PLC電路在備用自動投入中（機(jī)械CAD圖紙）

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：plc電路在備用自動投入中的研究學(xué)習(xí)中心：重慶信息工程專修學(xué)院奧鵬學(xué)習(xí)中心年級專業(yè)：0409級電氣工程及自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講 師 導(dǎo)師單位： 中國石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院論文完成時間： 年 月_日中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書發(fā)給學(xué)員 1設(shè)計(論文)題目： plc電路在備用自動投入中的研究 2學(xué)生完成設(shè)計(論文)期限： 年 月 日至 年 月 日3設(shè)計(論文)課題要求：論文要求：主題要明確，內(nèi)容要豐富，文字要通俗流暢，細(xì)節(jié)問題要重點(diǎn)脫出，圍

2、繞題目提綱述寫，遇到實(shí)際問題內(nèi)容要理論聯(lián)系實(shí)際，涉及他人觀點(diǎn)，要找出參考文獻(xiàn)。在自己設(shè)計的電路獨(dú)特優(yōu)勢的地方。要重點(diǎn)的脫出，格式嚴(yán)格按照學(xué)校規(guī)定排序。4實(shí)驗（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容：在學(xué)院規(guī)定的時間內(nèi)，利用所學(xué)的軟件(faxwin),去設(shè)計圖形。用microsoft word 2003排版論文版面和圖象處理軟件加工文中圖表。 5文獻(xiàn)查閱要求：利用課余時間到圖書館查閱相關(guān)資料，上網(wǎng)查尋與本論題相關(guān)的一些資料,自己要認(rèn)真的相象和發(fā)揮自己的創(chuàng)新思想，有計劃的完成，確保題材符合當(dāng)今的發(fā)展趨勢；不可直接把別人的論文中引用到自己的論文中。6發(fā) 出 日 期： 年 月 日 7學(xué)員完成日期： 年 月 日指導(dǎo)教

3、師簽名： 學(xué) 生 簽 名： 摘 要近年來隨著計算機(jī)在社會領(lǐng)域的滲透, plc的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實(shí)時檢測和自動控制的plc應(yīng)用系統(tǒng)中，plc往往是作為一個核心部件來使用，僅plc方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。本文介紹了以s7-200plc為核心，對某供電局110kv電網(wǎng)“一線兩站”的備用電源自動投入裝置（簡稱備自投）進(jìn)行了控制的應(yīng)用，簡述了s7-200plc的性能特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了備用電源自動投入裝置的實(shí)現(xiàn)講述備用電源自動投入裝置的軟件和硬件設(shè)計。首先介紹了此系統(tǒng)的開發(fā)意義及使用的開發(fā)環(huán)境，mpla

4、b ide系統(tǒng)和開發(fā)使用的pic單片機(jī)芯片以及仿真器picmate2002。在硬件設(shè)計中論述了硬件總體設(shè)計過程，確定了技術(shù)指標(biāo)及器件的選擇，著重描述了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、硬件設(shè)計框圖及所使用的各種芯片功能與特性,在軟件設(shè)計中重點(diǎn)剖析了軟件設(shè)計的過程，調(diào)試部分主要介紹使用調(diào)試軟件picamate2002和調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，以及最后解決問題的一些方法。關(guān)鍵詞：plc 一線兩站 備用電源自動投入目 錄摘 要i目 錄ii第1章 前言11.1 plc 簡介11.1.1可編程控制器簡介21.1.2 plc的發(fā)展歷程21.1.3可編程控制器的優(yōu)點(diǎn)41.2基于微處理器的工業(yè)控制系統(tǒng)51.3集散控制系統(tǒng)5第2

5、章 可編程控制器控制系統(tǒng)72.1繼電器控制72.2 工控計算機(jī)控制系統(tǒng)82.3 冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)92.3.1冗余控制系統(tǒng)92.3.2熱備用系統(tǒng)92.4 plc的接地10第3章 plc自動控制系統(tǒng)可靠性研究113.1 plc控制系統(tǒng)可靠性簡介113.1.1控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因113.1.2設(shè)計完善的故障報警系統(tǒng)123.1.3輸入信號可靠性研究133.1.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性研究143.2 plc控制系統(tǒng)抗干擾分析143.2.1電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾153.2.2 plc控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計173.2.3主要抗干擾措施18第4章 備用電源自動投入的工作原理214.1用單片機(jī)組成的

6、備用電源自投裝置214.2備用電源自動投入的工作過程22第5章 備用電源自動投入電路的設(shè)計255.1主電路接線備用電源自動投入主電路接線255.2備用電源自動投入的基本要求和動作程序255.2.1對備用電源自動投入的基本要求255.2.2備用電源自動投入的動作程序265.2.3斷路器的控制275.3備用電源自動投入時斷路器的動作程序27第6章 plc系統(tǒng)配置及程序設(shè)計296.1 plc系統(tǒng)配置296.1.1 plc系統(tǒng)硬件配置296.1.2 plc 輸入輸出接線296.2程序設(shè)計306.3基于plc的備用電源自動投入裝置316.4 bzt裝置投控規(guī)則317.1微型、小型plc功能明顯增強(qiáng)327

7、.2集成化發(fā)展趨勢增強(qiáng)327.3向開放性轉(zhuǎn)變337.4 我國plc生產(chǎn)的發(fā)展34第8章 結(jié) 論37致 謝38參考文獻(xiàn)39附 錄a40iii第1章 前 言在自動化控制領(lǐng)域，plc是一種重要的控制設(shè)備。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種plc產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。為了使各位初學(xué)者更方便地了解plc，本文對plc的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識作一簡介。1.1 plc 簡介plc作為一種專門從事邏輯控制的微型計算機(jī)系統(tǒng)，由于性能穩(wěn)定干擾性能強(qiáng)設(shè)計配置靈活等特點(diǎn)，已是工業(yè)控制

8、方面得到了廣泛的應(yīng)用。自80年代后期，plc已逐步滲透到了電力系統(tǒng)的中低壓供配電自動控制中，并在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)改造工程中據(jù)了主導(dǎo)地位。可編程序控制器（programmable logic controller ）簡稱plc,可編程控制器（programmable controller）簡寫成 plc，其中 l為邏輯（logic）的意思，第一臺可編程控制器是1969年在美國面世的。經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)成為最重要、最可靠、應(yīng)用場合最廣泛的工業(yè)控制微型計算機(jī)。可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，

9、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、記數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。本文以西門子s7-200plc為核心，對某供電局110kv電網(wǎng)中“一線兩站”的備自投裝置進(jìn)行了控制，實(shí)現(xiàn)了兩變電站的相互備用，保證了對用戶的連續(xù)供電。1.1.1可編程控制器簡介傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單，容易掌握，價格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中曾占主導(dǎo)地位。在供電系統(tǒng)中更是得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的備用電源自動投入裝置(apr)就是通

10、過繼電器控制來實(shí)現(xiàn)母聯(lián)斷路器的自動投入。但繼電器接觸器控制系統(tǒng)又有著明顯的缺點(diǎn):設(shè)備體積大，壽命短，可靠性差，動作速度慢，功能少，程序不可變等，完成一種基本的保護(hù)或控制任務(wù)往往都必須由多個繼電器共同承擔(dān)，比如一條10kv饋線的過流保護(hù)和自動重合閘控制就要用到數(shù)以十計的各種繼電器，又由于繼電器的觸點(diǎn)要經(jīng)常分合動作，容易損壞，降低了供電的可靠性，并增加了設(shè)備維護(hù)的工作量;同時，各繼電器之間大量的連接導(dǎo)線不僅使調(diào)試檢修困難極大，還致使變電站的各部分幾乎不可能被連接成一個完整的自動化系統(tǒng)。因此，傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器顯然已不能滿足變電站自動化對繼電保護(hù)裝置的要求。提高城市供用電系統(tǒng)的自動化程度是電網(wǎng)改造

11、的一項重要內(nèi)容，而變電站保護(hù)控制的技術(shù)水平又是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。后來，出現(xiàn)了結(jié)合單片機(jī)技術(shù)的備用電源自動投入裝置，使該裝置的可靠性等性能有了一定程度的提高，在保證供電連續(xù)性方面取得了較好的成績。但這種改進(jìn)后的裝置的抗干擾能力差，限制了其使用范圍，也促進(jìn)了備用電源自動投入裝置的進(jìn)一步發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展、連續(xù)性和可靠性的要求越來越高，近年來，推出的可編程序控制器(plc)以其完善的功能，很強(qiáng)的通用性，體積小及高可靠性等特點(diǎn)在各廠礦企業(yè)得到了較廣泛的應(yīng)用，是繼電器控制柜的理想替代物。1.1.2 plc的發(fā)展歷程plc的發(fā)展歷程:在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作

12、，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國gm（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱programmable controller（pc）。個人計算機(jī)（簡稱pc）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為programmable logic controller（plc），現(xiàn)在，仍常常將plc簡稱pc。plc的定義有許多種。國際電工委員會（i

13、ec）對plc的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。自從1969年美國研制出世界上第一臺plc以后，日本、德國、法國等國相繼研制了各自的plc，受到工業(yè)界的重視。20世紀(jì)70年代中期，可編程控制器進(jìn)入了實(shí)用化階段。在plc中全面引入微計算機(jī)技術(shù)，使plc產(chǎn)生了飛躍，功能日趨完善。在邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，增

14、加了數(shù)值運(yùn)算、pid調(diào)節(jié)等功能，提高了運(yùn)算速度。plc的小型化、價格低、高可靠性，確定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的位置。20世紀(jì)70年代末和80年代初，可編程控制器進(jìn)入了成熟階段，向大規(guī)模、高速度、高性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品，編程語言也發(fā)展成熟。我國在20世紀(jì)70年代末和80年代初開始引進(jìn)plc，到80年代中期，plc已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械等工業(yè)部門。我國早期獨(dú)立研制并有地定影響的單位有北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所、上海工業(yè)自動化儀表研究所、大連組合機(jī)床研究所、成都要，機(jī)械機(jī)床電器研究所、中科院北京計算所及自動化所、長春一汽、上海起重電器廠、上海香機(jī)電公司 上海自力電子設(shè)備廠等單位，但是以上

15、諸單位都沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。隨著改革環(huán)節(jié)放，涌現(xiàn)出的生產(chǎn)plc的廠家有；遼寧無線電二廠引進(jìn)德國西門子技術(shù)生產(chǎn)s5-101u、s5-115系列plc;中美合資的廈門a-b公司生產(chǎn)的plc-2、plc-5等系列plc。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，1996年，國內(nèi)銷售9萬臺（套）plc，其中進(jìn)口8萬臺（套），各大廠家所占的份額如下：西門子：20.83%莫迪康（施耐德）、a-b（羅克韋爾）、歐姆龍：各14.58%三菱：8.33%通用電氣：6.25%富士電機(jī)：4.17%其他品牌：4.16%1.1.3可編程控制器的優(yōu)點(diǎn)可編程控制器(plc)是一種性能較好的控制器。其主要特點(diǎn)是用內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器(每個plc可

16、有多達(dá)上千個內(nèi)部繼電器)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，又通過軟件編程方式用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線。正因為這一特點(diǎn)，如果將plc引入繼電器保護(hù)裝置中，一方面可以克服使用傳統(tǒng)繼電器所帶來的種種弊端;另一方面，又可兼容基于傳統(tǒng)繼電器的設(shè)計思想和技術(shù)方案，尤其是對于邏輯關(guān)系較為復(fù)雜的觸點(diǎn)信號處理及操作出口控制，采用plc編程能使方案設(shè)計工作變得更加簡單方便。可編程控制器具有諸多優(yōu)點(diǎn)：（1）plc的生產(chǎn)廠家都著力于提高可靠性的指標(biāo)。（2）plc還具有編程方便、易于使用的優(yōu)點(diǎn)。（3）plc控制功能極強(qiáng)，除基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外，配合特殊功能模塊還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、pid運(yùn)算、過程

17、控制、數(shù)字控制等功能。為方便工廠管理又可以與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。是一種以微處理器為核心的用于工程自動控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺工業(yè)控制專用計算機(jī)。它的軟、硬件配置與計算機(jī)極為類似，只不過它比一般計算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語言。硬件主要由中央處理單元cpu、存貯器、輸入/輸出單元以及編程器、電源和智能輸入/輸出單元等構(gòu)成。plc是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，它是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國家自動控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。1

18、.2基于微處理器的工業(yè)控制系統(tǒng)目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)控制系統(tǒng)主要有:常規(guī)集散控制系統(tǒng)（distributed control system,dcs）。可編程控制器plc構(gòu)成的控制系統(tǒng)。工控計算機(jī)(industrial personal computer,ipc)。1.3集散控制系統(tǒng)dcs是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，在模量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢。自1975年henewell公司推出第一臺dcs后，目前有近百家廠商生產(chǎn)dcs，約有一萬套dcs在運(yùn)行。dcs已成為大 型電廠自動控制的重要手段，但是dcs作為生產(chǎn)過程的控制手段也在發(fā)生變化。(1)dcs將變處更有較，不受功能或范圍的限制，與自動化

19、信息系統(tǒng)緊密結(jié)合 ，成為整個信息系統(tǒng)的一部分。(2)為使多種計算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)和通信，實(shí)現(xiàn)機(jī)間通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)信息和資源共享，dcs彩開放式工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分級控制功能。(3)為滿足市場競爭和用戶需求，dcs吸收了plc的特長，增加了邏輯運(yùn)算、布數(shù)和pld調(diào)節(jié)等功能，可完成模邏輯、須序控制等操作。(4)dcs硬件努力向小型化、多功能封閉型模塊化方向發(fā)展，并進(jìn)一步分散化，同時努力提高性能價格比。第2章 可編程控制器控制系統(tǒng)plc是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它在數(shù)字處理、程序控制方面具有優(yōu)勢，plc是為間歇生產(chǎn)和機(jī)械加工而一種專用計算機(jī)。plc可采用bsdlc語言、c語言、符

20、合邏輯流程和梯形圖編程，具有復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計報表、pld控制及處理模量等功能，其是其性能價格比很好因此plc已成為工業(yè)控制的主要組成部分。(1)plc吸收dcs的優(yōu)點(diǎn)，在算法上增加了模量運(yùn)算、plc運(yùn)算、累積加法運(yùn)算和電機(jī)算法運(yùn)算，同時還增加了各種模量模塊及相應(yīng)的補(bǔ)嘗、濾波、校正、報警等功能。(2)plc的結(jié)構(gòu)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，plc的站間形成了網(wǎng)絡(luò)，加增強(qiáng)了通信，可由主站協(xié)調(diào)各子站進(jìn)行操作管理和crt集中監(jiān)視。(3)plc主站上可連接上位計算機(jī)，能用高級語言編程，完成圖形顯示、趨勢分析、數(shù)據(jù)管理、故障診斷和控制報警等功能。(4)遠(yuǎn)程智能i/o網(wǎng)絡(luò)是plc的另一個發(fā)展重點(diǎn)。(5)

21、plc和ipc構(gòu)成功能強(qiáng)大的開放式集散控制系統(tǒng)。2.1繼電器控制plc的梯形圖與繼電器控制線路圖十分相似，主要原因是plc梯形圖的標(biāo)注大致上沿用了繼電器控制的電器元件符號，僅個別處有些不同。同時，信號的輸入/輸出形式及控制功能也是相同的，但plc的控制與繼電器的控制又有不同之處，主要表現(xiàn)在以下幾個方面?？刂七壿嫞豪^電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)與并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限靈活性和擴(kuò)展性很差。(1)工作方式：當(dāng)電源接通時，繼電器控制線路中各繼電器都處于受約狀

22、態(tài)，既該吸合的都應(yīng)吸合，不該吸合的都應(yīng)受某種條件限制不能吸合。而在plc的控制邏輯中，各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通之中，從宏觀上看，每個繼電器受制約接通的時間是短暫的。(2)控制速度：繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低。角點(diǎn)的開閉動作一般在幾十毫米數(shù)量級，另外，機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn)抖動問題。而plc是由程序指令控制半導(dǎo)體電阻來實(shí)現(xiàn)控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級。plc內(nèi)部還有嚴(yán)格的同步，不會出現(xiàn)抖動問題(3)可靠性和可維護(hù)性：繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多，觸點(diǎn)開閉合時會受到電弧的損壞，并有機(jī)械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護(hù)性差。而pl

23、c采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，它體積小、壽命長、可靠性高。plc還配有自檢和監(jiān)督功能，能、檢查出自身的故障，并隨時顯示給操作人員，還能動態(tài)的監(jiān)視控制程序情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。2.2 工控計算機(jī)控制系統(tǒng)工控機(jī)ipc的范圍很廣，本文專指以商用ibm pc個人計算機(jī)為基礎(chǔ)的工業(yè)控制計算機(jī)。ipc與商用個人計算機(jī)的區(qū)別在于；(1)需滿足工業(yè)控制實(shí)時性的要求，能實(shí)時采集數(shù)據(jù)和處理工業(yè)過程中各種參數(shù)并把各種操作分成優(yōu)先等級，能響應(yīng)實(shí)時中斷；(2)高可靠性，能粉塵、高溫、振動和電磁干擾嚴(yán)重等惡劣環(huán)境下長期可靠地運(yùn)行，能抗工業(yè)電網(wǎng)的浪涌、閃變、跌落和尖峰干擾。(3)具

24、有直接連接現(xiàn)場輸入信號和控制到現(xiàn)場的輸出現(xiàn)場的能力；(4)可維護(hù)性好，便于維修，對硬、軟件故障能力強(qiáng)。ipc適應(yīng)工業(yè)環(huán)境應(yīng)用，雖然起步晚，但發(fā)展迅速，具有下列一系列優(yōu)點(diǎn)：(1)運(yùn)算速度快，運(yùn)算能力強(qiáng)，能進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。(2)與微處理器同步發(fā)展，更新?lián)Q代快，容易升級，通用性強(qiáng)。(3)硬盤和內(nèi)存容量大，內(nèi)存可擴(kuò)展到64mb。(4)支持很多硬件設(shè)備，如cd-rom驅(qū)動器(5)有廣泛硬件供應(yīng)廠商，硬件大多是通用的、標(biāo)準(zhǔn)的。(6)軟件資源豐富，品種齊全，軟、硬件開發(fā)環(huán)境有有關(guān)工具豐富，有友好的用戶界面和圖形顯示工具。2.3 冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)在石油、化工、冶金等行業(yè)的某些系統(tǒng)中，要求控制裝置有極高

25、的可靠性。如果控制系統(tǒng)發(fā)生故障，將會造成停產(chǎn)、原料大量浪費(fèi)或設(shè)備損壞，給企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。但是僅靠提高控制系統(tǒng)硬件的可靠性來滿足上述要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因為plc本身可靠性的提高是有一定的限度。使用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)就能夠比較有效地解決上述問題。2.3.1冗余控制系統(tǒng)在冗余控制系統(tǒng)中，整個plc控制系統(tǒng)（或系統(tǒng)中最重要的部分，如cpu模塊）由兩套完全相同的系統(tǒng)組成如圖2所示。兩塊cpu模塊使用相同的用戶程序并行工作，其中一塊是主cpu，另一塊是備用cpu；主cpu工作，而備用cpu的輸出是被禁止的，當(dāng)主cpu發(fā)生故障時，備用cpu自動投入運(yùn)行。這一切換過程是由冗余處理單元rpu控制的，切

26、換時間在13個掃描周期，i/o系統(tǒng)的切換也是由rpu完成的。2.3.2熱備用系統(tǒng)在熱備用系統(tǒng)中，兩臺cpu用通訊接口連接在一起，均處于通電狀態(tài)如圖3所示。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，由主cpu通知備用cpu，使備用cpu投入運(yùn)行。這一切換過程一般不太快，但它的結(jié)構(gòu)有比冗余系統(tǒng)簡單。2.4 plc的接地良好的接地是保證plc可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。plc的接地線與機(jī)器的接地端相接，接地線的截面積應(yīng)不小于2mm2，接地電阻小于100；如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給plc接上專用地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動力設(shè)備（如電機(jī)）

27、的接地點(diǎn)分開；若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其它設(shè)備公共接地，禁止與其它設(shè)備串連接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近plc。第3章 plc自動控制系統(tǒng)可靠性研究3.1 plc控制系統(tǒng)可靠性簡介可編程控制器由于抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，編程簡單，性能價格比高，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來越廣泛應(yīng)用。工業(yè)控制機(jī)作為中央控制單元，配有組態(tài)軟件，選用大屏幕實(shí)時監(jiān)視界面，實(shí)現(xiàn)各控制點(diǎn)的動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)修改、故障診斷、自動報警，還可顯示查詢歷史事件記錄，系統(tǒng)各主要部件累計運(yùn)行時間，各裝置工藝流程圖，各裝置結(jié)構(gòu)圖等。中央控制單元和下位機(jī)plc之間采用串行通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通常距離在1000m以內(nèi)選用485雙絞線通訊方式，較常

28、距離可選用光纖通訊，更長距離也可選用無線通訊方式。下位機(jī)選用plc控制，根據(jù)控制對象的多少，控制對象的范圍，可選用一臺或多臺plc進(jìn)行控制，plc之間數(shù)據(jù)交換是利用內(nèi)部鏈接寄存器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。由于plc對現(xiàn)場進(jìn)實(shí)時監(jiān)控具有很高的可靠性，且編程簡單、靈活，因此越來越受到人們重視。3.1.1控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因雖然工業(yè)控制機(jī)和可編程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給plc的開關(guān)量信號出現(xiàn)錯誤，模擬量信號出現(xiàn)較大偏差，plc輸出口控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求動作，這些都可能使控制過程出錯，造成無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。影響現(xiàn)場輸入給plc信號出錯的主要原因有：(1)造成傳輸信號線短路或

29、斷路（由于機(jī)械拉扯，線路自身老化，特別是鼠害），當(dāng)傳輸信號線出故障時，現(xiàn)場信號無法傳送給plc，造成控制出錯。(2)機(jī)械觸點(diǎn)抖動，現(xiàn)場觸點(diǎn)雖然只閉合一次，plc卻認(rèn)為閉合了多次，雖然硬件加了濾波電路，軟件增加微分指令，但由于plc掃描周期太短，仍可能在計數(shù)、累加、移位等指令中出錯，出現(xiàn)錯誤控制結(jié)果。(3)現(xiàn)場變送器，機(jī)械開關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)接觸不良，變送器反映現(xiàn)場非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會使控制系統(tǒng)不能正常工作。影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯的主要原因有：(1)控制負(fù)載的接觸不能可靠動作，雖然plc發(fā)出了動作指令，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒按要求動作。(2)控制變頻器起動，由于變頻器自身故障，變頻

30、器所帶電機(jī)并沒按要求工作。 (3)各種電動閥、電磁閥該開的沒能打開，該關(guān)的沒能關(guān)到位，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒能按plc的控制要求動作，使系統(tǒng)無法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性。要提高整個控制系統(tǒng)的可靠性，必須提高輸入信號的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的準(zhǔn)確性，否則plc應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)問題，用聲光等報警辦法提示給操作人員，盡快排除故障，讓系統(tǒng)安全、可靠、正確地工作。3.1.2設(shè)計完善的故障報警系統(tǒng)在自動控制系統(tǒng)的設(shè)計中我們設(shè)計了3級故障顯示報警系統(tǒng)，1級設(shè)置在控制現(xiàn)場各控制柜面板，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時對應(yīng)指示燈亮，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時指示燈以1hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正

31、確反映設(shè)備工作情況，專門設(shè)置了故障復(fù)位/燈測試按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行任何時間持續(xù)按該按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮，如果這時有指示等不亮說明該指示燈已壞，應(yīng)立即更換，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)。2級故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，有文字顯示故障類型，工藝流程圖上對應(yīng)的設(shè)備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障。3級故障顯示設(shè)置在中心控制室信號箱內(nèi)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，信號箱將用聲、光報警方式提示工作人員，及時處理故障。在處理故障時，又將故障進(jìn)行分類，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的，但有些故障對系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行，故障可在運(yùn)行中排除，這樣就大大減少整個

32、系統(tǒng)停止運(yùn)行時間，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平。3.1.3輸入信號可靠性研究要提高現(xiàn)場輸入給plc信號的可靠性，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開關(guān)，防止各種原因引起傳送信號線短路、斷路或接觸不良。其次在程序設(shè)計時增加數(shù)字濾波程序，增加輸入信號的可信性。在現(xiàn)場輸入觸點(diǎn)后加一定時器，定時時間根據(jù)觸點(diǎn)抖動情況和系統(tǒng)要的響應(yīng)速度確定，一般在幾十ms，這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合后，才有其它響應(yīng)。模擬信號濾波可采用圖2b 程序設(shè)計方法，對現(xiàn)場模擬信號連續(xù)采樣3次，采樣間隔由a/d轉(zhuǎn)換速度和該模擬信號變化速率決定。3次采樣數(shù)據(jù)分別存放在數(shù)據(jù)寄存器dt10、dt11、dt12中，當(dāng)最后1次采樣結(jié)束后利用數(shù)據(jù)比較

33、、數(shù)據(jù)交換指令、數(shù)據(jù)段比較指令去掉最大和最小值，保留中間值作為本次采樣結(jié)果存放在數(shù)據(jù)寄存器dt0中。提高讀入plc現(xiàn)場信號的可靠性還可利用控制系統(tǒng)自身特點(diǎn)，利用信號之間關(guān)系來判斷信號的可信程度。如進(jìn)行液位控制，由于儲罐的尺寸是已知的，進(jìn)液或出液的閥門開度和壓力是已知的，在一定時間里罐內(nèi)液體變化高度大約在什么范圍是知道的，如果這時液位計送給plc的數(shù)據(jù)和估算液位高度相差較大，判斷可能是液位計故障，通過故障報警系統(tǒng)通知操作人員檢查該液位計。又如各儲罐有上下液位極限保護(hù)，當(dāng)開關(guān)動作時發(fā)出信號給plc，這個信號是否真實(shí)可靠，在程序設(shè)計時我們將這信號和該罐液位計信號對比，如果液位計讀數(shù)也在極限位置，說明

34、該信號是真實(shí)的；如果液位計讀數(shù)不在極限位置，判斷可能是液位極限開關(guān)故障或傳送信號線路故障，同樣通過報警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障。由于在程序設(shè)計時采用了上述方法，大大提高了輸入信號的可靠。3.1.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性研究當(dāng)現(xiàn)場的信號準(zhǔn)確地輸入給plc后，plc執(zhí)行程序，將結(jié)果通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對現(xiàn)場裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。怎樣保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)按控制要求工作，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求工作，怎樣發(fā)現(xiàn)故障？我們采取以下措施：當(dāng)負(fù)載由接觸器控制時，啟動或停止這類負(fù)載轉(zhuǎn)為對接觸器線圈控制，啟動時接觸器是否可靠吸合，停止時接觸器是否可靠釋放，這是我們關(guān)心的。x0為接觸器動作條件，y0為控制線圈輸出，x1為引回到plc輸入端的接

35、觸器輔助常開觸點(diǎn)，定時器定時時間大于接觸器動作時間。r0為設(shè)定的故障位，r0為on表示有故障，做報警處理；r0為off表示無故障。故障具有記憶功能，由故障復(fù)位按鈕清除。當(dāng)開啟或關(guān)閉電動閥門時，根據(jù)閥門開啟、關(guān)閉時間不同，設(shè)置延時時間，經(jīng)過延時檢測開到位或關(guān)到位信號，如果這些信號不能按時準(zhǔn)確返回給plc，說明閥可能有故障，做閥故障報警處理。程序設(shè)計如圖3b 所示。x2為閥門開啟條件，y1為控制閥動作輸出，定時器定時時間大于閥開啟到位時間，x3為閥到位返回信號，r1為閥故障位。3.2 plc控制系統(tǒng)抗干擾分析隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，plc在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。plc控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工

36、業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型plc，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高plc控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求plc生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設(shè)計、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。3.2.1電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾1、干擾源及干擾一般分類 影響plc控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪

37、聲源，即干擾源。 干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓迭加所形成。共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能差的配電器供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達(dá)130v以上。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一

38、些系統(tǒng)i/o模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。 2、plc控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源 (1)來自空間的輻射干擾 空間的輻射電磁場（emi）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜。若plc系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，就回收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對plc內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；而是對plc通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻

39、射，由通信線路的感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電纜和plc局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。 (2)來自系統(tǒng)外引線的干擾 主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴(yán)重。 來自電源的干擾 實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成plc控制系統(tǒng)故障的情況很多，筆者在某工程調(diào)試中遇到過，后更換隔離性能更高的plc電源，問題才得到解決。 plc系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，入開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波

40、、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。plc電源通常采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。 來自信號線引入的干擾 與plc控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會引起i/o信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引

41、起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機(jī)。plc控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成i/o模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。 來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾 接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（emc）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號，使plc系統(tǒng)將無法正常工作。 plc控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對plc系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端a、b都接地，就存在地電

42、位差，有電流流過屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大。 此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響plc內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。plc工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響plc的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號測控的嚴(yán)重失真和誤動作。 (3)來自plc系統(tǒng)內(nèi)部的干擾 主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相

43、互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于plc制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容，比較復(fù)雜，作為應(yīng)用部門是無法改變，可不必過多考慮，但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng)。3.2.2 plc控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計為了保證系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或減少內(nèi)外電磁干擾，必須從設(shè)計階段開始便采取三個方面抑制措施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑；提高裝置和系統(tǒng)的抗干擾能力。這三點(diǎn)就是抑制電磁干擾的基本原則。 plc控制系統(tǒng)的抗干擾是一個系統(tǒng)工程，要求制造單位設(shè)計生產(chǎn)出具有較強(qiáng)抗干擾能力的產(chǎn)品，且有賴于使用部門在工程設(shè)計、安裝施工和運(yùn)

44、行維護(hù)中予以全面考慮，并結(jié)合具有情況進(jìn)行綜合設(shè)計，才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運(yùn)行可靠性。進(jìn)行具體工程的抗干擾設(shè)計時，應(yīng)主要以下兩個方面。 1、設(shè)備選型 在選擇設(shè)備時，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，其包括了電磁兼容性（emc），尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的plc系統(tǒng)；其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠給出的抗干擾指標(biāo)，如共模擬制比、差模擬制比，耐壓能力、允許在多大電場強(qiáng)度和多高頻率的磁場強(qiáng)度環(huán)境中工作；另外是靠考查其在類似工作中的應(yīng)用實(shí)績。 在選擇國外進(jìn)口產(chǎn)品要注意：我國是采用220v高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是110v低內(nèi)阻電網(wǎng)。由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點(diǎn)電位漂移大，地電位變化大，工業(yè)

45、企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對系統(tǒng)抗干擾性能要求更高，在國外能正常工作的plc產(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運(yùn)行，這就要在采用國外產(chǎn)品時，按我國的標(biāo)準(zhǔn)（gb/t13926）合理選擇。 2、綜合抗干擾設(shè)計 主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施。主要內(nèi)容包括：對plc系統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進(jìn)行隔離、濾波，特別是原理動力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾；正確設(shè)計接地點(diǎn)和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。另外還必須利用軟件手段，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。3.2.3主要抗干擾措施1、采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾 在plc控制系統(tǒng)中，電源占有極

46、重要的地位。電網(wǎng)干擾串入plc控制系統(tǒng)主要通過plc系統(tǒng)的供電電源（如cpu電源、i/o電源等）、變送器供電電源和與plc系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。現(xiàn)在，對于plc系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和plc系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少plc系統(tǒng)的干擾。 此外，位保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，

47、可采用在線式不間斷供電電源（ups）供電，提高供電的安全可靠性。并且ups還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種plc控制系統(tǒng)的理想電源。 2、電纜選擇的架設(shè) 為了減少動力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，從而降低了動力線生產(chǎn)的電磁干擾，該工程投產(chǎn)后取得了滿意的效果。 不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層架設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾。 3、硬件濾波及軟件抗干擾措施 信號在接入計算機(jī)前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減

48、少差模干擾。 由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在plc控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計和組態(tài)時，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點(diǎn)電位，并采用動態(tài)零點(diǎn)，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。 4、正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng) 接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是plc控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。 系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對plc控制系統(tǒng)而言，

49、它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于1mhz，所以plc控制系統(tǒng)接地線采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的plc系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于22mm2的銅導(dǎo)線，總母線使用截面大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻小于2，接地極最好埋在距建筑物10 15m遠(yuǎn)處，而且plc系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距10m以上

50、。 信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在plc側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。第4章 備用電源自動投入的工作原理4.1用單片機(jī)組成的備用電源自投裝置備用電源自投裝置的構(gòu)成如圖4.1所示，它由下列部件組成。圖4-1 備用電源自投裝置構(gòu)成圖ajy07保護(hù)用單片機(jī)。它用來運(yùn)算、判斷電網(wǎng)的工作狀態(tài)，從而完成速斷、過流等保護(hù)，或根據(jù)電網(wǎng)工作狀態(tài)進(jìn)行電源自動投切的功能。bjy02單片機(jī)小繼電器板。它有2個作用，一是用來驅(qū)動出口繼電板，

51、完成斷路器跳閘、合閘等動作的控制；二是驅(qū)動燈光板上的相應(yīng)指示燈，供觀察動作的情況。cjy06燈光板。它上面的led數(shù)碼管用來顯示采樣回路的電源值和電壓值，（均用16進(jìn)制顯示），下面的發(fā)光二極管用來指示裝置的動作狀態(tài)。左右 2邊各5個發(fā)光二極管分別用來指示a，b斷路器的工作狀態(tài)。一個鈕子開關(guān)用來使自投裝置進(jìn)入工作狀態(tài)或退出工作狀態(tài)，并用自投退出指示燈來表示。d采樣變換器板。它裝有2條回路的電流變換器，用來將a回路及b回路的a，c相5 a電流變成177 v弱電信號。另外裝有35 kv母線三相電壓變換器，將100 v強(qiáng)電壓信號轉(zhuǎn)換成15 v的弱電信號，提供給單片機(jī)ad轉(zhuǎn)換。e出口繼電器板。用來控制斷

52、路器跳、合閘，同時顯示斷路器信置的信號。從a，b回路ct來的a，c相電流以及從35 kv母線pt來的三相電壓uab，ubc，uca，進(jìn)入wkt集控臺采樣變換器的端子，經(jīng)變換后，分別將5a電流變成1.77v電壓，將100 v電壓變成1.5 v電壓，然后進(jìn)入保護(hù)用單片機(jī)jy07，經(jīng)單片機(jī)將輸入的交流信號變成數(shù)字量，經(jīng)過運(yùn)算及判斷，分2路送出信號：一路送到燈光板，顯示采樣電流、電壓的工作值，另一路送入jy02單片機(jī)小繼電器板。這塊jy02小繼電器板有3條出路：一是送到燈光板，用來驅(qū)動發(fā)光二極管，顯示裝置的工作狀態(tài)；二是送到出口繼電器板，然后根據(jù)母線運(yùn)行情況去控制斷路器a或是斷路器b；三是送到換線板，

53、通過換線板將信號送入下位機(jī)。經(jīng)過下位機(jī)處理，通過rs232c串行口送到上位機(jī)，上位機(jī)實(shí)時地顯示斷路器的位置狀態(tài)。4.2備用電源自動投入的工作過程電源自動投入裝置是保證供電正常運(yùn)行一種有利措施。其工作過程見圖4.2。第1種方式（圖4.2(a)），35 kv母線由a，b2條回路供電，正常時由斷路器a供電，斷路器b斷開，電源自投裝置監(jiān)測35 kv母線電壓。當(dāng)35 kv母線電壓三相同時失電時，自投裝置將斷路器a斷開，并將斷路器b自動合上，使35 kv母線恢復(fù)供電。反之，斷路器b工作時，若35 kv母線失電，則自投裝置將斷路器b斷開，將斷路器a自動合上，恢復(fù)35 kv母線供電。第2種方式（見圖4.2(b

54、)），2回進(jìn)線分別來自2個獨(dú)立電源，正常運(yùn)行時分段開關(guān)3dl處于跳閘位置，35 kv2段母線分段運(yùn)行，當(dāng)某一段母線失壓后，跳開該段母線進(jìn)線斷路器，分段開關(guān)3dl合閘，由另一回進(jìn)線帶2段負(fù)荷，該種自投方式使用也十分廣泛。圖4-2(a)電源自動投入裝置工作的第一種方式圖4-2(b)電源自動投入裝置工作的第二種方式第5章 備用電源自動投入電路的設(shè)計330 kv變電所入口側(cè)的主接線采用單母線分段形式，正常運(yùn)行時為了限制短路電流，分段斷路器1dl 處于分閘狀態(tài)，電源1和電源2獨(dú)立運(yùn)行并互為暗備用。當(dāng)其中一條回路電源故障時，可通過手動或自動切換操作，使分段斷路器1dl 合閘，另一回路電源承擔(dān)整個負(fù)荷1。手

55、動運(yùn)行方式只能滿足允許短時（幾秒至幾分鐘）停電用戶的需要，對于要求連續(xù)供電的用戶，這種短時停電是不允許的。330 kv變電所作為重要的樞紐變電所， 短時停電的現(xiàn)象不允許發(fā)生。為了提高供電可靠性，設(shè)計要求在分段斷路器1dl 上裝設(shè)備用電源自動投入裝置（以下簡稱備自投）。5.1主電路接線備用電源自動投入主電路接線如圖5.1所示，t1 和t2 裝置過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)裝置。正常運(yùn)行時2dl 和3dl 處于閉合狀態(tài)，1dl 處于斷開狀態(tài)，i 段和段母線分段運(yùn)行。若其中一回路因故障停電，則由備自投裝置先切除該回線路上的進(jìn)線斷路器，再合上1dl，由非故障線路向i 段和段母線上的全部負(fù)荷供電。5.2備用

56、電源自動投入的基本要求和動作程序5.2.1對備用電源自動投入的基本要求（1）當(dāng)常用電源失壓或低壓時，備用電源自動投入裝置應(yīng)先將該電路電源切除后，備用電源自動投入。（2）常用電源因負(fù)荷側(cè)故障被繼電保護(hù)切除或備用電源無電時，備用電源自動投入裝置都不該動作。（3）備用電源自動投入裝置只允許動作一次。（4）電壓互感器的熔斷器熔斷時，備用電源自動投入裝置不應(yīng)誤動作。（5）常用電源正常停電操作時，備用電源自動投入裝置不應(yīng)動作，以防備用電源投入。5.2.2備用電源自動投入的動作程序（1）正常時，電源1 和電源2 工作，t1 和t2 互為暗備用運(yùn)行，2dl 和3dl 閉合，1dl 斷開，i 段母線和ii 段母

57、線分段運(yùn)行。（2）若電源1 故障失壓，既1yh 失壓，則備用電源自動投入裝置使2dl 跳閘，再使1dl 閉合，由電源2 向i 段和段母線上的負(fù)荷供電。（3）電源1 電壓恢復(fù)正常后，可由備用電源自動投入裝置恢復(fù)電源1 向i 段母線供電，也可以通過人工操作恢復(fù)電源1 向i 段母線供電。（4）若電源2 故障失壓，即2yh 失壓，則3dl 跳閘后，1dl 閉合，由電源1 向段和段母線上的負(fù)荷供電。電源2 電壓恢復(fù)正常后，可由備用電源自動投入裝置恢復(fù)電源2 向段母線供電，也可通過人工操作恢復(fù)電源2 向段母線供電。圖5-1 備用電源自動投入5.2.3斷路器的控制斷路器控制原理如圖5.2所示。1dl、2dl 和3dl 的分、合閘控制分為手動方式和自動方式，由轉(zhuǎn)換開關(guān)bk