PLC在智能型低压配电系统中的应用

摘要：以某工厂低压配电监控系统为例，针对目前低压配电系统监控和管理不便、成本较高、控制复杂等问题，采用PLC控制技术，通过检测接触器及各种开关的状态来进行自动控制，再结合计算机及网络技术，配合组态监控软件，使得系统能够实现对现场工作过程的实时监控，从而实现低压配电系统的智能化、可视化管理，为低压配电控制系统的遥控、遥测、遥信提供了可靠的平台。结果表明：智能型低压配电监控系统具有人机界面友好、控制方便、过程直观等特点，有效地提高了系统的自动化水平和可靠性，方便了系统的信息化管理，合理地利用了计算机的软硬件资源，提高了工作效率。 关键词：PLC；低压配电监控系统；组态监控软件；智能化管理 1、引言 智能型低压配电系统是采用先进的计算机技术、电力电子控制技术、微电子技术以及网络通信等技术设计制造的具有运行状态和电量参数自动检测、自动控制和自动故障应急处理能力，并具有网络通信能力的高性能、高可靠性的低压配电系统。智能型低压配电系统一般由若干面通过通信网络联接的智能型低压开关柜或非智能型低压开关柜组成。现代科技的发展对低压配电系统运行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求，而计算机技术、通信技术、微电子技术的飞速发展，促使了智能化低压电气管理系统应运而生，并成为未来低压配电系统的发展趋势。把PLC应用在低压配电监控系统中，为低压配电控制系统的遥控、遥测、遥信提供了可靠的平台，提高了低压配电监控系统的智能化水平。 2、PLC概述 PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的，专为在工业环境应用而设计的一种新型工业控制器，它由于编程灵活，功能齐全而得到广泛应用。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程[1]。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。在运行时PLC以循环扫描方式来执行内部程序，每一次循环时间极短，近似于同步执行，因此能够及时响应外部变化，提高系统准确性与稳定性。现代的PLC产品集数据处理、程序控制、参数调节和数据通信为一体，可以满足对工业生产绝大多数应用场合进行监视和控制的需要。 用PLC实现中低压配电网自动化的远程终端设备（RTU）功能，能够很好地满足RTU的特有的要求：使用PLC的离散输出点来实现遥控、用PLC的模拟采样输入来实现遥测、用PLC的离散输入点来实现遥信、用PLC的通信功能来实现和主机的通信。完成这些功能，只需相应的模块再根据开关量的实际情况，对PLC进行编程即可。这种基于PLC的中低压配电网自动化的RTU实现方案具有硬件结构简单、维护方便的特点，而且如果将PLC的扩展模块连接在一起，就可以实现遥控点、遥测点、遥信点的增加。下面本文将以某工厂的低压配电监控系统为例，论述PLC在低压配电柜中的应用。 3、PLC应用 3.1、设计配电主回路 某工厂通过低压电缆将低压侧的380/220V市电，经隔离开关和断路器后引至开关柜的低压铜母线，然后由低压断路器分成若干支路，每个分支回路配置普通三相交流接触器和电流互感器，最后到单相或三相用电负载。每个配电柜共计14个三相配电回路，单个配电柜的容量约150KVA，各分支三相回路约10KW，其配电柜的配电系统图如图1所示。 3.2、选择PLC 目前国内应用的PLC品种繁多，选择合适的PLC非常关键。选择的原则是：在功能满足要求的前提下，保证使用可靠、维修方便，性价比最好。即首先需要了解配电网的基本情况、自动化的具体要求，以确定系统需要进行遥控、遥信、遥测、甚至遥调的设备，统计各处配电房需要这4种信 图1 配电柜的配电系统图 号的具体点数；接着根据配电网的规模和分布状况，确定通信方案的设计和选择；最后根据各处各种操作的点数以及所确定的通信方案，选择恰当型号的PLC来实现RTU功能。该项目选用了GE Fanuc推出的新一代控制系统Versa Max PLC，该产品为模块化结构，构成的系统可大可小，而且使用简单。所以在应用时，不但节约了设备的安装空间，而且也节省了用户的时间和费用。Versa Max既可以作为单独的PLC，又可以作为I/O组站，通过现场总线受控于其它主控设备；还可以由多台PLC组成的分布式大型控制系统，支持Modbus，DeviceNet，Profibus-DP， Ethernet，ASI，Genius总线等通信协议。 图2 接线原理框图 3.3、应用PLC 该项目每两台配电柜选用一台PLC的CPU单元，2个32路I/0模块，分别控制28个接触器的吸合，并采集接触器的吸合状态，剩余的I/O可以作为手动转换开关的状态检测、配电柜门开的检测、总电源停电或总开关跳闸的检测等。每个PLC可以通过RS-485与两个配电柜的30个EDA9033连接。PLC的接线原理框图如图2所示，当接触器的触点因故障而动作时PLC就会马上监测到输入触点的变化，从而根据程序来确定输出触点的动作。 该项目在中央控制室设计两台工业级PC机，分别作为数据库服务器和操作监控服务器，并选用GE公司的iFix Plus Unlimited Ver3.0版本作为监控软件。iFix工控组态软件是一套具有远程监控、现场数据采集、数据分析、过程可视化等功能的高性能自动化软件，它的优越性能为实现低压配电系统监控提供了可能。利用软件全真模拟PLC控制对象可以监测所编程序的正确与否和执行结果。该项目把整个厂区的低压配电系统的日常操作、管理及维护的主要工作集中在控制中心站。PLC将采集到的数据传递给计算机并通过组态软件实时显示出来，同时可以直接通过软件对PLC进行远程控制。调度系统部分的各种画面及功能模块按照显示和使用的处所驻留在本地的计算机上，在网络上流动的主要是实时生产数据和各种报警和消息。整个系统通过企业局域网的TCP/IP协议实现中央控制室与现场控制站PLC的交换数据，2台计算机和组成在逻辑意义上独立的一个功能子网。 4、结束语 结果表明采用微型计算机PLC实现继电保护和控制系统的操作，大大提高系统的自动化水平和可靠性，同时更加便于系统的集中控制和监测，方便了系统的信息化管理，大大降低成本，提高了工作的效率，具有一定的推广意义。 随着社会对自动化程度要求的不断提高，各种智能型的系统设备也不断出现，而供配电系统是一切自动化和智能型系统设备的基础。通过实际的项目案例分析，把PLC应用在低压配电监控系统，为低压配电控制系统遥控、遥测、遥信提供了可靠的平台，符合未来智能型低压配电系统的发展方向。 参考文献： [1]钟肇新、彭侃，《可编程控制器原理及应用》，广州：华南理工大学出版社 [2]何小于，夏胜金，《用组态监控软件完成的自动配方焊条制造机系统》，《电焊机》2007年08期 [3]王永华，《现代电气及可编程技术》，北京：北京航天航空大学出版社 [3]陈在平，《可编程控制器技术与应用系统设计》，北京：机械工业出版社 作者简介： 姓 名 王新会 性 别 男 出生年月 1956年11月 籍 贯 河南人 学 位 本科 职 称 工程师 电 话 0760-8882733 工作单位 广东省中山市高级技工学校 通讯地址 广东省中山市东区兴文东路72号 邮 编 528403 研究方向 PLC、自动化技术 简 历 1977年——1980年在成都科技大学电子电力工程系读书； 1981年——1991年在贵州省毕节地区水电技工学校工作； 1992年——1999年在贵州省毕节地区水利电力局工作； 2000年至今在广东省中山市高级技工学校工作。