可编程控制器在电气模拟屏应用的可行性论证

摘要：论证可编程控制器在模拟屏的应用，实现设备多状态的指示及三表合一、声光报警和防误操作等功能。

关键词：可编程控制器 PLC 状态 电气设备 输入 输出

1 PLC的简介及组成

可编程控制器（简称为PLC）已成为当今世界一种最重要、应用最广泛的工业控制器。是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的，是专为工业环境下应用而设计的。

作为一种特殊形式的计算机控制装置，其核心是一台单板机，在单板机外围配置了相应的接口电路，在单板机中配置了监控程序。

即由两大部分组成：

①硬件：由单板机、输入输出接口电路、电源、扩展接口、编程器接口、存贮器接口、编程器组成。

②软件：由系统监控程序和用户程序两部分组成。

2 三电模拟屏的现状及利用PLC实现模拟屏信号多状态指示的总体设计思路

阳煤三电厂主控室模拟屏建厂就投入运行，电气设备所处的状态指示不明显，即只有运行、不运行两种状态指示，不能从模拟屏上真正看到设备的所处状态（运行、热备用、试验、冷备用、检修），这样只能到就地检查才能确定设备的位置。

模拟屏指示信号的取回有以下三种：

①6kV设备信号主要通过开关的起、停，带动开关辅助节点的开闭断开或接通DC220V，直接驱动光电耦合电路来控制DC24V继电器，由继电器的开、闭点接通或断开发光二极管控制回路。

②各电压互感器、PT和光带的信号由电压互感器二次回路的电压经全波整流、T型滤波后，通过光电耦合电路来控制DC24V继电器，由继电器的开、闭点接通或断开发光二极管控制回路。

③35kV设备信号主要通过开关的起、停，接通或断开DC220V直接驱动光电耦合电路来控制DC24V继电器，由继电器的开、闭点接通或断开发光二极管控制回路。见下图：

可见信号的取回都需要24V的直流继电器，如仍用传统的方式实现设备多状态的指示，至少需要90多个继电器，而且配线难度较大，这对近70多台手车开关来说，难度是相当大的。即使改造成功，对日后的维护也带来诸多不便。如采用PLC就解决了输入输出的问题了。它的所有输入输出信号全部都经过隔离，无论任何输入输出最终都是经过光电耦合或继电器将信号传入/送出。

PLC输入的两种形式：

一种直流输入，其输入器件是无源触点或传感器的集电极开路晶体管；另一种是交流输入，是将交流信号经整流、限流后再通过光耦传入CPU。

三电厂模拟屏信号涉及的电气设备众多，除各电压互感器、PT和300-2、301-3、302-3、307-3刀闸的信号仍由原回路控制，其余大部分电气设备均可利用其开关的辅助点来接通、断开直流电源，实现设备多状态信号的输入。

PLC输出接口电路的三种形式：

一种是继电器输出型，CPU接通继电器的线圈，继而吸合触点，触点与外线路构成回路；另一种是晶体管输出，它是通过光电耦合使开关晶体管通断以控制外电路；再一种就是可控制硅输出型。

对模拟屏电气设备的输出信号，均采用晶体管输出型，由PLC输出端子直接驱动发光二极管控制回路，来实现设备状态信号的输出。

以6kV手车开关为例加以说明：

将开关柜内的端子二次插头由一排改为两排，分别控制设备的试验和工作位置状态；在接地刀闸操作机构内加装行程开关，来控制设备在冷备用和检修位置的状态。其输出直接由PLC输出端子驱动发光二极管控制回路。这样，一个开关需输入4点（有一点为保护接点输入），输出5点（有两点为报警器和报警灯输出），外加一个三开三闭的直流24继电器，就可实现设备不同状态的指示。

要想实现上述功能，就必须进行程序梯形图的编写，以6kV电气设备为例：

当开关在运行状态时，开关的辅助点接通24V，分别启动外部继电器和PLC内部输入继电器，其常开触点闭合启动PLC内部输出继电器，其输出通过外部继电器的开点接通运行指示回路。

当开关在热备用状态时，开关的辅助点断开24V， PLC内部输入继电器常闭触点启动PLC内部输出继电器，其输出通过外部继电器的闭点接通热备用指示回路。

PLC电源：PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型为交流电源220V由主控室远动电源屏供电，实现供电不间断。

3 利用PLC电子模拟屏实现其他功能

PLC除能实现设备状态模拟指示功能外，还能实现以下功能：

3.1 三表合一

随着PLC进入过程控制领域，PLC处理模拟量能力、数字运算能力得到大幅度提高。将发电机电压、电流互感器的二次电压、电流整流滤波后，转换为DC0～5V，输入至PLC的模拟量输入端子上，经A/D转换后，将模拟量转换为数字信号，存入不同的寄存器，通过PLC的四则运算、带锁存的7段显示功能指令和复杂的编程，由PLC输出直接驱动7段显示器，实现发电机实时有功、无功、电压和三相电流的依次显示。

3.2 声光报警功能

当电气设备运行中发生事故跳闸后，应有声光音响信号，告知运行人员。利用PLC中的辅助继电器、定时器及计数器，通过复杂的编程，设计一个包括计数器和定时器的闪光报警电路的控制程序，由PLC输出接通事故音响和闪光回路，延时自动复归声光报警。解决了电气设备事故跳闸后不易被运行人员注意的问题。以6kV电气设备为例，程序梯形图的编写如下图：

编程如下：

3.3 通信功能

PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体。通过PLC的通讯模块、RS422K口或RS232口，实现与上位机之间的通信。将其所有元件的数据和状态由PLC送入上位机，由上位机采集这些数据，进行分析和状态监视。还可以通过专用的接口装置挂接在DCS系统上，实现在线监控。

3.4 防电气误操作功能

为了防止误操作，重要的电气设备均装设防误操作的电气闭锁。利用PLC的“逻辑与”、“逻辑或”判断功能实现电子闭锁。当出线断路器在合闸状态，PLC判断为“逻辑与”，电子闭锁出线刀闸操作机构，禁止倒闸操作；反之，出线断路器在断开状态，PLC判断为“逻辑或”，电子闭锁解除，允许出线刀闸进行倒闸操作。避免了带负荷拉刀闸的误操作，确保了人身和设备的安全。

4 结束语

PLC所具有的高可靠性、编程方便、易于使用、环境要求低及与其它装置联接方便等特点，使其在电气模拟屏的应用上具有了可操作性。其应用在电气模拟屏上所展示的上述功能对保证设备的稳定运行、提高操作安全系数上起到了重要作用并在今后企业生产的安全化、自动化、信息化发展上更加突显其本色。

参考文献：

[1]钟肇新，彭侃.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社.

[2]王永康.可编程控制器的使用[J].价值工程，2010（07）.

[3]黄干将.PLC在工业自动化控制领域中的应用及发展[J].价值工程，2010（24）.

推荐访问:可行性 论证 电气 可编程控制器 模拟