基于plc的双母线开关柜监控系统设计

基于plc的双母线开关柜监控系统设计

140.mv双熔炉典型的开关柜系统在40.5kv电压等级的开关箱中，两侧电源的电压等级相对较高。它的维护方便，供电可靠，易于长期扩张，但成本高、结构特殊、操作复杂。图1为40.5kV双母线开关柜典型的一次系统图。其中涉及联锁的部件为前上隔离开关1G、后上隔离开关2G、下隔离开关3G、断路器QF、地刀QSE及柜门。正常运行时各部件之间的操作需要满足以下顺序环节:(1)送电环节顺序:判断就地操作权限ue807五防解锁信号ue807判断地刀QSE是否分开ue807合前上隔离开关1G(或后上隔离开关2G)ue807合下隔离开关3Gue807合断路器QF。2网络控制电路PLC采集外部信号并经内部程序处理后输出信号来控制断路器的分合线圈、储能电机、隔离开关电磁锁(DSN-Y)、柜门电磁锁(DSN-DMY)等。2.1fpga控制器经分析统计,本系统共用到8个开关量输入和9个开关量输出。为满足要求,控制器采用高性能的西门子S7-200PLC(CPU224AC/DC/RLY),继电器输出方式,自带两个RS485通讯端口,一个用于连接本柜触摸屏,另一个可连接至后台计算机实现信号远传的功能。2.2系统的硬件连接根据开关柜二次原理图的设计规范,结合PLC的特殊接线方式,设计出系统的硬件接线图,分为信号输入回路(见图2)、控制和闭锁回路(见图3)。2.3ep7-micro/wlp3编程设计S7-200PLC使用专用软件STEP7-Micro/Win32进行编程设计,编程语言为简单易懂的梯形图。本系统部分梯形图程序如图4所示。3设计指纹监控图像3.1利用et等通讯接口本系统选用西门子TP277型彩色触摸屏作为人机界面。此屏具备PPI/MPI/DP/Ethernet等通讯接口,具有用于数据存储的4MB物理内存,采用标准的Windowscsv文件格式,存储后的数据文件移植方便。支持VisualBasic脚本编程功能,可以摆脱PLC编程模式的限制,能设计出功能强大的复杂程序,此功能在本系统模块操作环节的设计中起到了关键作用。3.2监控图像设计设计软件采用西门子公司WinCCflexible2008,设计的监控画面可分为主界面、历史趋势图、操作员界面3部分。3.2.1控制键、模块操作键主界面包括一次系统动态模拟图、信号指示、开关控制键、模块操作键,如图5所示。界面左侧是一次系统动态模拟图,在底部设置了对断路器进行操作的按键,在主界面右侧是操作模块设计。3.2.2历史趋势图历史趋势视图显示了在可定义的时间段内的记录值,在运行时,操作员可以改变时间段以查看期望的信息(记录的数据)。3.2.3模式4:添加添加小组为了对某些操作如分合断路器操作进行保护,防止不相关人员随意操作,在WinCCflexible中设置了操作员组,此组将权限分为管理员和一般用户。进入系统后,一般用户可监视系统的运行情况,查看各种数据,若要操作某些按键,需要在操作员界面中进行登录,操作完毕后进行注销;若要在主界面中强制操作某些按钮,会弹出登录界面,只有输入正确的用户名和密码才能够继续进行操作。3.3plc与plc的通讯TP277型触摸屏与S7-200PLC的通讯基于PPI协议。在WinCCflexible“通讯-连接”设置中建立触摸屏与PLC之间的通讯。通讯驱动程序选择“SI-MATICS7200”,接口选择IF1B,站地址缺省设置为1。在通讯同级参数中设置S7-200PLC的实际站地址,设置为2,配置文件选择PPI。在同一网络中,各站地址必须是惟一的,网络参数波特率的选择需要和PLC保持一致。4u3000旅游共锁应采用机械联锁ue807或倒线路联锁本系统基于西门子S7-200PLC和TP277触摸屏设计了40.5kV双母线开关柜的智能化监控系统,将工业自动化领域的技术应用到开关柜配电领域,加强了操作人员和开关柜设备之间的交互,实现了五防闭锁功能,拓展了监控的范围和深度,对于开关柜的智能化提出了一种新的思路。本系统设计灵活性较高,便于再次开发,经过实验证明,有着优良的特性。(2)停电环节顺序:判断就地操作权限ue807五防解锁信号ue807分断路器QFue807分下隔离开关3Gue807分前上隔离开关1G(或后上隔离开关2G)ue807合地开关QSEue807此时可开后门检修。(3)倒母线环节顺序:前提为双母线分段FL处于闭合状态且本柜断路器QF处于合闸状态,若此时1G处于合闸状态而2G处于分闸状态,倒母线时需将2G合闸后再分开1G,反之亦然。常见的联锁实现方式可分为两种,即机械联锁和电气联锁。机械联锁主要是程序锁、钥匙盒等,由于其结构简单,实现起来比较容易,技术也比较成熟,因此适合于单母线开关柜。电气联锁是将设备的辅助接点按照防误逻辑关系进行连接实现闭锁,由于其空间有限,柜内元件排列复杂,完全通过机械联锁实现起来比较困难,因此双母线开关柜使用电气联锁作为主要闭锁手段。目前电气联锁主要是通过继电器组合来设计电气闭锁回路,此种方式已应用多年,存在接线复杂、易出故障、维护不方便的缺点。为此使用