括工程

87、管理器（Touch Explorer）、工程管理器（ProjManager）和畫面運(yùn)行系統(tǒng)（TouchVew）三部分。在工程瀏覽器中您可以查看工程的各個(gè)組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作；工程管理器內(nèi)嵌畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)TOUCHMAK和工程運(yùn)行系統(tǒng)TOUCHVEW來完成的。</p><p>　　TOUCHMAK是應(yīng)用工程

88、的開發(fā)環(huán)境。您需要在這個(gè)環(huán)境中完成畫面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫連接等工作。TOUCHMAK具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫(kù)提供多種數(shù)據(jù)類型，能合理地提取控制對(duì)象的特性；對(duì)變量報(bào)警、趨勢(shì)曲線、過程記錄、安全防范等重要功能都有簡(jiǎn)潔的操作方法。</p><p>　　PROJMANAGER是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)。PROJMANAGER具有很強(qiáng)的管理功能，可用于新工程的創(chuàng)建及刪除，并能對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、備份及有效恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)

89、入和導(dǎo)出。</p><p>　　TOUCHVEW是“組態(tài)王6.51”軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在TOUCHVEW中才能運(yùn)行。TOUCHVEW從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存在于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。它還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)的變化以動(dòng)畫的方式形象地表示出來，同時(shí)可以完成變量報(bào)警、操作記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并按實(shí)際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。</p><p>　　4.2.2組態(tài)王軟件

90、的組成</p><p>　　組態(tài)王軟件系統(tǒng)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略</p><p>　　組成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)，完成不同的工作。</p><p>　　1）主控窗口：是工程的主窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。</p><p>　　2） 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集和控

91、制輸出設(shè)備：注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序:定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。</p><p>　　3） 用戶窗口：主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，如系統(tǒng)流程圖、歷史曲線圖、</p><p><b>　　報(bào)警列表等。</b></p><p>　　4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)交換和處理的中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連成有機(jī)的整體。</p>

92、<p>　　4.2.3組態(tài)王軟件的應(yīng)用</p><p>　　進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個(gè)工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個(gè)畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對(duì)象。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對(duì)象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓?。?、點(diǎn)位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對(duì)象，及按鈕、趨勢(shì)曲線窗口、報(bào)警窗口、報(bào)表等復(fù)雜的圖形對(duì)象。提供了對(duì)圖形對(duì)象

93、在窗口內(nèi)任意移動(dòng)、縮放、改變形狀、復(fù)制、刪除、對(duì)齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標(biāo)繪圖，并可提供對(duì)圖形對(duì)象的顏色、線型、填充屬性進(jìn)行改變的操作工具?！敖M態(tài)王”采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，使用戶可以方便地建立畫面的圖形界面。用戶構(gòu)圖時(shí)可以像搭積木那樣利用系統(tǒng)提供的圖形對(duì)象完成畫面的生成。同時(shí)支持畫面之間的圖形對(duì)象拷貝，可重復(fù)使用以前的開發(fā)結(jié)果。</p><p>　　4.3控制系統(tǒng)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)</p><

94、;p>　　4.3.1設(shè)計(jì)系統(tǒng)組態(tài)界面的一般步驟</p><p><b>　　1、定義新畫面</b></p><p>　　進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件\畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出對(duì)話框如圖16所示。</p><p><b>　　圖16新建工程圖</b></p&

95、gt;<p>　　在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，如“供配電系統(tǒng)圖”，其它屬性目前不用更改。點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。最后完成質(zhì)檢機(jī)構(gòu)供配電系統(tǒng)主接線圖和電氣控制接線圖如圖17、18所示。</p><p>　　圖17供配電系統(tǒng)一次側(cè)回路圖</p><p>　　圖18 供配電監(jiān)控系統(tǒng)電氣控制回路圖</p><p><b>

96、　　2、定義I/O設(shè)備</b></p><p>　　組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。外部設(shè)備包括：下位機(jī)（PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），它們一般通過串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；其他Windows 應(yīng)用程序，它們之間一般通過DDE 交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。</p><p>　　只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王才能通過I/O 變量和它

97、們交換數(shù)據(jù)。這里使用仿真PLC 和組態(tài)王通信。仿真PLC 可以模擬PLC 為組態(tài)王提供數(shù)</p><p>　　據(jù)。假設(shè)仿真PLC 連接在計(jì)算機(jī)的COM1 口。 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備\COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖19 所示。</p><p><b>　　圖19設(shè)備配置向?qū)?lt;/b></p>&l

98、t;p>　　選擇“三菱PLC”的“FX2編程口”項(xiàng)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А保?lt;/p><p><b>　　如圖20所示。</b></p><p><b>　　圖20定義設(shè)備名稱</b></p><p>　　為外部設(shè)備取一個(gè)名稱，輸入PLC，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А保?lt;/p>&

99、lt;p><b>　　如圖20 所示。</b></p><p><b>　　圖21選擇設(shè)備串口</b></p><p>　　為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為COM1，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向</p><p>　　導(dǎo)”，如圖22 所示。</p><p>　　圖22 填寫設(shè)備地址</p&g

100、t;<p>　　填寫設(shè)備地址，假設(shè)為1，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖</p><p><b>　　23 所示。</b></p><p>　　圖23 設(shè)置通信故障恢復(fù)時(shí)間</p><p>　　設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可)，單擊“下一</p><p>　　步”，彈出“設(shè)備

101、配置向?qū)А?，如圖24所示。</p><p>　　圖24 完成設(shè)置向?qū)?lt;/p><p>　　設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)變量時(shí)，只要把I/O變量連結(jié)到這臺(tái)設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。具體如何進(jìn)行I/O 設(shè)備的定義、管理等工作。</p><p><b>　　3、定義數(shù)據(jù)變量</b><

102、/p><p>　　數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括:指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等。表4所示: </p><p>　　選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù)\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對(duì)話框如圖2

103、5所示。此對(duì)話框可以對(duì)數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫(kù)的管理工作，在“變量名”處輸入變量名，在“變量類型”處選擇變量類型：I/O整數(shù)，其它屬性目前不用更改，單擊確定。</p><p><b>　　圖25 定義變量</b></p><p><b>　　4、建立動(dòng)畫連接</b></p><p>　　定義動(dòng)畫連接是指在畫

104、面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對(duì)象改變數(shù)據(jù)變量的值。雙擊圖形對(duì)象——即矩形，可彈出“動(dòng)畫連接”對(duì)話框，如圖26所示。</p><p><b>　　圖26變量?jī)?nèi)容替換</b></p><p>　　點(diǎn)擊填充屬性，開關(guān)量設(shè)置顏色如圖27所示。</p><p&

105、gt;<b>　　圖27 填充屬性</b></p><p>　　也可通過命令語言來控制開關(guān)量是“0”，還是“1”如圖28所示。</p><p><b>　　圖28設(shè)置命令語言</b></p><p><b>　　5、運(yùn)行與調(diào)試</b></p><p>　　在組態(tài)王軟件的運(yùn)行環(huán)境

106、中，運(yùn)行和調(diào)試在畫面制作系統(tǒng)中建立的動(dòng)畫圖形畫面。</p><p>　　4.4供配電系統(tǒng)監(jiān)控界面</p><p>　　4.4.1監(jiān)控主界面</p><p>　　監(jiān)控主界面如圖29，主要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬。由于各開關(guān)量和各模擬量的狀態(tài)都能從圖中反應(yīng)出來，所以不用去現(xiàn)場(chǎng)就能掌握系統(tǒng)的總體情況。</p><p><b>　　圖29 監(jiān)控主畫面&

107、lt;/b></p><p><b>　　4.4.2報(bào)警窗口</b></p><p>　　在組態(tài)王工程瀏覽器“數(shù)據(jù)庫(kù)/數(shù)據(jù)詞典”中新建一個(gè)變量或選擇一個(gè)原有變量雙擊它，在彈出的“定義變量”對(duì)話框上選擇“報(bào)警定義“屬性頁，如圖30所示。</p><p><b>　　圖30 報(bào)警設(shè)定</b></p><

108、;p>　　并進(jìn)行一系列的報(bào)警配置格式，使系統(tǒng)能在發(fā)生故障時(shí)根據(jù)優(yōu)先級(jí)來報(bào)警。如圖31所示。</p><p>　　圖31報(bào)警設(shè)置格式選定</p><p>　　由于未發(fā)生報(bào)警情況所以報(bào)警界面如下圖29。</p><p><b>　　圖32 報(bào)警界面</b></p><p>　　4.4.3歷史趨勢(shì)曲線定義</p&g

109、t;<p>　　組態(tài)王提供三種形式的歷史趨勢(shì)曲線：</p><p>　　第一種是從圖庫(kù)中調(diào)用已經(jīng)定義好各功能按扭的歷史趨勢(shì)曲線，對(duì)于這種歷史趨勢(shì)曲線，用戶只需要定義幾個(gè)相關(guān)變量，適當(dāng)調(diào)整曲線外觀即可完成歷史趨勢(shì)曲線的復(fù)雜功能，這種形式使用簡(jiǎn)單方便；該曲線控件最多可以繪制8 條曲線,但該曲線無法實(shí)現(xiàn)曲線打印功能。</p><p>　　第二種是調(diào)用歷史趨勢(shì)曲線控件，對(duì)于這種歷史趨

110、勢(shì)曲線，功能很強(qiáng)大，使用比較簡(jiǎn)單。通過該控件，不但可以實(shí)現(xiàn)組態(tài)王歷史數(shù)據(jù)的曲線繪制，還可以實(shí)現(xiàn)ODBC 數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)記錄的曲線繪制，而且在運(yùn)行狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)在線動(dòng)態(tài)增加/刪除曲線、曲線圖表無級(jí)縮放、曲線的動(dòng)態(tài)比較、曲線的打印等等。</p><p>　　第三種是從工具箱中調(diào)用歷史趨勢(shì)曲線，對(duì)于這種歷史趨勢(shì)曲線，用戶需要對(duì)曲線的各個(gè)操作按鈕進(jìn)行定義，即建立命令語言連接才能操作歷史曲線，對(duì)于這種形式，用戶使用時(shí)自主性

111、較強(qiáng)，能做出個(gè)性化的歷史趨勢(shì)曲線；該曲線控件最多可以繪制8 條曲線。該曲線無法實(shí)現(xiàn)曲線打印功能。</p><p>　　在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中制作畫面時(shí)，選擇菜單“圖庫(kù)/打開圖庫(kù)”項(xiàng)，彈出“圖庫(kù)管理器”，單擊“圖庫(kù)管理器”中的“歷史曲線”，在圖庫(kù)窗口內(nèi)用鼠標(biāo)左鍵雙擊歷史曲線，然后圖庫(kù)窗口消失，鼠標(biāo)在畫面中變?yōu)橹苯欠?hào)“┌”，鼠標(biāo)移動(dòng)到畫面上適當(dāng)位置，單擊左鍵，歷史曲線就復(fù)制到畫面上了。如圖33所示。</p>