S7-200 PLC在变电站变压器自动化中的应用

PLC在变电站变压器自动化中的应用PAGE2XXX学院XXX系毕业设计报告课题名称PLC在变电站变压器自动化中的应用作者 专业班级学号班指导教师20XX年11月

目录摘 要 31绪论 42设计要求 53PLC硬件控制设计 73.1PLC系统设计的基本原则 73.2PLC控制系统设计的基本内容和步骤 73.3主电路图 83.4控制电路图 93.5PLC输入和输出分配 103.6PLC输入和输出接线图 114PLC软件控制设计 124.1内部使用地址 124.2PLC梯形图 124.4梯形图程序汇总 254.5语句表程序 255结束语 33参考文献 34致谢 35附录 36附录1梯形图程序汇总 36

摘 要变电站自动化，也称变电站综合自动化，是伴随着计算机及大规模集成电路技术的发展而出现的，国际上在20世纪70年代末就研制出了实验系统。到了90年代，计算机的性能也十分强大、稳定，价格持续下降，并随着计算机通信技术和网络技术的发展，变电站自动化系统的性能也是满足电力系统运行的要求。建设和运行经验表明，变电站自动化系统可带来节省电缆、缩小控制室面积、提高监控水平、积累运行数据和节省人力等方面的显著效益，现已成为新建变电站首选的监控模式。在变电所中，大型变压器一般采用强迫油循环风冷却方式，这种冷却方式一般采用YF型强迫油循环冷却器冷却，冷却系统由四组散热器组成，沿油箱周围均对称分布，对变压器运行中产生的热量进行冷却。冷却系统控制的传统方式为继电器控制。该控制模式线路复杂、接点接线多，存在可靠性差、维护和监控不方便的问题。本课采用PLC为核心的风冷控制系统，用软件设计代替了原来风冷系统的继电器控制方式，去掉了原来庞大、复杂的硬件电路，提高了系统的系统可靠性。利用PLC为核心的下位机控制装置组成一个变压器冷却监控系统。。关键词：PLC，变电站，冷却

1绪论可编程逻辑控制器（PLC）突出的优点是：使用方便，具有杰出的实时功能和强大的通讯能力，包含了强大的功能，使之能够独立地或通过网络分布式系统轻而易举地完成复杂的控制任务，很小的投入即能获得最有效的自动化系统。PLC的体积小，结构紧凑，编程方便，梯形图编程方式面向一般电气技术人员，操作简单，维修方便，易于实现机电一体化。中小变电站综合自动化中的自动化设备有：可编程自动化监控装置、可编程变压器自动化屏、可编程微机计量屏、可编程微机线路保护屏、可编程微机同期系统、可编程中央信号屏、可编程电容屏、可编程微机直流电源系统等均应用了PLC为其智能化单元，并且都能够挂网运行，方便地实现遥信、遥测、遥控功能，取代了传统的RTU。本文主要介绍由PLC构成的变压器自动化部分在自动化变电站中的实现。在中小型变电站中，一台变压器及其配套设备一般包括：断路器及操作单元、变压器、变压器控制屏、避雷器、差动保护屏、变压器接地系统等。下面以两种情况分别讲述变压器的自动化构成方案。。

2设计要求在变电所中，大型变压器一般采用强迫油循环风冷却方式，这种冷却方式一般采用YF型强迫油循环冷却器冷却，冷却系统由四组散热器组成，沿油箱周围均对称分布，对变压器运行中产生的热量进行冷却。冷却系统控制的传统方式为继电器控制。该控制模式线路复杂、接点接线多，存在可靠性差、维护和监控不方便的问题。本课采用PLC为核心的风冷控制系统，用软件设计代替了原来风冷系统的继电器控制方式，去掉了原来庞大、复杂的硬件电路，提高了系统的系统可靠性。利用个人计算机（PC）作为上位机，利用"组态王"软件作为程序开发平台，和以PLC为核心的下位机控制装置组成一个变压器冷却监控系统。目标和方法：PLC检测油温，通过变频器控制油泵，油泵带动由循环。在散热能力不足时，PLC自动启动风扇。大型变压器冷却监控系统以PLC为下位机，以PC机为上位机进行监控。系统示意图如图2-1所示。图2-1系统示意图

3PLC硬件控制设计3.1PLC系统设计的基本原则（1）应最大限度地满足机械设备和生产过程的控制要求；（2）确保控制系统安全可靠；（3）力求控制简单、实用、合理；（4）系统应留有一定余量3.2PLC控制系统设计的基本内容和步骤1).设计的基本内容：（1）根据被控对象的工艺拟定控制系统的控制功能及目标；（2）细化控制系统的各类技术要求；（3）选型及硬件配置；（4）编制I/O分配表，绘制PLC系统及其现场设备的接线图；（5）依据软件说明书，编制PLC应用程序；（6）编写设计说明书和系统使用说明书、操作规则等；（7）系统的安装、调试和投运。2).设计的基本步骤：（1）熟悉被控对象，制定控制方案:在分析被控对象的基础上，根据PLC的技术特点，与继电接触器控制系统、DCS系统、微机控制系统进行比较，优选控制方案。（2）确定I／O点数及类型:根据被控对象，确定用户所需的输入、输出设备，并确定PLC的I/O点数和类型。确定I/O点数时则要按实际I/O点数再向上附加20～30％的备用量.选择I/O类型主要考虑：数字量／模拟量、电流容量、电压等级、工作速度等。（3）选择PLC机型:对于以开关量控制为主的系统，PLC响应时间无需考虑。一般的机型都能满足要求。对于有模拟量控制的系统，特别是闭环控制系统，则要注意PLC响应时间，根据控制的实时性要求，选择合适的高速PLC。有时也可选用快速响应模块和中断输入模块来提高响应速度。若被控对象不仅有逻辑运算处理，同时还有算术运算，如A/D、D/A、BCD码、PID、中断等控制，则需选择指令功能丰富的PLC。若控制系统需要进行数据传输通信，则应选用具有联网通信功能的PLC。一般PLC都带有通信接口如RS232、RS422、RS485，但有些PLC通信口仅能用于连接手持式编程器。(4)选择输入输出设备，分配PLC的I/O地址:根据生产设备现场需要，确定控制按钮、行程开关、接触器、电磁阀、信号灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量；根据所选的PLC的型号，列出输入输出设备与PLC的I/O端子的对照表，以便绘制PLC外部I/O接线图和编制程序。(5)设计PLC应用系统电气图纸:PLC应用系统电气线路图主要包括电动机的主电路、PLC外部I／O电路图、系统电源供电线路、电气元件清单，以及电气控制柜内电器安装位置图、电气安装接线图等工艺设计。(6)程序设计:根据程序设计思想，绘出程序流程框图，然后以编程指令为基础，画出程序梯形图，编写程序注释。(7)系统调试:根据电气接线图安装接线，用编程工具将用户程序输入计算机，经过反复编辑、编译、下载、调试、运行，直至运行正确。(8)建立文档3.3主电路图主电路如图3-1所示。图3-1主电路图3.4控制电路图控制电路图如图3-2所示。图3-2控制电路图3.5PLC输入和输出分配输入和输出分配见表3-1，3-2,3-3,3-4所示表3-1数字量输入分配表名称内部地址外部编号启动I0.0SB1停止I0.1SB2自动手动I0.2SA1急停I0.3SB3风机1故障I0.4FR1风机2故障I0.5FR2风机3故障I0.6FR3风机4故障I0.7FR4油泵故障I1.0FR5手动启动风机1I1.1SA2手动启动风机2I1.2SA3手动启动风机3I1.3SA4手动启动风机4I1.4SA5手动启动油泵I1.5SA6油箱高液位I1.6SL1油箱低液位I1.7SL2表3-2数字量输出分配表名称内部地址外部编号油泵Q0.0KA1风扇1Q0.1KA2风扇2Q0.2KA3风扇3Q0.3KA4风扇4Q0.4KA5自动运行指示Q0.5HL1故障指示Q0.6HL2表3-3模拟量输入分配表名称内部地址外部编号油泵温度AIW0TT1表3-4模拟量输出分配表名称内部地址外部编号油泵变频控制AQW03.6PLC输入和输出接线图图3-3PLC输入和输出接线图

4PLC软件控制设计根据控制要求和系统分析，硬件电路，编写软件程序。4.1内部使用地址为了方便编程和阅读，定义了部分内部使用内存地址如下表4-1PLC内部使用地址温度显示VD0温度设定VD4启动风机温度VD8停止风机温度VD12表4-2PID使用地址PID0_TableVB500PID0的回路表起始地址PID0_PVVD500标准化的过程变量PID0_SPVD504标准化的过程给定值PID0_OutputVD508标准化的回路输出计算值PID0_GainVD512回路增益PID0_SampleTimeVD516采样时间(要修改请重新运行PID向导)PID0_I_TimeVD520积分时间PID0_D_TimeVD524微分时间PID0_D_CounterVW5804.2PLC梯形图初始化参数设定初始化，设定中断0开启中断0中断允许开机初始化开机液位设定80%赋值液位设定赋值PID参数温度读取，假设0-100度自动运行指示:Q0.5故障指示:Q0.6油泵:Q0.0风扇1:Q0.1风扇2:Q0.2风扇3:Q0.3风扇4:Q0.4中断0PID参数输入归一化处理变成0-1.0设定值归一化处理0-100变成0-1.0PID控制PID0_D_Counter VW580 PID0_D_Time VD524 微分时间PID0_I_Time VD520 积分时间PID0_SampleTime VD516 采样时间(要修改请重新运行PID向导)PID0_Gain VD512 回路增益PID0_Output VD508 标准化的回路输出计算值PID0_SP VD504 标准化的过程给定值PID0_PV VD500 标准化的过程变量PID0_Table VB500 PID0的回路表起始地址PID输出控制4.4梯形图程序汇总见附录4.5语句表程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//初始化参数设定LDSM0.1LPSAR=VD4,0.0MOVR40.0,VD4LRDAR=VD8,0.0MOVR45.0,VD8LPPAR=VD12,0.0MOVR35.0,VD12Network2//初始化，//设定中断0//开启中断0//中断允许//LDSM0.1MOVB10,SMB34ATCHINT0,10ENINetwork3//网络标题//开机初始化//开机液位设定80%//赋值液位设定//赋值PID参数LDSM0.1LPSAR=VD512,0.0MOVR0.26,VD512LRDAR=VD516,0.0MOVR0.1,VD516LRDAR=VD520,0.0MOVR1.5,VD520LPPAR=VD524,0.0MOVR0.0,VD524Network4//温度读取，假设0-100度LDSM0.0MOVWAIW0,AC0-I+6400,AC0ITDAC0,AC0DTRAC0,AC0/R25600.0,AC0MOVRAC0,VD0*R100.0,VD0Network5//自动运行指示: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//风扇1:Q0.1LDQ0.5AR>=VD0,VD8LDI1.1AI0.2OLDAR>=VD0,VD12ANI0.4=Q0.1Network9//风扇2:Q0.2LDQ0.5AR>=VD0,VD8LDI1.2AI0.2OLDAR>=VD0,VD12ANI0.5=Q0.2Network10//风扇3:Q0.3LDQ0.5AR>=VD0,VD8LDI1.3AI0.2OLDAR>=VD0,VD12ANI0.6=Q0.3Network11//风扇4:Q0.4LDQ0.5AR>=VD0,VD8LDI1.4AI0.2OLDAR>=VD0,VD12ANI0.7=Q0.4END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCKPID0_INIT:SBR0TITLE=此POU由S7-200指令向导的PID功能创建。//要在用户程序中使用此配置，请在每个扫描周期内使用SM0.0在主程序块中调用此子程序。此代码配置PID0。在DB1中可以找到从VB500开始的PID回路变量表。此子程序初始化PID控制逻辑使用的变量，并启动PID中断程序"PID_EXE"。PID中断程序会根据PID采样时间被周期性调用。如需PID指令的完整说明，请参见《S7-200系统手册》。注意：当PID位于手动模式时，输出应该通过写入一个标准化的数值(0.00至1.00)至手动输出参数来控制，而不是直接改动输出。这将使PID返回至自动模式时保持输出无扰动。VAR_INPUTPV_I:INT; //过程变量输入：范围从0至32000Setpoint_R:REAL; //给定值输入：范围从0.0至100.0END_VARVAR_OUTPUTOutput:INT; //PID输出：范围从0至32000END_VARVARTmp_DI:DWORD;Tmp_R:REAL;END_VARBEGINNetwork1//此POU受密码保护，不能编辑和查看。END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCKINT_0:INT0TITLE=中断例行程序注释BEGINNetwork1//网络标题//PID参数//输入归一化处理//变成0-1.0LDSM0.0ITDAIW0,AC0DTRAC0,AC0-R6400.0,AC0/R25600.0,AC0MOVRAC0,VD500*R100.0,VD500Network2//设定值归一化处理//0-100//变成0-1.0LDSM0.0MOVRVD4,VD504/R100.0,VD504Network3//PID控制////PID0_D_Counter VW580 //PID0_D_Time VD524 微分时间//PID0_I_Time VD520 积分时间//PID0_SampleTime VD516 采样时间(要修改请重新运行PID向导)//PID0_Gain VD512 回路增益//PID0_Output VD508 标准化的回路输出计算值//PID0_SP VD504 标准化的过程给定值//PID0_PV VD500 标准化的过程变量//PID0_Table VB500 PID0的回路表起始地址////LDQ0.0PIDVB500,0Network4//PID输出控制LDQ0.0LPSMOVRVD508,AC0*R32000.0,AC0AR>=AC0,32000.0MOVR32000.0,AC0LRDROUNDAC0,AC0LRDDTIAC0,AC0LPPMOVWAC0,AQW0END_INTERRUPT_BLOCKINTERRUPT_BLOCKPID_EXE:INT1TITLE=此POU由S7-200指令向导的PID功能创建。//此中断程序执行PID定时中断。此中断子程序已附加在子程序"PID0_INIT"内。

5结束语在老师和同学的帮助下做完了毕业设计的工作，通过这次的毕业设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高。在做设计的过程中我查阅了很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。在做设计时，我复习了很多专业课的知识，这使得我的专业知识在离校之前得到了巩固。整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的工作、学习做出了