基于PLC的中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化RTU功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

Ⅰ基于PLC的中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化RTU功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要隨著現(xiàn)代化的進(jìn)步，供電的品質(zhì)已成為一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)，既可以體現(xiàn)一個(gè)國家或地區(qū)的居民的生活品質(zhì)、財(cái)富狀況以及投資環(huán)境，也可以對(duì)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，甚至可以改變未來的發(fā)展趨勢(shì)。特別是隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對(duì)于持續(xù)可靠的數(shù)字化供電的需求也日益增加。電力短缺是一個(gè)嚴(yán)峻的問題，它不僅影響到企業(yè)的正常運(yùn)營，還對(duì)其他行業(yè)造成了巨大的損失。為了解決這個(gè)問題，必須采取措施，使用先進(jìn)的技術(shù)，并將配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面的智能化改造。本次設(shè)計(jì)利用S7-1200為控制核心，通過對(duì)配電網(wǎng)的全面分析，確定系統(tǒng)所需的遙控、遙信、遙測(cè)和遙調(diào)設(shè)備，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)配電房所需的4種信號(hào)的精確點(diǎn)數(shù)，以滿足自動(dòng)化的要求。在考慮到配電網(wǎng)的規(guī)模和分布情況的基礎(chǔ)上，需要制定一個(gè)綜合的通信方案，以便更好地滿足用戶的需求。根據(jù)不同的操作需求和采用的通信技術(shù)，精心挑選出最適合的PLC，以實(shí)現(xiàn)RTU的最佳性能。最后通過對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了本次中低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化的系統(tǒng)仿真，能夠滿足RTU的獨(dú)特需求。通過采用PLC技術(shù)，以及RTU技術(shù)，我們不僅可以大大改善中低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行效率，而且還可以極大地改善電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性，從而為電力行業(yè)帶來更多的發(fā)展機(jī)遇。關(guān)鍵詞：PLC；配電網(wǎng)；RTU功能；自動(dòng)化Ⅲ目錄第1章緒論 [1]。第三，在確保操作點(diǎn)數(shù)和正規(guī)的通訊協(xié)議的前提下，應(yīng)當(dāng)根據(jù)上述兩個(gè)因素，進(jìn)行科學(xué)的RTU設(shè)備的選擇，從而使得中低壓電力系統(tǒng)的RTU設(shè)備得到有效的運(yùn)行。RTU作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，負(fù)責(zé)收集和及時(shí)地報(bào)告和維護(hù)和管理與配電網(wǎng)和開關(guān)柜等設(shè)備的數(shù)據(jù)，所以，當(dāng)選擇PLC作為設(shè)備的一部分時(shí)，應(yīng)該綜合考量現(xiàn)場(chǎng)和系統(tǒng)中國的各種情況，以便達(dá)到最佳的效果。圖2.3系統(tǒng)方案圖7第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC接線圖設(shè)計(jì)在實(shí)施PLC方案時(shí)，應(yīng)該按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：（1）通過對(duì)配電網(wǎng)的全面分析，確定系統(tǒng)所需的遙控、遙信、遙測(cè)和遙調(diào)設(shè)備，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)配電房所需的4種信號(hào)的精確點(diǎn)數(shù)，以滿足自動(dòng)化的要求。（2）在考慮到配電網(wǎng)的規(guī)模和分布情況的基礎(chǔ)上，需要制定一個(gè)綜合的通信方案，以便更好地滿足用戶的需求。（3）根據(jù)不同的操作需求和采用的通信技術(shù)，精心挑選出最適合的PLC，以實(shí)現(xiàn)RTU的最佳性能。RTU的性能決定了它的使用方式。它必須滿足監(jiān)控中心的命令，同時(shí)還必須向用戶提供來自配電網(wǎng)或開關(guān)柜的信息。這就決定了它的通訊性。同時(shí)，PLC的性能也決定了它的使用方式。不同的開關(guān)房或開關(guān)柜的操作方式、操作點(diǎn)的多少都不盡相同，這就決定了它的使用方式。最后，PLC的設(shè)計(jì)應(yīng)該注重它的模塊化特性，使它能夠輕松地組裝多種不同的部件，從而滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。本次采用S7-12006ES7215-AG40-0XB0的PLC進(jìn)行控制，PLC的I/O接線圖如圖3.1所示。圖3.1PLC接線圖在圖3.1的PLC接線圖中，S7-1200模塊是CPU的本體，6ES7模塊的功能是數(shù)字量輸入輸出模塊，AI08是模擬量采集模塊，3AQ02是模擬量輸出模塊，D1~D18數(shù)字量輸入；下方的HL1~HL10為數(shù)字量采集的端口，A11~A15為模擬量采集，此處的數(shù)字代碼為簡(jiǎn)寫，此部分對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)中的io分配表，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選型。83.2元器件選型3.2.1PLC選型PLC具有多種功能，其中最顯著的特點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單、指令易懂，而且更加便于用戶操作，其操作流程為：用戶根據(jù)自身需求設(shè)定合適的程序指令，從而實(shí)現(xiàn)硬件電路的功能控制，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在開發(fā)軟件界面時(shí)，必須在電路中設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，以確保PLC與上位機(jī)之間的有效通信。為此，編寫的程序采用梯形圖，其基礎(chǔ)是由繼電器電路構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的控制和調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)軟件的有效運(yùn)行。通過繪制梯形圖，可以輕松掌握編程的基本原理和流程。這種編程方法非常簡(jiǎn)單易懂，即使是沒有任何編程基礎(chǔ)的人也能夠輕松掌握，因此在各行各業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。PLC(ProgrammableLogicController)被認(rèn)為是一種卓越的編程邏輯控制器，它擁有出色的可靠性和極大的耐久度，即使處于極端惡劣的工況下也仍然保持著良好的工作效率。PLC具備出色的性能，可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的操作，包括但不限于順序、流體、時(shí)間、數(shù)字、傳輸、連接、協(xié)同工作。國際上競(jìng)爭(zhēng)較強(qiáng)的有德國的西門子公司、日本的三菱和歐姆龍公司、美國的AB和GE公司。PLC自動(dòng)化控制設(shè)備的運(yùn)行必須滿足極高的穩(wěn)定性，否則將會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備的故障。因此，PLC的運(yùn)行必須滿足極低的噪聲、振動(dòng)、溫度、振動(dòng)等外界環(huán)境條件，并且必須擁有良好的耐久性、耐久的操控性、耐久的維護(hù)和維修服務(wù)，才能滿足自動(dòng)化控制設(shè)備的運(yùn)行要求。對(duì)于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，S7-1200可以滿足極端的環(huán)境挑戰(zhàn)，它的可靠性和穩(wěn)定性都得到了西門子公司的高度認(rèn)可，它的可靠性和穩(wěn)定性可以達(dá)到40萬個(gè)小時(shí)，而且還可以利用增加的CPU，確保控制系統(tǒng)的高效率和可靠性。PLC的電路設(shè)計(jì)旨在充分發(fā)揮其高效的邏輯性，并結(jié)合電子計(jì)算機(jī)的技術(shù)，將其應(yīng)用于全球的繼電器控制系統(tǒng)，從而有效地克服實(shí)踐應(yīng)用中出現(xiàn)的邏輯連接障礙，從而為控制系統(tǒng)的安全性和高效性提供有力的保障。此外，該方案還有助于減少控制系統(tǒng)的重復(fù)連接，進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的總體效能，并有助于改善控制系統(tǒng)的總體特性。PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含多種用于診斷的模塊，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，它們將會(huì)被激活，并且會(huì)通過氧氣探測(cè)報(bào)警器向操作者發(fā)送警告，同時(shí)，還會(huì)通過觀察屏幕上的指令來ACK故障的種類。SB3的使用為根據(jù)實(shí)際需要提供了一種更加穩(wěn)定的操作方式，從而確保了整個(gè)設(shè)備的可靠性。根據(jù)實(shí)際需要，同時(shí)也考慮到設(shè)備的性能和成本，故仿真中選用S7-1200型號(hào)的PLC。這次仿真我們參考用的實(shí)物，如圖3.2所示。9圖3.2西門子S7-1200外觀3.2.2擴(kuò)展模塊選型S7-1200CNPLC具有豐富的擴(kuò)展功能，其中CPU的安裝位置也有所不同。為了滿足不斷增加的功率，選擇了6ES7231-4HF32-0XB0和6ES7232-4HD32-0XB0兩個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊，在仿真中考慮到現(xiàn)實(shí)的情況，一些情況比較惡劣的環(huán)境，它們的安裝位置也比其他的更加靈活，而且在安裝時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)太大的空間，且抗干擾性強(qiáng)從而保證了整個(gè)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。模擬量和數(shù)字量的模塊參數(shù)如表3.1所示。表3.1擴(kuò)展模塊模塊型號(hào)廠家件數(shù)模擬量輸入模塊6ES7231-4HF32-0XB0西門子1模擬量輸出模塊6ES7232-4HD32-0XB0西門子1數(shù)字量輸入輸出模塊6ES7223-1BH32-0XB0西門子13.2.3電流互感器模塊選型通過利用電磁感應(yīng)技術(shù)，電流互感器可以有效地把一次端的高壓電流傳輸?shù)蕉味?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)電流的準(zhǔn)確檢測(cè)。該儀器的一次端的繞組匝數(shù)極其有限，只能夠連接到一條特定的電流傳輸管道上。由于二次側(cè)繞組的匝數(shù)相對(duì)較大，使得整個(gè)電流流通的情況更加頻繁，而且當(dāng)這些二次側(cè)繞組被連接到測(cè)量儀器與保護(hù)回路之間，使得二次側(cè)的回路處于完全封閉的狀態(tài)，從而降低了測(cè)量儀器與保護(hù)回路之間的阻抗，使得電流互感器的運(yùn)行更加穩(wěn)定，幾乎可以被認(rèn)為是一種短路。通過將一次端的高壓電流變?yōu)槎味说牡蛪弘娏鳎娏骰ジ衅髂軌蜻M(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，而且二次端必須保持通暢。通過電流互感器的監(jiān)測(cè)，可以獲取電流的變化情況，并將其放大，然后傳輸至中央10處理單元，經(jīng)過分析處理，可以準(zhǔn)確地獲取配電回路的電流值，以及電流互感器的連接線路的狀態(tài)，并將其實(shí)時(shí)顯示在顯示屏上，一旦發(fā)現(xiàn)連接線路存在異常，就會(huì)立即發(fā)出故障報(bào)警聲音。本次仿真我們可以先預(yù)選ACH-0.66型電流互感器，以此對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。電流互感器的規(guī)格參數(shù)如表3.2所示。表3.2電流互感器規(guī)格參數(shù)型號(hào)額定電壓(V)一次側(cè)電流(A)二次電流（A）ACH-0.663805~10000A5A、1A3.2.4其他元件的選型在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們可以根據(jù)仿真來選擇開關(guān)電源的型號(hào)，本次仿真中，我們可以預(yù)選正泰電器NKY1-S-200型號(hào)的開關(guān)變壓器，它能夠把220V的直流電源轉(zhuǎn)化為24V的直流供電，從而滿足電器和繼電器的電源需求。具體的電源參數(shù)表如表3.3所示。表3.3開關(guān)電源參數(shù)表型號(hào)輸入電壓輸出電壓輸出電流NKY1-S-200220V24V8.3A為了滿足設(shè)計(jì)要求，考慮到現(xiàn)場(chǎng)和仿真之間的差距，此次仿真我們采用了正泰NP8系列的按鈕作為參考，作為我們的仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)的選用的器件，具體的數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況視定。正泰NP8具有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以在AC24V或DC220V電路中正常工作，并且具有良好的安全性、電流參數(shù)和低廉的價(jià)格，我們可以根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇啟動(dòng)、暫?；蛘咄Ｖ宫F(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行。詳細(xì)的參數(shù)請(qǐng)參考3.4。表3.4按鈕參數(shù)按鈕類別型號(hào)按鈕顏色觸點(diǎn)個(gè)數(shù)啟動(dòng)按鈕停止按鈕暫停按鈕NP8-22BN/GNP8-22BN/RNP8-22BN/Y綠色紅色黃色一常開一常閉一常開一常閉一常開一常閉為了滿足仿真設(shè)計(jì)的需求，以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施的情況，我們仿真的程序?qū)?yīng)的可以選擇采用了正泰NP8系列旋鈕開關(guān)，它們具有24V供電，且具有相同的型號(hào)、顏色，可以滿足直流24V的PLC接口電路的通斷控制。在選擇旋鈕開關(guān)時(shí)，應(yīng)考慮電流、適用場(chǎng)合、保護(hù)效果等多方面的因素，以確保最佳的使用效果。旋轉(zhuǎn)開關(guān)是以旋轉(zhuǎn)手柄來控制主觸點(diǎn)通斷的一種開關(guān)。旋轉(zhuǎn)開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式也有兩種，分別是單極單位結(jié)構(gòu)和多極11多位結(jié)構(gòu)。單極單位旋轉(zhuǎn)開關(guān)在應(yīng)用中常與轉(zhuǎn)軸式電位器共同使用，而多極多位旋轉(zhuǎn)開關(guān)多用于工作狀態(tài)線路的切換。我們根據(jù)仿真中所需的旋鈕開關(guān)個(gè)數(shù)，以后可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試，本次我們可以選擇13個(gè)黑色的旋鈕開關(guān)。表3.5中提供了旋鈕開關(guān)的詳細(xì)參數(shù)信息。表3.5旋鈕開關(guān)型號(hào)參數(shù)表名稱個(gè)數(shù)顏色常閉觸頭數(shù)額定電壓旋鈕開關(guān)13黑色一常開一常閉24V中間繼電器可以有效地提供繼電保護(hù)，尤其是當(dāng)西門子S7-1200系列的PLC的輸出電流較小時(shí)，而電路中的某些線圈的電流卻較大時(shí)，中間繼電器就可以發(fā)揮其作用，使得電路能夠更好地控制大電流的電路，從而達(dá)到更好的繼電保護(hù)效果。經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，我們可以根據(jù)仿真對(duì)應(yīng)實(shí)際參考選擇正泰NXJ-24-4Z1D小型繼電器，進(jìn)行系統(tǒng)上的保護(hù)，它可以代替小型接觸器、增加觸點(diǎn)數(shù)量、增加觸點(diǎn)容量、轉(zhuǎn)換接點(diǎn)類型、用作小容量開關(guān)、轉(zhuǎn)換電壓、消除電路中的干擾。詳細(xì)參數(shù)請(qǐng)參考表3.6所示。表3.6中間繼電器型號(hào)參數(shù)表型號(hào)控制電壓常開觸頭數(shù)常閉觸頭數(shù)額定電流NXJ-24-4Z1DDC24V4個(gè)4個(gè)5A12第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件流程圖PLC是一種用于實(shí)現(xiàn)多種控制的設(shè)備，其特性是可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)掃描、中斷等多種控制模式。要實(shí)現(xiàn)RTU的全部控制，PLC的軟件必須具備：一個(gè)可實(shí)現(xiàn)多種控制模式的主控制單元；一個(gè)可實(shí)現(xiàn)接收、傳輸、處理、存儲(chǔ)等多種控制模塊的通訊單元；一個(gè)可實(shí)現(xiàn)多種控制模塊的遙控、遙信、遙測(cè)等控制模塊。在構(gòu)建這個(gè)程序模型時(shí)，我們需要特別注意如下幾個(gè)方面：。（1）PLC的主CPU能否提供高效的運(yùn)算能力？如何設(shè)計(jì)出能夠在有限的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)的程序？（2）PLC與監(jiān)控中心之間的通信需要一套復(fù)雜的規(guī)則來保證它們之間的連接。那么，如何才能編寫一個(gè)簡(jiǎn)潔易懂的程序來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)呢？（3）PLC的工作原理就是不斷地檢測(cè)和監(jiān)控輸入點(diǎn)的信息，從而確保它們能夠準(zhǔn)確地反饋出最新的信息。然而，由于配電開關(guān)的運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致輔助觸點(diǎn)的短暫振蕩，因此，需要采取有效的措施來抑制這一現(xiàn)象的發(fā)生，而不僅僅依靠PLC的本身的功能。圖4.1軟件流程圖當(dāng)系統(tǒng)開始啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)通電過后，此時(shí)的參數(shù)都處于初始的狀態(tài)，此時(shí)我們需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)上的設(shè)置，通過設(shè)置閾值的上下限，來查看系統(tǒng)的安全運(yùn)行，此時(shí)通過對(duì)系統(tǒng)中到開關(guān)的狀態(tài)量，還有開關(guān)是否有保護(hù)動(dòng)作等數(shù)字量的采集，進(jìn)行數(shù)字量的檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)就會(huì)觸發(fā)警報(bào)。穩(wěn)定運(yùn)行后，則會(huì)對(duì)電路系統(tǒng)中的電壓、電流等模擬13量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)問題后就會(huì)觸發(fā)警報(bào)，反之則會(huì)穩(wěn)定電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。4.2I/O分配表在這個(gè)設(shè)計(jì)中，輸入端有18個(gè)控制按鈕，它們分布在不同的位置。輸出端則有一個(gè)接觸器，用于接收信號(hào)。具體詳細(xì)情況見表4.1。表4.1I/O地址分配表數(shù)字量輸入注釋輸入地址備注1數(shù)字量輸出注釋輸出地址備注1高壓隔離開關(guān)GN_10_200合閘信號(hào)1%I0.0DI0高壓隔離開關(guān)GN_10_200故障信號(hào)1指示%Q0.0DQ0高壓隔離開關(guān)GN_10_200故障信號(hào)1%I0.1DI1高壓熔斷器RN2_10_0.5故障信號(hào)1指示%Q0.1DQ1高壓熔斷器RN2_10_0.5故障信號(hào)1%I0.2DI2高壓斷路器SN_10_1250故障信號(hào)1指示%Q0.2DQ2高壓斷路器SN_10_1250合閘信號(hào)1%I0.3DI3高壓隔離開關(guān)GN_10_200故障信號(hào)2指示%Q0.3DQ3高壓斷路器SN_10_1250故障信號(hào)1%I0.4DI4高壓熔斷器RN2_10_0.5故障信號(hào)2指示%Q0.4DQ4高壓隔離開關(guān)GN_10_200合閘信號(hào)2%I0.5DI5高壓斷路器SN_10_1250故障信號(hào)2指示%Q0.5DQ5高壓隔離開關(guān)GN_10_200故障信號(hào)2%I0.6DI6斷路器DW15_1500_380故障信號(hào)1指示%Q0.6DQ6高壓熔斷器RN2_10_0.5故障信號(hào)2%I0.7DI7變壓器S9_800_10Yyn0故障信號(hào)1指示%Q0.7DQ7高壓斷路器SN_10_1250合閘信號(hào)2%I1.0DI8斷路器DW15_1500_380故障信號(hào)2指示%Q1.0DQ8高壓斷路器SN_10_1250故障信號(hào)2%I1.1DI9變壓器S9_800_10Yyn0故障信號(hào)2指示%Q1.1DQ0斷路器DW15_1500_380合閘信號(hào)1%I1.2DI10斷路器DW15_1500_380故障信號(hào)3指示%Q8.0DQ10斷路器DW15_1500_380故障信號(hào)1%I1.3DI11變壓器S9_800_10Yyn0故障信號(hào)3指示%Q8.1DQ1114續(xù)表4.1I/O地址分配表變壓器S9_800_10Yyn0故障信號(hào)1%I1.4DI12變壓器S9_800_10Yyn0故障信號(hào)2%I8.2DI16斷路器DW15_1500_380合閘信號(hào)2%I1.5DI13斷路器DW15_1500_380合閘信號(hào)3%I8.3DI17高壓隔離開關(guān)GN_10_200合閘信號(hào)1%I8.0DI14斷路器DW15_1500_380故障信號(hào)3%I8.4DI18斷路器DW15_1500_380故障信號(hào)2%I8.1DI154.3軟件介紹西門子推出的博圖V16軟件，具備先進(jìn)的功能，可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)，并且擁有完善的工程組態(tài)、軟件項(xiàng)目環(huán)境，使得用戶可以輕松、便捷地進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試。西門子最近推出了全面集成的TIAPortalV16，這大大提升了它的自動(dòng)化門戶的整體水平。該門戶不僅擁有多種先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，而且還提供了極大的靈活性，使得它的開發(fā)過程變得更加快捷、簡(jiǎn)單，并且提供了極大的工作效率。TIAPortalV16提供了一個(gè)多功能的平臺(tái)，它可以將高級(jí)語言應(yīng)用程序與附加驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)安全驗(yàn)收、外部理解、2D到4D運(yùn)動(dòng)學(xué)的整合，并且支持SimaticS71200控制器，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的連接與編程。TIAPortalV16擁有強(qiáng)大的機(jī)器人功能，Kuka、Yaskawa等知名機(jī)械設(shè)備廠家都將自己的技術(shù)應(yīng)用于此，而Denso、Staubli等另外兩家廠家則將推出更加先進(jìn)的區(qū)塊庫，以滿足用戶的需求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，TIAPortal為用戶帶來的是一個(gè)全面的解決方案，它可以實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、維護(hù)等多個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化。使用之前我們先建立項(xiàng)目，將所需要的程序命名為項(xiàng)目1，然后在當(dāng)中根據(jù)所需的器件進(jìn)行添加。如圖4.2所示。15圖4.2項(xiàng)目創(chuàng)建首先我們添加一個(gè)硬件設(shè)備，我們這次選添加1200型號(hào)的PLC，來進(jìn)行程序上的應(yīng)用，然后選擇其他的設(shè)備進(jìn)行仿真上的搭建。如圖4.3所示。圖4.3添加設(shè)備PLC程序組態(tài)的創(chuàng)建。根據(jù)PLC的接線圖進(jìn)行器件上的選擇，并且通過接線進(jìn)行io表的編寫。如圖4.4所示。16圖4.4組態(tài)創(chuàng)建點(diǎn)擊進(jìn)入PLC梯形圖界面，我們可以對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行編寫，如圖4.5所示。圖4.5程序建立界面設(shè)置編譯仿真界面，點(diǎn)擊紅色箭頭的位置，啟動(dòng)仿真器，將軟件中所有的程序下載到仿真器當(dāng)中，然后可以進(jìn)行編譯。如圖4.6所示。17圖4.6編譯設(shè)置4.4程序介紹通過實(shí)施中低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化，不僅能夠大大改善電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，還能夠極大地減低電網(wǎng)的故障率，大大降低電網(wǎng)的損失，并且能夠迅速地進(jìn)行電網(wǎng)的重建，從而更好地滿足用戶的需求。此外，這種技術(shù)還能夠極大地改善電網(wǎng)的運(yùn)行管理，降低運(yùn)行成本，并且能夠更好地保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而更好地滿足用戶的需求。通過引入先進(jìn)的技術(shù)，能夠大幅度改善電網(wǎng)的運(yùn)營效率。這不僅能夠有效地增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性，還能夠極大地避免人力干擾，從而大大降低電網(wǎng)的運(yùn)營效率。此外，通過對(duì)電網(wǎng)的智能化，我們還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)營狀態(tài)進(jìn)行快速、精細(xì)的監(jiān)測(cè)，從而有效地保證電網(wǎng)的安全運(yùn)營。本次我們通過設(shè)置高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器、高壓斷路器和變壓器等器件的程序，通過12個(gè)程序反饋的故障信號(hào)盡心并檢測(cè)，通過觀察這12個(gè)電網(wǎng)的信息狀態(tài)，可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否完整運(yùn)行，具體程序如圖4.7所示。圖4.7數(shù)據(jù)采集程序18模擬量采集模塊程序如下，本次出行主要采集的S7-1200系統(tǒng)中的指令，分別是模擬量的標(biāo)準(zhǔn)化和縮放。就是采集相應(yīng)的模塊然后采集的電壓電流轉(zhuǎn)化為0到27648里面的數(shù)據(jù).之后進(jìn)行縮放縮放的主要是傳感器的量程在這個(gè)程序中我們?cè)O(shè)置傳感器的量程為0到500，實(shí)際上根據(jù)實(shí)際傳感器的要求，再進(jìn)行上限值的改變。程序圖如圖4.8所示。圖4.8模擬采集程序數(shù)據(jù)采集模塊，其中DI為數(shù)字量的輸入，DQ為數(shù)字量的輸出，AI為模擬量，AI_ActualValue為模擬量變化的實(shí)際值，AI_Data_Setup為模擬量的上下限設(shè)定，AI_Data_Setup_Alarm為模擬量的報(bào)警，我們對(duì)系統(tǒng)中提到的電壓電流互感器進(jìn)行閾值上的設(shè)定，通過報(bào)警可以知道哪里出現(xiàn)問題，以此觀測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集模塊如圖4.9所示。圖4.9數(shù)據(jù)采集模塊19第5章系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果5.1用戶組態(tài)設(shè)計(jì)5.1.1設(shè)計(jì)軟件操作概述1.人機(jī)界面產(chǎn)品的定義連接可編程序控制器(PLC)、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備由硬件和軟件兩部分組成。HMI為英文HumanMachineInterface的縮寫。2.人機(jī)界面(HMI)產(chǎn)品的組成及工作原理人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HM的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器HMI軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件（如JB-HMI畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過PC機(jī)和HMI產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行。組態(tài)系統(tǒng)的初始的畫面，如圖5.1所示：圖5.1新建工程20組態(tài)編譯，如圖5.2所示：圖5.2新建窗口5.1.2設(shè)計(jì)主界面控制系統(tǒng)通過監(jiān)視界面曲線界面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示，驗(yàn)證本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。監(jiān)視界面如圖所示。圖5.3組態(tài)界面設(shè)計(jì)215.2登錄運(yùn)行狀態(tài)圖5.4是互感器監(jiān)測(cè)的狀態(tài)。圖5.4系統(tǒng)模擬量監(jiān)測(cè)狀態(tài)數(shù)字量檢測(cè)狀態(tài)如圖5.5。圖5.5系統(tǒng)數(shù)字量監(jiān)測(cè)狀態(tài)22報(bào)警記錄如圖5.6所示。圖5.6報(bào)警記錄頁面5.3程序的運(yùn)行系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，如圖5.7所示。圖5.7系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)此時(shí)的報(bào)警記錄沒有報(bào)警顯示，如圖5.8所示。23圖5.8報(bào)警記錄圖當(dāng)系統(tǒng)中的電流超過預(yù)設(shè)值時(shí)，此時(shí)為高限報(bào)警，如圖5.9所示。圖5.9高限報(bào)警圖此時(shí)的報(bào)警記錄如圖5.10所示。5.10系統(tǒng)高限報(bào)警記錄圖24當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，高壓隔離開關(guān)的故障信號(hào)燈，處于斷開狀態(tài)，此時(shí)的報(bào)警信號(hào)燈不亮，如圖5.11所示。圖5.11系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)故障信號(hào)檢測(cè)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，此時(shí)開關(guān)等數(shù)字量處于閉合狀態(tài)，如圖5.12所示。圖5.12數(shù)字量故障監(jiān)測(cè)當(dāng)采集的模擬量數(shù)值過高時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)高限報(bào)警，過低時(shí)出現(xiàn)低限報(bào)警。圖5.13模擬量報(bào)警畫面25結(jié)論電力供電系統(tǒng)是人們生活生產(chǎn)中不能缺少的一種必需能源，在社會(huì)發(fā)展速度提高的同時(shí)，人們對(duì)電網(wǎng)的需求也就越大，電力系統(tǒng)自動(dòng)化必然會(huì)是電力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，為電力系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)新做出新成績。從目前也能看出，PLC應(yīng)用在電力供電系統(tǒng)的范圍在逐漸增大，這也讓電力系統(tǒng)運(yùn)行的更加安全穩(wěn)定，同時(shí)還將社會(huì)生產(chǎn)、供電品質(zhì)以及居民用電的質(zhì)量都提高了上來。同樣，在中低壓電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí)，PLC在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和推廣也將會(huì)越來越廣，讓電力供電系統(tǒng)減少了突發(fā)危險(xiǎn)的系數(shù)。由于RTU的“四遙操作”需要電平和功率內(nèi)容的一致性，還有電氣隔離的需要，所以，需要增設(shè)配套的電位變換、輸出功率擴(kuò)大、電氣隔離等功能和裝置，以便實(shí)現(xiàn)遙控。當(dāng)PLC接到開關(guān)電源命令時(shí)，輸出點(diǎn)到內(nèi)部電源的線路被連接或關(guān)斷，這樣就可以利用輸出點(diǎn)的輸出電流來操作開關(guān)裝置，從而提高操作效率。通過將PLC的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化成一個(gè)低功耗的繼電器，我們就能夠通過它來調(diào)節(jié)常開和常閉的接口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配電開關(guān)的操縱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)線路和配電設(shè)施的安全運(yùn)行。遙信技術(shù)通過連接PLC的輸出設(shè)備，使其能夠通過控制遙信來實(shí)現(xiàn)對(duì)外界信號(hào)的監(jiān)控。例如，遙信可以通過控制遙信設(shè)備的控制器來控制外界信號(hào)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外界信號(hào)的監(jiān)控。通過遠(yuǎn)程傳感器獲取的數(shù)據(jù)，需要被轉(zhuǎn)換為PLC的A/D模塊，以便將其傳送至模塊的輸入口。另外，在確定A/D模塊的類型和參數(shù)值的大小時(shí)，也需要注意其采樣的延遲。如果時(shí)間間隔過久，就不可能準(zhǔn)確測(cè)量出結(jié)果。通過采用PLC技術(shù)，以及RTU技術(shù)，我們不僅可以大大改善中低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行效率，而且還可以極大地改善電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性，從而為電力行業(yè)帶來更多的發(fā)展機(jī)遇。26參考文獻(xiàn)王禹.PLC在電力供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科學(xué)中國人,2016(08):61.薛春陽,尤麗靜,陳炳秋,冀衛(wèi)杰.西門子CMPtP模塊ModbusRTU主站通信程序設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀表,2022,37(07):99-102+108.謝敏,張世平,李弋升,黃瑩,劉明波.基于多模式柔性互聯(lián)的交直流低壓配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2023,47(06):79-89.楚敬敬,張偉,孫曉,于文曉.基于ModbusRTU協(xié)議的PLC通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)[J].山東化工,2021,50(18):219-223.藍(lán)映彬.低壓配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)寬帶載波數(shù)據(jù)交互方法[J].長江信息通信,2023,36(02):100-102.張鈺哲.低壓配電網(wǎng)運(yùn)維管理優(yōu)化及注意事項(xiàng)分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化,2023,13(01):223-224.周索文淵.基于智能電表和PMU混合量測(cè)的低壓配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法研究[J].電工技術(shù),2023(01):42-46.陳尚,邵苠峰,李輝,尹晶,陳江波,杜硯,邱進(jìn).低壓配電網(wǎng)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)的真型試驗(yàn)研究[J].浙江電力,2022,41(12):30-35.葉逸雙.基于自適應(yīng)粒子群的低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法[J].電氣開關(guān),2022,60(06):52-54+57.孫宏斌.農(nóng)村低壓配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)畫像技術(shù)研究與應(yīng)用[J].農(nóng)村電工,2022,30(12):35-36.何燁.低壓配電網(wǎng)的電能計(jì)量和線損管理分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化,2022,12(11):197-198.孫晨.配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].光源與照明,2022(06):163-165.崔瑩.基于改進(jìn)遺傳蟻群算法的低壓PLC網(wǎng)絡(luò)路由方法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2022,42(03):210-217.陳浩.配電網(wǎng)電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)匹配優(yōu)化與組網(wǎng)方法[D].華北電力大學(xué),2021.王艷,王陽,趙洪山,陳子璇,李永亮.中壓配電網(wǎng)電力線載波通信信道建模[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,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