基于PLC雙電源設(shè)計(jì).docVIP

0 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 二 一二年六月三日 題 目基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 系 院 自動(dòng)化系 專(zhuān) 業(yè) 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí) 2009 級(jí) 2 班 學(xué)生姓名 孫鳳寶 曹成帥 李廣斌 學(xué) 號(hào) 2009022384 2009022390 2009022427 2009022410 指導(dǎo)教師 張寶國(guó) 職 稱(chēng) 副教授 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 1 目目 錄錄 摘要摘要 2 ABSTRACT ABSTRACT 3 緒論緒論 4 第第 1 1 章章 基于基于 PLCPLC 雙電源開(kāi)關(guān)總體方案設(shè)計(jì)雙電源開(kāi)關(guān)總體方案設(shè)計(jì) 5 1 1 總體方案的確定 5 第第 2 2 章基于章基于 PLCPLC 雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 2 1 電氣控制方案設(shè) 10 2 2 特殊功能模塊的選擇 10 2 2 1 技術(shù)參數(shù) 10 2 3 I O 口設(shè)計(jì) 10 第第 3 3 章章 基于基于 PLCPLC 雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 11 3 1 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要步驟 11 3 2 流程圖設(shè)計(jì) 11 3 3 梯形圖設(shè)計(jì) 12 3 4 PLC 程序語(yǔ)句表 13 第第 4 4 章章 結(jié)論結(jié)論 14 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 14 致謝致謝 14 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 2 基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 摘要 隨著人們對(duì)供電的可靠性要求越來(lái)越高 所以很多場(chǎng)合需要用兩路電源來(lái)保證 供電的可靠性 這就需要一種雙電源切換器在兩路電源之間進(jìn)行智能可靠的切換 可編程控制器 PLC 對(duì)解決這類(lèi)問(wèn)題具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì) 在電氣自動(dòng)化方面具有廣闊 的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力 與傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)相比較 可編程控制器 PLC 的優(yōu)勢(shì)在于 體積小型化 高度集成 同時(shí)還有數(shù)字運(yùn)算 數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通訊功 能 PLC 作為新一代的工業(yè)控制裝置 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 性能全面 可靠性高 本課題是 基于可編程控制器的雙電源開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 用以實(shí)現(xiàn)雙電源開(kāi)關(guān)的自投自復(fù) 缺相和欠 壓保護(hù) 使之可以適應(yīng)用電要求較高企業(yè)的需求 本文分析了基于 PLC 的雙電源開(kāi) 關(guān)的設(shè)計(jì)理念 設(shè)計(jì)方法 主要闡述了系統(tǒng)硬件 軟件的設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 雙電源 可編程邏輯控制器PLC 啟動(dòng)條件 閉鎖條件 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 3 PLC based design of dual power switch ABSTRACT In order to make equipment not be damaged and guarantee the smooth progress of the production process it is required that the power cannot break in the operation of equipment Therefore when the line occur faults it is not only to have backup power but also can be putting into used timely The success to put into the backup power automatically can make the equipments continue to work in time Also it can eliminate the running personnel s manual operation in the operation of inaccurate or wrong moves reduce the running personnel s strength of the labor raise the labor productivity guarantee the power users the safety reliability and continuity This paper introduces a scheme of programmable logic controller PLC in putting into the backup power automatically PLC gather the first equipment the normal operation of state signal as launce conditions and closed conditions of putting into the backup power automatically and through programming to achieve different functions to adapt to different operating manner Compared with the relay consistence of putting into the backup power automatically device this scheme has advantages of high reliability simple wiring control flexibility convenience debugging small investment and so on Therefore the programmable logic controller is widely used in the field of power system automation Key words put into the backup power automatically PLC programmable logic controller launce conditions closed conditions 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 4 緒論 雙電源切換控制主要用于三相交流 380V 220V 3N 50Hz 供配電控制 這類(lèi)電 源切換控制多數(shù)采用繼電器邏輯控制電路實(shí)現(xiàn) 其特點(diǎn)是 其輸入有兩路供電電源 A 和 B 對(duì)負(fù)載供電 正常工作時(shí) 只電源 A 對(duì)負(fù)載供電 電源 B 作為備用電源 當(dāng) 電源 A 發(fā)生故障時(shí) 控制系統(tǒng)能快速切斷故障電源 A 接通備用電源 B 由此存在 的問(wèn)題是 1 無(wú)缺相保護(hù)功能 當(dāng)發(fā)生一相或兩相缺相時(shí) 由于控制系統(tǒng)沒(méi)有缺 相檢測(cè)和保護(hù)切換措施 造成缺相的故障電源不能正常切斷 正常供電電源不能及 時(shí)投入 又沒(méi)有相應(yīng)的信號(hào)提示 這樣會(huì)導(dǎo)致負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間缺相運(yùn)行 造成機(jī)械損壞 甚至更嚴(yán)重的后果 2 故障電源恢復(fù)正常時(shí) 系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行反切換 要靠人 工操作反切換到正常工作狀態(tài) 3 由于采用繼電器邏輯控制電路實(shí)現(xiàn) 器件和電 路的故障率高 采用 PLC 控制時(shí) 其缺相保護(hù)主要采取的技術(shù)方案是 設(shè)置有三相缺相檢測(cè)信號(hào)回 路 該三相缺相檢測(cè)信號(hào)回路直接取自于三相電源的主回路 即用中間繼電器分別 接于電源主回路 A 和 B 的 U 相 V 相和 W 相單相回路中 中間繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)分別 作為 PLC 的輸入信號(hào) 即作為編制 PLC 的 A 和 B 三相缺相檢測(cè)邏輯控制程序時(shí)的 輸入條件 其次 利用 PLC 的特殊功能模塊 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電壓的精確的檢測(cè) 從而又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的欠壓和過(guò)壓檢測(cè) 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 5 第一章 基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)總體方案設(shè)計(jì) 1 11 1 總體方案的確定總體方案的確定 在基于 PLC 的雙電源開(kāi)關(guān)的過(guò)程中 必須只能有一個(gè)電源與負(fù)載接通 且在一 路電源故障時(shí)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換 又由于在重要的會(huì)議室 機(jī)場(chǎng) 賓館等緊急供電場(chǎng) 所 各用電設(shè)備的總功率較大 必須使用發(fā)電機(jī)設(shè)備供電 那么根據(jù)設(shè)計(jì)要求 可 設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)方案如下圖 1 1 所示 圖圖 1 11 1 總體方案框圖總體方案框圖 在圖 1 1 中 A 為主電源 B 為備用電源 分別與 PLC 連接 作為 PLC 輸入檢 測(cè)信號(hào) 首先進(jìn)行主電源 A 的輸入檢測(cè) 當(dāng) PLC 檢測(cè) A 無(wú)任意相缺相時(shí) 相應(yīng)的邏 輯開(kāi)關(guān)會(huì)閉合 使 FX2N 4A D 接受經(jīng)過(guò) PLC 基本單元檢測(cè)后傳過(guò)來(lái)的無(wú)缺相的電壓 信號(hào) 則隨后進(jìn)行 A 電源的三相回路欠壓檢測(cè) 如果此時(shí)主電源 A 良好的話(huà) 相應(yīng) 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 6 的狀態(tài)指示燈會(huì)亮 說(shuō)明此刻主電源狀態(tài)良好 同時(shí)主電源與負(fù)載接通 在主電源 A 出現(xiàn)故障后 即主電源 A 出現(xiàn)缺相或者欠壓時(shí) 此時(shí)會(huì)啟動(dòng)發(fā)電機(jī) 使備用電 源 B 啟動(dòng) 同時(shí)主電源會(huì)自動(dòng)斷開(kāi) 備用電源 B 啟動(dòng)后 同樣要進(jìn)行三相回路的缺 相檢測(cè)和欠壓檢測(cè) 檢測(cè)過(guò)程同 A 檢測(cè)無(wú)故障后 隨即實(shí)現(xiàn)備用電源與負(fù)載的接 通 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 7 第二章 基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2 12 1 電氣控制方案設(shè)計(jì)電氣控制方案設(shè)計(jì) 電氣控制過(guò)程分析 根據(jù)總體方案框圖 設(shè)計(jì)電氣控制方案如圖 1 2 圖 1 3 圖 1 4 圖 1 5 所示 又如圖 1 2 的電氣控制過(guò)程圖中 KA1 KA2 KA3 分別作 為主電源 A 的三相檢測(cè) 如圖 1 2 所示 有且當(dāng) KA1 KA2 KA3 線(xiàn)圈同時(shí)得電時(shí) 即無(wú)任意相缺相 才會(huì)驅(qū)動(dòng) KM3 線(xiàn)圈 使動(dòng)和觸點(diǎn) KM3 閉合 從而進(jìn)行 A 的三 相欠壓檢測(cè) 如圖 1 5 所示 又當(dāng)三相欠壓檢測(cè)后 電壓在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí) 驅(qū)動(dòng) KA4 使觸點(diǎn) KA4 閉合 此時(shí)主電源狀態(tài)顯示燈 HL1 亮 說(shuō)明此時(shí) A 電源狀態(tài)良好 同時(shí)驅(qū)動(dòng) KA5 線(xiàn)圈 使動(dòng)合觸點(diǎn) KA5 閉合 允許 A 電源的投入使用 而后 KA5 閉合 時(shí) 使 KM1 得電 負(fù)載與電源 A 接通 其次 主電源輸入檢測(cè)回路 圖 1 2 中的 常閉觸點(diǎn) KA5 分別與發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路 圖 1 3 中的延時(shí)繼電器線(xiàn)圈和備用電 源檢測(cè)回路 圖 1 4 中的三相檢測(cè)回路相連接 目的是 如果主電源 A 狀態(tài)良好 的話(huà) 那么常閉觸點(diǎn) KA5 會(huì)得電斷開(kāi) 同時(shí)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路 圖 1 4 中的延 時(shí)繼電器線(xiàn)圈便不會(huì)得電 則不會(huì)啟動(dòng)發(fā)電機(jī) 同時(shí)在備用電源檢測(cè)回路 圖 1 5 中的三相檢測(cè)回路中 也會(huì)由于 KA5 的作用 不會(huì)進(jìn)行備用電源的輸入檢測(cè) 避免備用電源的誤動(dòng) 從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的連鎖保護(hù)作用 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 8 圖圖 1 21 2 主電源檢測(cè)回路主電源檢測(cè)回路 在如圖 1 3 所示的發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路中 在主電源故障后 由于在主電源檢 測(cè)回路中的 KA5 不能得電 KA5 常閉觸點(diǎn)不能斷開(kāi) 所以延時(shí)繼電器線(xiàn)圈會(huì)得電延 時(shí)閉合 在這里延時(shí)繼電器的作用是防止在主電源電壓波動(dòng)的情況下 發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn) 生誤動(dòng)的動(dòng)作 使發(fā)電機(jī)啟動(dòng) 在延時(shí)時(shí)間到了以后 即確認(rèn)主電源故障無(wú)誤 延 時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng) 圖 1 31 3 發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 9 圖 1 4 所示的備用電源檢測(cè)回路 KA6 KA7 KA8 分別作為備用電源 B 的三相檢測(cè) 時(shí) 有且當(dāng) KA6 KA7 KA8 線(xiàn)圈同時(shí)得電時(shí) 即無(wú)任意相缺相 才會(huì)驅(qū)動(dòng) KM4 線(xiàn)圈 使動(dòng)合觸點(diǎn) KM4 閉合 從而進(jìn)行 B 的三相欠壓檢測(cè) 如圖 1 5 所示 又當(dāng)三相欠 壓檢測(cè)模塊 FX2N 4A D 檢測(cè)到電壓在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí) 驅(qū)動(dòng) KA9 使觸點(diǎn) KA9 閉合 此時(shí)備用電源 B 狀態(tài)顯示燈 HL2 亮 說(shuō)明此時(shí) B 電源狀態(tài)良好 同時(shí)驅(qū)動(dòng) KA10 線(xiàn) 圈 使動(dòng)觸點(diǎn) KA10 閉合 允許 B 電源的投入使用 圖圖 1 41 4 備用電源檢測(cè)回路備用電源檢測(cè)回路 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 10 圖圖 1 51 5 電源欠壓檢測(cè)控制電源欠壓檢測(cè)控制 2 22 2 特殊功能模塊的選擇特殊功能模塊的選擇 2 2 12 2 1 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 因?yàn)橐獙?duì)三相電源的三線(xiàn)檢測(cè) 所以選用帶 4 點(diǎn)模擬量輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換特殊功 能模塊 FX2N 4A D 2 32 3 I OI O 口設(shè)計(jì)口設(shè)計(jì) 地址元件注釋 X0KA1 主電源 U1 相輸入檢測(cè) X1KA2 主電源 V1 相輸入檢測(cè) X2KA3 主電源 W1 相輸入檢測(cè) X3KA6 備用電源 U2 相輸入檢測(cè) X4KA7 備用電源 V2 相輸入檢測(cè) X5KA8 備用電源 W2 相輸入檢測(cè) Y0KM3 主電源 A 欠壓與過(guò)壓檢測(cè) Y1KA5 主電源 A 工作正常 Y2KM1 主電源 A 投入工作 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 11 Y3KM4 備用電源 B 欠壓與過(guò)壓檢測(cè) Y4KA10 備用電源 B 工作正常 Y5KM2 備用電源 B 投入工作 表表 2 12 1 I OI O 口地址表口地址表 控制 工作 狀態(tài)說(shuō)明 正常工作時(shí) 對(duì)于 A 電源 成立的條件是 三相任意 相無(wú)缺相現(xiàn)象 同時(shí)電壓的范圍在指定的工作電壓范圍之內(nèi) 此時(shí)狀態(tài)指示燈 HL1 亮 在此情況下 即使電源 B 狀態(tài)良好 也會(huì)因?yàn)?B 電源控制回路動(dòng)斷觸點(diǎn) KM1 的 作用使 B 電源不會(huì)投入使用 又如果 A 電源出現(xiàn)故障的話(huà) 在 A 電源控制回路的 KM1 線(xiàn)圈則不會(huì)得電 那么連接在 B 控制回路的動(dòng)斷觸點(diǎn) KM1 不會(huì)動(dòng)作 使 B 投入 使用 此后 如果 A 電源恢復(fù)正常的話(huà) A 電源控制回路 KM1 線(xiàn)圈得電 使電源 B 斷開(kāi) 如此循環(huán) 第三章 基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3 13 1 PLCPLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要步驟控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要步驟 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)步驟主要可以分為五個(gè)步驟 分別為 1 對(duì)于較為復(fù)雜的控制系統(tǒng) 需要繪制系統(tǒng)流程圖 用以清楚地表明動(dòng)作的 順序和條件 對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)可省去這一步 2 設(shè)計(jì)梯形圖 這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步 要設(shè)計(jì)好梯形圖 首先要十分熟 悉控制要求 同時(shí)還要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 3 根據(jù)梯形圖編制語(yǔ)句表和程序清單 4 用程序編程器鍵入到 PLC 得用戶(hù)存儲(chǔ)器中 并檢查鍵入的程序是否正確 5 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改 直到滿(mǎn)足要求為止 3 23 2 程序圖設(shè)計(jì)程序圖設(shè)計(jì) 主電源檢測(cè)過(guò)程 PLC 初始化 判斷主電源 A 輸入是否缺相 無(wú)缺相則進(jìn)行主電 源 A 的過(guò)壓與欠壓檢測(cè) 主電源狀態(tài)良好 主電源投入使用 與負(fù)載接通 備用電 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 12 源的檢測(cè)過(guò)程 A 有缺相或有過(guò)壓與欠壓現(xiàn)象時(shí) 經(jīng)延時(shí)后確認(rèn)無(wú)誤 起動(dòng)發(fā)電機(jī) 進(jìn)行備用電源 B 的缺相檢測(cè) 進(jìn)行備用電源 B 的過(guò)壓與欠壓檢測(cè) 備用電源狀態(tài) 良好 備用電源投入使用 與負(fù)載接通 相應(yīng)控制流程圖如下所示 圖圖 3 13 1 3 33 3 形圖設(shè)計(jì)形圖設(shè)計(jì) 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 13 圖圖 3 23 2 三相缺相檢測(cè)采樣信號(hào)回路中 作為 U1 和 U2 的三相缺相檢測(cè)的開(kāi)關(guān)量采樣信 號(hào) 的 KA1 KA3 和 KA6 KA8 其常開(kāi)觸點(diǎn)分別作用于 PLC 的輸入端的 XO X2 X3 X5 在 PLC 梯形圖程序中 輔助繼電器 Y0 作為三相電源 U1 的三相缺相檢測(cè) 其 接通條件為常開(kāi)輸入 XO X1 和 X2 的 與 邏輯 同理 內(nèi)部中間繼電器 Y3 作 為三相電源 U2 的三相缺相檢測(cè) 其接通條件為常開(kāi)輸入 X3 X4 和 X5 的 與 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 14 邏輯 3 43 4 PLCPLC 程序語(yǔ)句表程序語(yǔ)句表 LD X0 AND X1 AND X2 OUT Y0 LD Y0 TO KO KO H300D K1 FROM KO K5 D0 K3 CMP K1500 DO M0 CMP K1500 D1 M3 CMP K1500 D2 M6 ANI M0 ANI M3 LD Y3 ANI M6 TO KO KO H300D K1 FROM KO K5 D0 K3 CMP K1500 DO M9 CMP K1500 D1 M12 CMP K1500 D2 M15 LD M9 AND M12 AND M15 OUT Y4 LD Y4 LD M0 ANI Y2 AND M3 OUT Y5 AND M6 OUT Y1 LD Y1 OUT Y2 LD X3 AND X4 AND X5 OUT Y3 第四章結(jié)論第四章結(jié)論 濱州學(xué)院專(zhuān)科論文 15 在老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的努力下我們終于完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì) 我們從實(shí)際出發(fā) 解決了工廠(chǎng)醫(yī)院等無(wú)法斷電地區(qū)的雙電源供電的問(wèn)題 首先我們找準(zhǔn)問(wèn)題的切入點(diǎn) 在我國(guó)雙電源供電大多靠人工實(shí)現(xiàn)還處去斷電以后人工啟動(dòng)備用電源 這樣不僅妨礙 生產(chǎn)甚至由于送電不及時(shí)導(dǎo)致巨大的安全生產(chǎn)責(zé)任事故 而我們研發(fā)的自動(dòng)雙電源開(kāi) 關(guān)實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)停電瞬時(shí)供電提高了供電效率從而保障了生產(chǎn)的需要 最大限度的減少 事故的發(fā)生 在研發(fā)過(guò)程中我們通過(guò)查閱資料向老師請(qǐng)教解決了很多我們?cè)跁?shū)本中無(wú) 法學(xué)到問(wèn)題 通過(guò)此次研究是我們的業(yè)務(wù)能力有了很大的提高為我們?cè)谝院蟮墓ぷ鞣e 累了豐富的經(jīng)驗(yàn) 參考文獻(xiàn) 1 祝軍 一種簡(jiǎn)單易行的備用電源自投裝置 繼電器 1999 27 1 54 57 2 林宗漢 吳獻(xiàn)如 備用電源自投裝置在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用 福建電力與電工 1996 16 1 49 51 3 林宗漢 吳獻(xiàn)如 備用電源自投裝置的應(yīng)用 電力建設(shè) 1996 2 5 22 23 4 韓艷 雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) ATSE 的發(fā)展 J 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè) 2012 05 5 魏愛(ài)成 淺談雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的應(yīng)