S7-200 PLC在變電站變壓器自動化中的應用

PLC在變電站變壓器自動化中的應用PAGE2XXX學院XXX系畢業(yè)設計報告課題名稱PLC在變電站變壓器自動化中的應用作者 專業(yè)班級學號班指導教師20XX年11月

目錄摘 要 31緒論 42設計要求 53PLC硬件控制設計 73.1PLC系統(tǒng)設計的基本原則 73.2PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和步驟 73.3主電路圖 83.4控制電路圖 93.5PLC輸入和輸出分配 103.6PLC輸入和輸出接線圖 114PLC軟件控制設計 124.1內(nèi)部使用地址 124.2PLC梯形圖 124.4梯形圖程序匯總 254.5語句表程序 255結束語 33參考文獻 34致謝 35附錄 36附錄1梯形圖程序匯總 36

摘 要變電站自動化，也稱變電站綜合自動化，是伴隨著計算機及大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展而出現(xiàn)的，國際上在20世紀70年代末就研制出了實驗系統(tǒng)。到了90年代，計算機的性能也十分強大、穩(wěn)定，價格持續(xù)下降，并隨著計算機通信技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，變電站自動化系統(tǒng)的性能也是滿足電力系統(tǒng)運行的要求。建設和運行經(jīng)驗表明，變電站自動化系統(tǒng)可帶來節(jié)省電纜、縮小控制室面積、提高監(jiān)控水平、積累運行數(shù)據(jù)和節(jié)省人力等方面的顯著效益，現(xiàn)已成為新建變電站首選的監(jiān)控模式。在變電所中，大型變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻方式，這種冷卻方式一般采用YF型強迫油循環(huán)冷卻器冷卻，冷卻系統(tǒng)由四組散熱器組成，沿油箱周圍均對稱分布，對變壓器運行中產(chǎn)生的熱量進行冷卻。冷卻系統(tǒng)控制的傳統(tǒng)方式為繼電器控制。該控制模式線路復雜、接點接線多，存在可靠性差、維護和監(jiān)控不方便的問題。本課采用PLC為核心的風冷控制系統(tǒng)，用軟件設計代替了原來風冷系統(tǒng)的繼電器控制方式，去掉了原來龐大、復雜的硬件電路，提高了系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性。利用PLC為核心的下位機控制裝置組成一個變壓器冷卻監(jiān)控系統(tǒng)。。關鍵詞：PLC，變電站，冷卻

1緒論可編程邏輯控制器（PLC）突出的優(yōu)點是：使用方便，具有杰出的實時功能和強大的通訊能力，包含了強大的功能，使之能夠獨立地或通過網(wǎng)絡分布式系統(tǒng)輕而易舉地完成復雜的控制任務，很小的投入即能獲得最有效的自動化系統(tǒng)。PLC的體積小，結構緊湊，編程方便，梯形圖編程方式面向一般電氣技術人員，操作簡單，維修方便，易于實現(xiàn)機電一體化。中小變電站綜合自動化中的自動化設備有：可編程自動化監(jiān)控裝置、可編程變壓器自動化屏、可編程微機計量屏、可編程微機線路保護屏、可編程微機同期系統(tǒng)、可編程中央信號屏、可編程電容屏、可編程微機直流電源系統(tǒng)等均應用了PLC為其智能化單元，并且都能夠掛網(wǎng)運行，方便地實現(xiàn)遙信、遙測、遙控功能，取代了傳統(tǒng)的RTU。本文主要介紹由PLC構成的變壓器自動化部分在自動化變電站中的實現(xiàn)。在中小型變電站中，一臺變壓器及其配套設備一般包括：斷路器及操作單元、變壓器、變壓器控制屏、避雷器、差動保護屏、變壓器接地系統(tǒng)等。下面以兩種情況分別講述變壓器的自動化構成方案。。

2設計要求在變電所中，大型變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻方式，這種冷卻方式一般采用YF型強迫油循環(huán)冷卻器冷卻，冷卻系統(tǒng)由四組散熱器組成，沿油箱周圍均對稱分布，對變壓器運行中產(chǎn)生的熱量進行冷卻。冷卻系統(tǒng)控制的傳統(tǒng)方式為繼電器控制。該控制模式線路復雜、接點接線多，存在可靠性差、維護和監(jiān)控不方便的問題。本課采用PLC為核心的風冷控制系統(tǒng)，用軟件設計代替了原來風冷系統(tǒng)的繼電器控制方式，去掉了原來龐大、復雜的硬件電路，提高了系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性。利用個人計算機（PC）作為上位機，利用"組態(tài)王"軟件作為程序開發(fā)平臺，和以PLC為核心的下位機控制裝置組成一個變壓器冷卻監(jiān)控系統(tǒng)。目標和方法：PLC檢測油溫，通過變頻器控制油泵，油泵帶動由循環(huán)。在散熱能力不足時，PLC自動啟動風扇。大型變壓器冷卻監(jiān)控系統(tǒng)以PLC為下位機，以PC機為上位機進行監(jiān)控。系統(tǒng)示意圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)示意圖

3PLC硬件控制設計3.1PLC系統(tǒng)設計的基本原則（1）應最大限度地滿足機械設備和生產(chǎn)過程的控制要求；（2）確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠；（3）力求控制簡單、實用、合理；（4）系統(tǒng)應留有一定余量3.2PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和步驟1).設計的基本內(nèi)容：（1）根據(jù)被控對象的工藝擬定控制系統(tǒng)的控制功能及目標；（2）細化控制系統(tǒng)的各類技術要求；（3）選型及硬件配置；（4）編制I/O分配表，繪制PLC系統(tǒng)及其現(xiàn)場設備的接線圖；（5）依據(jù)軟件說明書，編制PLC應用程序；（6）編寫設計說明書和系統(tǒng)使用說明書、操作規(guī)則等；（7）系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和投運。2).設計的基本步驟：（1）熟悉被控對象，制定控制方案:在分析被控對象的基礎上，根據(jù)PLC的技術特點，與繼電接觸器控制系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)進行比較，優(yōu)選控制方案。（2）確定I／O點數(shù)及類型:根據(jù)被控對象，確定用戶所需的輸入、輸出設備，并確定PLC的I/O點數(shù)和類型。確定I/O點數(shù)時則要按實際I/O點數(shù)再向上附加20～30％的備用量.選擇I/O類型主要考慮：數(shù)字量／模擬量、電流容量、電壓等級、工作速度等。（3）選擇PLC機型:對于以開關量控制為主的系統(tǒng)，PLC響應時間無需考慮。一般的機型都能滿足要求。對于有模擬量控制的系統(tǒng)，特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)，則要注意PLC響應時間，根據(jù)控制的實時性要求，選擇合適的高速PLC。有時也可選用快速響應模塊和中斷輸入模塊來提高響應速度。若被控對象不僅有邏輯運算處理，同時還有算術運算，如A/D、D/A、BCD碼、PID、中斷等控制，則需選擇指令功能豐富的PLC。若控制系統(tǒng)需要進行數(shù)據(jù)傳輸通信，則應選用具有聯(lián)網(wǎng)通信功能的PLC。一般PLC都帶有通信接口如RS232、RS422、RS485，但有些PLC通信口僅能用于連接手持式編程器。(4)選擇輸入輸出設備，分配PLC的I/O地址:根據(jù)生產(chǎn)設備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕、行程開關、接觸器、電磁閥、信號燈等各種輸入輸出設備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號，列出輸入輸出設備與PLC的I/O端子的對照表，以便繪制PLC外部I/O接線圖和編制程序。(5)設計PLC應用系統(tǒng)電氣圖紙:PLC應用系統(tǒng)電氣線路圖主要包括電動機的主電路、PLC外部I／O電路圖、系統(tǒng)電源供電線路、電氣元件清單，以及電氣控制柜內(nèi)電器安裝位置圖、電氣安裝接線圖等工藝設計。(6)程序設計:根據(jù)程序設計思想，繪出程序流程框圖，然后以編程指令為基礎，畫出程序梯形圖，編寫程序注釋。(7)系統(tǒng)調(diào)試:根據(jù)電氣接線圖安裝接線，用編程工具將用戶程序輸入計算機，經(jīng)過反復編輯、編譯、下載、調(diào)試、運行，直至運行正確。(8)建立文檔3.3主電路圖主電路如圖3-1所示。圖3-1主電路圖3.4控制電路圖控制電路圖如圖3-2所示。圖3-2控制電路圖3.5PLC輸入和輸出分配輸入和輸出分配見表3-1，3-2,3-3,3-4所示表3-1數(shù)字量輸入分配表名稱內(nèi)部地址外部編號啟動I0.0SB1停止I0.1SB2自動手動I0.2SA1急停I0.3SB3風機1故障I0.4FR1風機2故障I0.5FR2風機3故障I0.6FR3風機4故障I0.7FR4油泵故障I1.0FR5手動啟動風機1I1.1SA2手動啟動風機2I1.2SA3手動啟動風機3I1.3SA4手動啟動風機4I1.4SA5手動啟動油泵I1.5SA6油箱高液位I1.6SL1油箱低液位I1.7SL2表3-2數(shù)字量輸出分配表名稱內(nèi)部地址外部編號油泵Q0.0KA1風扇1Q0.1KA2風扇2Q0.2KA3風扇3Q0.3KA4風扇4Q0.4KA5自動運行指示Q0.5HL1故障指示Q0.6HL2表3-3模擬量輸入分配表名稱內(nèi)部地址外部編號油泵溫度AIW0TT1表3-4模擬量輸出分配表名稱內(nèi)部地址外部編號油泵變頻控制AQW03.6PLC輸入和輸出接線圖圖3-3PLC輸入和輸出接線圖

4PLC軟件控制設計根據(jù)控制要求和系統(tǒng)分析，硬件電路，編寫軟件程序。4.1內(nèi)部使用地址為了方便編程和閱讀，定義了部分內(nèi)部使用內(nèi)存地址如下表4-1PLC內(nèi)部使用地址溫度顯示VD0溫度設定VD4啟動風機溫度VD8停止風機溫度VD12表4-2PID使用地址PID0_TableVB500PID0的回路表起始地址PID0_PVVD500標準化的過程變量PID0_SPVD504標準化的過程給定值PID0_OutputVD508標準化的回路輸出計算值PID0_GainVD512回路增益PID0_SampleTimeVD516采樣時間(要修改請重新運行PID向導)PID0_I_TimeVD520積分時間PID0_D_TimeVD524微分時間PID0_D_CounterVW5804.2PLC梯形圖初始化參數(shù)設定初始化，設定中斷0開啟中斷0中斷允許開機初始化開機液位設定80%賦值液位設定賦值PID參數(shù)溫度讀取，假設0-100度自動運行指示:Q0.5故障指示:Q0.6油泵:Q0.0風扇1:Q0.1風扇2:Q0.2風扇3:Q0.3風扇4:Q0.4中斷0PID參數(shù)輸入歸一化處理變成0-1.0設定值歸一化處理0-100變成0-1.0PID控制PID0_D_Counter VW580 PID0_D_Time VD524 微分時間PID0_I_Time VD520 積分時間PID0_SampleTime VD516 采樣時間(要修改請重新運行PID向導)PID0_Gain VD512 回路增益PID0_Output VD508 標準化的回路輸出計算值PID0_SP VD504 標準化的過程給定值PID0_PV VD500 標準化的過程變量PID0_Table VB500 PID0的回路表起始地址PID輸出控制4.4梯形圖程序匯總見附錄4.5語句表程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//初始化參數(shù)設定LDSM0.1LPSAR=VD4,0.0MOVR40.0,VD4LRDAR=VD8,0.0MOVR45.0,VD8LPPAR=VD12,0.0MOVR35.0,VD12Network2//初始化，//設定中斷0//開啟中斷0//中斷允許//LDSM0.1MOVB10,SMB34ATCHINT0,10ENINetwork3//網(wǎng)絡標題//開機初始化//開機液位設定80%//賦值液位設定//賦值PID參數(shù)LDSM0.1LPSAR=VD512,0.0MOVR0.26,VD512LRDAR=VD516,0.0MOVR0.1,VD516LRDAR=VD520,0.0MOVR1.5,VD520LPPAR=VD524,0.0MOVR0.0,VD524Network4//溫度讀取，假設0-100度LDSM0.0MOVWAIW0,AC0-I+6400,AC0ITDAC0,AC0DTRAC0,AC0/R25600.0,AC0MOVRAC0,VD0*R100.0,VD0Network5//自動運行指示:Q0.5LDI0.0OQ0.5ANI0.1ANI0.2ANI0.3=Q0.5Network6//故障指示:Q0.6LDI0.3OI0.4OI0.5OI0.6OI0.7OI1.0OI1.6OI1.7ASM0.5=Q0.6Network7//油泵:Q0.0LDQ0.5LDI1.5AI0.2OLDANI1.7ANI1.0=Q0.0Network8//風扇1:Q0.1LDQ0.5AR>=VD0,VD8LDI1.1AI0.2OLDAR>=VD0,VD12ANI0.4=Q0.1Network9//風扇2:Q0.2LDQ0.5AR>=VD0,VD8LDI1.2AI0.2OLDAR>=VD0,VD12ANI0.5=Q0.2Network10//風扇3:Q0.3LDQ0.5AR>=VD0,VD8LDI1.3AI0.2OLDAR>=VD0,VD12ANI0.6=Q0.3Network11//風扇4:Q0.4LDQ0.5AR>=VD0,VD8LDI1.4AI0.2OLDAR>=VD0,VD12ANI0.7=Q0.4END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCKPID0_INIT:SBR0TITLE=此POU由S7-200指令向導的PID功能創(chuàng)建。//要在用戶程序中使用此配置，請在每個掃描周期內(nèi)使用SM0.0在主程序塊中調(diào)用此子程序。此代碼配置PID0。在DB1中可以找到從VB500開始的PID回路變量表。此子程序初始化PID控制邏輯使用的變量，并啟動PID中斷程序"PID_EXE"。PID中斷程序會根據(jù)PID采樣時間被周期性調(diào)用。如需PID指令的完整說明，請參見《S7-200系統(tǒng)手冊》。注意：當PID位于手動模式時，輸出應該通過寫入一個標準化的數(shù)值(0.00至1.00)至手動輸出參數(shù)來控制，而不是直接改動輸出。這將使PID返回至自動模式時保持輸出無擾動。VAR_INPUTPV_I:INT; //過程變量輸入：范圍從0至32000Setpoint_R:REAL; //給定值輸入：范圍從0.0至100.0END_VARVAR_OUTPUTOutput:INT; //PID輸出：范圍從0至32000END_VARVARTmp_DI:DWORD;Tmp_R:REAL;END_VARBEGINNetwork1//此POU受密碼保護，不能編輯和查看。END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCKINT_0:INT0TITLE=中斷例行程序注釋BEGINNetwork1//網(wǎng)絡標題//PID參數(shù)//輸入歸一化處理//變成0-1.0LDSM0.0ITDAIW0,AC0DTRAC0,AC0-R6400.0,AC0/R25600.0,AC0MOVRAC0,VD500*R100.0,VD500Network2//設定值歸一化處理//0-100//變成0-1.0LDSM0.0MOVRVD4,VD504/R100.0,VD504Network3//PID控制////PID0_D_Counter VW580 //PID0_D_Time VD524 微分時間//PID0_I_Time VD520 積分時間//PID0_SampleTime VD516 采樣時間(要修改請重新運行PID向導)//PID0_Gain VD512 回路增益//PID0_Output VD508 標準化的回路輸出計算值//PID0_SP VD504 標準化的過程給定值//PID0_PV VD500 標準化的過程變量//PID0_Table VB500 PID0的回路表起始地址////LDQ0.0PIDVB500,0Network4//PID輸出控制LDQ0.0LPSMOVRVD508,AC0*R32000.0,AC0AR>=AC0,32000.0MOVR32000.0,AC0LRDROUNDAC0,AC0LRDDTIAC0,AC0LPPMOVWAC0,AQW0END_INTERRUPT_BLOCKINTERRUPT_BLOCKPID_EXE:INT1TITLE=此POU由S7-200指令向導的PID功能創(chuàng)建。//此中斷程序執(zhí)行PID定時中斷。此中斷子程序已附加在子程序"PID0_INIT"內(nèi)。

5結束語在老師和同學的幫助下做完了畢業(yè)設計的工作，通過這次的畢業(yè)設計，我能運用已學的知識解決我在設計中遇到的問題，使自己的動手能力和思考問題的能力得到了很大的提高。在做設計的過程中我查閱了很多的資料，并認真的閱讀這些與我的設計相關的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識的儲備量也有所增加。在做設計時，我復習了很多專業(yè)課的知識，這使得我的專業(yè)知識在離校之前得到了鞏固。整個設計通過了軟件和硬件上的調(diào)試、仿真。我想這對于自己以后的學習和工作都會有很大的幫助的。在這次設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。但是，通過這次設計我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設計過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題很不全面，自己的專業(yè)知識掌握的很不牢固，所掌握的計算機應用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學習中得到改善。而且，通過這次設計，我懂得了學習的重要性，學會了堅持和努力，這將為以后的工作、學習做出了