論采用ABB的工控產(chǎn)品組建智能型低壓開關(guān)柜

1、采用ABB的工控產(chǎn)品組建智能型低壓開關(guān)柜教程來源：低壓電器作者：張白帆點擊：1079次時間：2009-5-2011:21:410引言目前，低壓開關(guān)柜廣泛使用各種電氣邏輯控制和微機(jī)數(shù)字設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程測控、調(diào)節(jié)和信息查詢。遠(yuǎn)程測控中包括遙測、遙信、遙調(diào)和遙控等操作，“四遙”已成為智能型低壓開關(guān)柜中基本和必備的功能。一級配電設(shè)備動力配電中心（PC）低壓開關(guān)柜和二級配電設(shè)備電動機(jī)控制中心（MCC）的低壓開關(guān)柜，在智能化方面有以下基本要求：智能裝置與通信管理中心（CCU）之間建立數(shù)字通信連接和信息交換控制管理，CCUI上位監(jiān)控系統(tǒng)之間也建立數(shù)字通信連接和信息交換控制管理；對進(jìn)線、母聯(lián)等重要斷路器按備自投

2、（BZT）的電氣邏輯要求實施投退操作；上位系統(tǒng)可通過信息管理通道發(fā)布對電動機(jī)的起動、變速、停運及重起動等控制命令，還可獲取各種運行參數(shù)及狀態(tài)信息；全系統(tǒng)的工況包括電力系統(tǒng)的實時與歷史運作數(shù)據(jù)。通過人機(jī)界面（HMI）實時地反映給操作者。在實際運彳過程中，由工控設(shè)備和開關(guān)設(shè)備組合實現(xiàn)“四遙”前端操作，邏輯控制和通信管理由PLC實現(xiàn)，人機(jī)界面則作為人機(jī)對話單元。本文對如何利用ABB的工控元件組建智能化低壓開關(guān)柜的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探討，并對PLC中相關(guān)的程序過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿枋觥?主要工控元器件EM-Plus是ABB的電力智能儀表，它一般用于0.4kV的進(jìn)線回路。（2）EM一般用于低壓母聯(lián)和低壓饋電回路的遙

3、測。RSI32/RCM32/RCU16用于低壓饋電回路的遙測、遙信和遙控。（4）M102-M和M102-P電動機(jī)測控綜保單元。用于Modbus總線和Profibus-DP總線。AC31系列PLC的主機(jī)07KR51用于建立邏輯控制和RS-485/Modbus信息交換。（6）ABB的AC500系列PLCPM581-ETHR于構(gòu)建通信管理中心。2PC的智能型低壓開關(guān)柜一般低壓開關(guān)柜采用繼電器建立電氣邏輯控制關(guān)系，它存在繼電器較易損壞、觸點抖動、線路復(fù)雜和數(shù)據(jù)發(fā)送困難等問題。利用PLC能夠徹底地解決上述問題。解決的要點為：建立總線系統(tǒng)，解決“四遙”前端信號的采集、傳遞的通道問題；利用智能儀表采集各種電

4、參量，各種數(shù)字信息通過通信總線傳遞給上位電力監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)中設(shè)置手動和自動操作模式，方便操作控制；控制程序?qū)λ杉鞣N電參量進(jìn)行解讀、分析和處理，除供自身使用外，還可將各種信息加上SOEM間標(biāo)簽后發(fā)送給上位系統(tǒng)；利用PLC可建立冗余的控制邏輯、總線體系和通信管理，提升了系統(tǒng)的智能化及可靠性。2. 1三進(jìn)線兩母聯(lián)智能型低壓開關(guān)柜固件配置三進(jìn)線兩母聯(lián)低壓系統(tǒng)（見圖1）各路進(jìn)線回路和母聯(lián)回路采用萬能式斷路器，進(jìn)線回路的電力儀表采用EM-Plus,母聯(lián)回路的電力儀表采用EMQF4的邏輯控制單元采用07KR51,其余斷路器的邏輯控制單元采用ICMK14F1IJL ft IC W *圖】三進(jìn)線兩用聯(lián)怔用電

5、上等笠的早.”圖在每段母線中配套安裝了多路塑料外殼式斷路器饋電回路和1套電容補(bǔ)償開關(guān)柜。饋電回路的信息采集裝置為RSI32、RCM32和RCU16,電容回路的測控儀表采用RVT饋電回路監(jiān)測開關(guān)和保護(hù)動作狀態(tài)及單相輸出電流，執(zhí)行遙控分閘操作。系統(tǒng)中配置了發(fā)電機(jī)進(jìn)線斷路器。當(dāng)任兩路市電失壓時起動發(fā)電機(jī)對系統(tǒng)供電；當(dāng)兩路以上市電恢復(fù)后則由市供電，同時關(guān)閉發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的起停由備自投程序負(fù)責(zé)。在開關(guān)柜的母聯(lián)回路中安裝了CCUHMI等設(shè)備。其中，邏輯控制單元為07KR51,通信單元為07KP53,CCU為PM5812ETH,HMI為CP450-ETH上位電力監(jiān)控系統(tǒng)需要采集開關(guān)柜中的所有信息，并通過以太

6、網(wǎng)與CCU換信息。開關(guān)柜內(nèi)的總線采用RS-485/Modbus-RTU接口和規(guī)約。2. 2系統(tǒng)控制電氣邏輯說明I段進(jìn)線接線如圖2所示。QF1的DI/DO信息接入遠(yuǎn)程單元ICMK14F1中，KC和KO為合閘與分閘出口繼電器。附drOMi徜K T ”咆繇KMN KM I,小1 GI = u vo j. = n - o國2蹶進(jìn)淺搔戰(zhàn)示意圖WKT作電源。建立 WKT作電源的目PLC的工作電源由3套市電進(jìn)線端經(jīng)繼電器互投構(gòu)成的的是防止因為某段進(jìn)線出現(xiàn)失壓而使PLC系統(tǒng)掉電。EM2P1US的通信接口接入COM3/COM御形通信總線，而遠(yuǎn)程功能擴(kuò)展單元ICMK14F1的通信接口則連接到07KR51的CS31

7、總線。3. 3現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中配置了2套命名為1CCj口2CCU勺07KR51和07KP53組合。1CCU勺COM被置為RS-485/CS31總線接口，速率為187.5kb/s。COM2連接遠(yuǎn)程擴(kuò)展單元ICMK14F1,由此將6臺斷路器的自動操作互相關(guān)聯(lián)起來?，F(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。fMSwL-EIHrf<V ADVKSt IILL人斛醫(yī)5 FC二系代現(xiàn)埒川后網(wǎng)絡(luò)紀(jì)監(jiān):儂的i-常態(tài)下BZT將COM3設(shè)置為主用,而COM般置為備用,故COM4處于高阻態(tài)，此時的環(huán)狀總線實質(zhì)為起始于COM3的鏈狀總線；當(dāng)BZT偵測到COM3發(fā)生通信故障后,立即將COM3設(shè)置為備用，同時將COM4設(shè)置為主用，

8、這樣，環(huán)狀通信總線變?yōu)槠鹗加贑OM4勺鏈狀總線；當(dāng)通信回路的中間某處發(fā)生斷路時，BZT還可將COM3和COM構(gòu)時設(shè)置為主用，形成兩條分別起始于COM3和COM4的鏈狀總線與子站交換信息。07KR51與智能裝置之間的通信速率為19.2kb/s,而07KR51與PM5812ETHfc間的通信速率為0.96750kb/s。電力監(jiān)控系統(tǒng)在以太網(wǎng)上用Modbus-TCP從PM5812ET即獲取數(shù)據(jù)定義表。4. 4BZT軟件功能BZT的互鎖邏輯是以電力系統(tǒng)狀態(tài)的方式隱含的，BZT依據(jù)電力系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行斷路器的投退操作。BZT程序流程如圖4所示。圖4RG程序疣程2. 5PM5812ET電人機(jī)界面CP4502

9、ETHPM5812ETH®過COM2®信接口與HMICP450-ETH1接起來。在HMI中，操作者可讀取所有被監(jiān)測的遙信、遙測和遙調(diào)參量，并可執(zhí)行遙控操作。3智能型低壓開關(guān)柜MCCWPC相比，有如下不同：MCC勺重點在電動機(jī)綜保單元MCUWCCU勺信息處理和信息交換上；在MCC勺通信組網(wǎng)中更加注重于MCUWCCU的快速信息傳輸。利用ABB的M1022Mt動機(jī)綜保單元配套PLC和HMI,按Modbus總線方案構(gòu)建MCC勺智能化系統(tǒng)。3. 1固件組成3. 1.1M1022M的標(biāo)準(zhǔn)接線在MCC1低壓開關(guān)柜中通常配置了數(shù)百套電動機(jī)回路。其中M1022M勺RS-485通信接口數(shù)量為2

10、套。M1022M集系統(tǒng)的輸入電壓、輸出電流和零序電流等參量，還采集斷路器、接觸器、外部互鎖接點等遙信參量，M1022M據(jù)此獲取了表征電動機(jī)運行工況的全部信息資料。DCS系統(tǒng)可經(jīng)過通彳t管理中心CCU取這些信息資料，還可對電動機(jī)實施遙控操作。5. 1.2使用Modbus總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有上位監(jiān)控系統(tǒng)、通信管理中心和MCCF關(guān)柜現(xiàn)場3個工作層面（見圖5）。上他必?fù)浜匠?1 MJMtl IfXE:,J/nqpo工圖5HC£開光護(hù)的Mudbm息稅寺案網(wǎng)箔希根(1)上位監(jiān)控系統(tǒng)。包括過程控制系統(tǒng)DCS變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)SCADA2) )CCU其任務(wù)是，將來自現(xiàn)場層面的各種數(shù)據(jù)打包傳輸給SCA

11、D麗DCS,同時，將來自SCADA和DCS的控制信息發(fā)送到相關(guān)的MCO關(guān)柜現(xiàn)場。CCU勺主要部分由PM581-ETHM其附件構(gòu)成。AC500的以太網(wǎng)通信模塊CM577-ETHM有1套RJ45接口，通過該接口PM581-ETH與SCADA和DCS交換數(shù)據(jù)，通信協(xié)議是Modbus-TCP,傳輸速率為10Mb/s。上位監(jiān)控系統(tǒng)在以太網(wǎng)上通過IP地址區(qū)分MASTER-CCUSLAVE-CCUHMI通過PM581-ETH的本體以太網(wǎng)連接至UMASTER-CCUSLAVE-CCUMCCF關(guān)柜現(xiàn)場。其任務(wù)是，建立冗余的信息訪問通道，通過對MCUI元的循環(huán)訪問使CCU獲得所需信息。3) 2CCUWMCU間的訪

12、問機(jī)制描述常態(tài)下CCU與MCU之間的訪問是通過MASTER2CCU道進(jìn)行的。平時MASTER-CCUM1CC進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)交換，經(jīng)過交換獲得的數(shù)據(jù)在MASTER-CCU打包保存。在常態(tài)下，MASTER-CC葉的正常工作標(biāo)志NORMALt效，SLAVE-CCU檢測至UMORMAL有效后，定時從MASTER-CCUJ數(shù)據(jù)區(qū)中獲取數(shù)據(jù)來更新自己的數(shù)據(jù)區(qū)。CP450-ETH也不斷檢測MASTER-CCUJ狀態(tài)標(biāo)志NORMA思否有效,在NORMALt效的斗犬況下,人機(jī)界面從MASTER-CCU獲取信息并形成各種功能界面供操作者使用。當(dāng)MASTER-CCU生故障時NORMAL=0則SLAVE2CCUB動相

13、關(guān)進(jìn)程與S1CCU交換信息，并且從S1CCl取M1022M勺數(shù)據(jù)。人機(jī)界面的交換信息也發(fā)生類似的變更；若MASTER-CCU死機(jī)，則必須由上位系統(tǒng)對SLAVE-CCUt布啟動命令。當(dāng)MASTER-CC做障解除后,SLAVE-CCU在偵測至UNORMAL=1后立即執(zhí)行更新MASTER-CCU的數(shù)據(jù)區(qū)的操作,之后MASTER-CCU新開始執(zhí)行管理中心工作，系統(tǒng)恢復(fù)為原狀態(tài)。在正常工彳犬態(tài)下，若M1CC必某路MCU勺通信發(fā)生故障，則系統(tǒng)將自動記錄該MCU勺地址數(shù)據(jù)，然后從SLAVE-CCU/S1CCU通道與該MCU1立信息交換通道，并將信息傳遞給MASTER-CCU對應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)中；同時MASTER-CCUM1CC葉者B將出現(xiàn)報警信息，DCS/SCADA能根據(jù)報警信息得知故障原因及當(dāng)前通信狀態(tài)。MCO關(guān)卞I的Modbus總線方案2程序流程如圖6所示。CW)圖6匚訐美機(jī)的氟odE二總線交案程序與理4結(jié)語本