【正文】 器 IDL(或 ZDL)斷開(kāi)，內(nèi)橋斷路器 3DL 自動(dòng)投入。 備用電源自動(dòng)投入裝置的要求 (1)當(dāng)工作母線上的電壓低于設(shè)定的無(wú)壓定值 ,且持續(xù)時(shí)間大于時(shí)間定值時(shí) ,備自投裝置方可啟備自投的時(shí)間定值應(yīng)與相關(guān)的保護(hù)及重合閘的時(shí)間定值相 配合。 3 (2)備用電源的電壓工作于正常范圍 ,備用設(shè)備處于正常的準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí) ,備自投裝置方可動(dòng)作 ,否則應(yīng)予以閉鎖。 圖 工藝 流程圖 (3)必須在斷開(kāi)工作電源的斷路器之后 ,備自投裝置方可動(dòng)作。工作電源消失后 ,不管其進(jìn)線斷路器是否已被斷開(kāi) ,備自投裝置在啟動(dòng)延時(shí)到達(dá)以后總是先跳該斷路器 ,確認(rèn)該斷路器在跳位后 ,方能合備用電源的斷路器。 (4)人工切除工作電源時(shí) ,備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作。 (5)避免備用電源合于永久性故障狀態(tài)。 (6)備自投裝置只允許動(dòng)作一次。以往傳統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入裝置通過(guò)裝置內(nèi)部電容器的充放電過(guò)程來(lái)保證只動(dòng)作一次。在此仍引用充放電這一概念 ,只是通過(guò)軟件進(jìn)行邏輯判斷以實(shí)現(xiàn)備自投充放電。充電條件表示備自投條件滿足 ,放電條件表示備自投條件不滿足。 檢查線路 2 是否正常工作 PLC 停止 手動(dòng) 自投自復(fù) 自投不復(fù) 決定 QF QF2 的斷開(kāi)或閉合 4 技術(shù)綜述 傳統(tǒng)的 BZT 裝置是由電磁型、晶體管或集成電路型的電壓繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成，其功能單一，對(duì)不同的一次系統(tǒng)接線方式適應(yīng)性差且可靠性低。據(jù)網(wǎng)上調(diào)查：十個(gè)廠用電系統(tǒng) BZT 裝置自投情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在四十一次工作電源失電故障中，就有二十四次備用電源未能自投成功，占全部失電次數(shù)的 %，其中有七次是 BZT 裝置失靈造成。本文針對(duì)常規(guī) BZT 裝置存在的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了以 PLC 為核心的備用電源自動(dòng)投入裝置，該裝置充分發(fā)揮了 PLC 的智能化優(yōu)勢(shì)，功能強(qiáng)，使用靈活，維護(hù)方便，動(dòng)作定值采用全部數(shù)字化給定，進(jìn)一步提高了BZT 裝置的適用性和可靠性。 5 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 備用電源自動(dòng)投入的控制原理 根據(jù)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求，以圖 為例，對(duì)其控制原理作進(jìn)一步分析 ：正常運(yùn)行時(shí)，有 兩 種情況，分別為線路 1 運(yùn)行（ QK1 閉合）、線路 2備用（ QK2 斷開(kāi)）和線路 2 運(yùn)行、線路 1 備用。 表 采樣信號(hào)變量表 6 CPU226型的 PLC 來(lái)控制 運(yùn)行的 雙路電源自動(dòng)投入裝置實(shí)現(xiàn)相互備用 主要工作集中在以下幾方面 : (1)當(dāng)工作母線上的電壓低于設(shè)定的無(wú)壓定值 ,且持續(xù)時(shí)間大于時(shí)間定值時(shí) ,備自投裝置方可啟備自投的時(shí)間定值應(yīng)與相關(guān)的保護(hù)及重合閘的時(shí)間定值相配合。 (2)備用電源的電壓工 作于正常范圍 ,備用設(shè)備處于正常的準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí) ,備自投裝置方可動(dòng)作 ,否則應(yīng)予以閉鎖。 (3)必須在斷開(kāi)工作電源的斷路器之后 ,備自投裝置方可動(dòng)作。工作電源消失后 ,不管其進(jìn)線斷路器是否已被斷開(kāi) ,備自投裝置在啟動(dòng)延時(shí)到達(dá)以后總是先跳該斷路器 ,確認(rèn)該斷路器在跳位后 ,方能合備用電源的斷路器。 (4)人工切除工作電源時(shí) ,備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作。 (5)避免備用電源合于永久性故障狀態(tài)。 7 (6)備自投裝置只允許動(dòng)作一次。以往傳統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入裝置通過(guò)裝置內(nèi)部電容器的充放電過(guò)程來(lái)保證只動(dòng)作一次。在此仍引用充放電這 一概念 ,只是通過(guò)軟件進(jìn)行邏輯判斷以實(shí)現(xiàn)備自投充放電。充電條件表示備自投條件滿足 ,放電條件表示備自投條件不滿足。 圖 采樣信號(hào) 介紹 如表 ， PLC 控制的雙路電源自動(dòng)投入裝置共用了 26 個(gè)采樣信號(hào)，分別是從低壓斷路器、過(guò)壓繼電器、欠 壓繼電器和中間繼電器采來(lái)的信號(hào) 。 控制信號(hào)有四個(gè)分別是 QF QF2 的分離與閉合信號(hào)。 備自投裝置控制系統(tǒng)的組成 備自投控制系統(tǒng)是以 PLC 為核心 ，其采樣信號(hào)通過(guò)過(guò)壓繼電器、欠壓 繼電器、中間繼電器以及手動(dòng)開(kāi)關(guān)和斷路器上自帶的觸點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)的 輸出是通過(guò)燈和繼電器來(lái)顯示 和控制線路。該系統(tǒng)的流程圖如圖 。初始狀態(tài) 是 CPU 內(nèi)部中間變量和暫存指令的地址都為 0。系統(tǒng)復(fù)位是整個(gè)系統(tǒng)準(zhǔn)備運(yùn)行的前提，是 PLC已經(jīng)投入到了控制系統(tǒng)中了，系統(tǒng)的操作方式大致分為兩 種，分別是手動(dòng)控制和8 自動(dòng)控制，其中自動(dòng)控制有分為自投自復(fù)和自投不復(fù) 。主 /備用切換：當(dāng)主電路或備用電路中的任意一路發(fā)現(xiàn)故障，主備電路互為備用。 第三章 硬件 介紹 的發(fā)展歷史 本世紀(jì) 60 年代 ,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始用于工控領(lǐng)域 ,但由于技術(shù)復(fù)雜、編程不便、價(jià)格昂貴等原因 ,未能廣泛應(yīng)用。 1969 年美國(guó)最大的汽車制造商 通用汽車公司 (GM) ,為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新 ,設(shè)想把計(jì)算機(jī)通用、靈活的優(yōu)點(diǎn)和繼電器系統(tǒng)的簡(jiǎn)單、易懂、操作方便、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)制造一種通用的控制裝置 ,并把計(jì)算機(jī)編程的方式加以簡(jiǎn)化 ,用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的自然語(yǔ)言進(jìn)行編程 ,使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用。這就是 PLC問(wèn)世前的設(shè)想。美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)研制出了第一臺(tái) PLC,在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配線上試用成功。從那時(shí)起 ,各個(gè)公司都相繼朝著 PLC 實(shí)用化階段發(fā)展。在美國(guó) PLC 的影響下 ,歐洲各國(guó) 相繼投入力量研制 PLC,日本由于本國(guó)集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,使 PLC 的集成度進(jìn)一步提高。 70 年代中期 , PLC 進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段 ,美、日、德等一些廠家開(kāi)始采用微處理器 (MPU)作為 PLC 的中央處理單元 (CPU)來(lái)擴(kuò)大功能、提高可靠性、增加靈活性 ,且比較經(jīng)濟(jì)。 1977 年底美國(guó) MO2TOROLA 公司研制成一位微處理器 MC14500 芯片 ,于是很快出現(xiàn)了一位機(jī) PLC。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,編程容易 ,具有較強(qiáng)抗干擾能力 ,因而很快取代了矩陣式順序控制器 ,推動(dòng)了 PLC的普及和發(fā)展。 70年代末 PLC技術(shù)進(jìn)入成熟階段。十六位微處理器和 51 系列單片機(jī)相繼問(wèn)世 ,使 PLC 向大規(guī)模、高速度、高性能方面發(fā)展 ,形成了各個(gè)系列的產(chǎn)品。同時(shí)出現(xiàn)了緊湊型、低價(jià)格的新一代產(chǎn)品和多種不同性能的分布網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。此時(shí)面向工程技術(shù)人員的 PLC 語(yǔ)言也發(fā)展成熟 ,出現(xiàn)了工藝人員使用的圖形語(yǔ)言。在功能上 PLC 已可以完全取代傳統(tǒng)的邏輯控制裝置、模擬控制裝置和小型的 DDC 控制系統(tǒng) ,應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。 80 年代中期世界上已有近百個(gè)廠家 ,二百多種系列機(jī)型。 PLC 儼然成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。 90 年代 PLC 發(fā)展更為迅猛 ,各個(gè)公司在進(jìn)一步完善自己原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上 ,不斷開(kāi)發(fā)出新的系列產(chǎn)品和增強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)功能。 PLC 軟件不斷向前發(fā)展 ,與計(jì)算機(jī)連接更加方便完善。 可編程邏輯控制器的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)目前 ,全世界約有 PLC 生產(chǎn)9 廠家約 200 家 ,生產(chǎn) 300 多個(gè)品種。全球 PLC 發(fā)運(yùn)件數(shù) 1998 年為 1456 萬(wàn)件 ,1999 年為 1620 萬(wàn)件 , 2021 年達(dá)到 1778 萬(wàn)件。在 2021 年發(fā)運(yùn)的 PLC 中 , 按最終用戶分 :汽車占 23% , 糧食加工占 16. 4%，化學(xué)藥品占 %，金屬、礦山占 %， 紙漿、造 紙占 %,其他占 % 。而且隨著 PLC 與 IPC、 DCS集成 PLC、 IPC DCS ,逐漸成為占自動(dòng)化裝置及過(guò)程控制系統(tǒng)最大 PLC 市場(chǎng)份額的產(chǎn)品。 2021 年 PLC 的銷售額在控制市場(chǎng)份額中超過(guò) 50% 。在全球 PLC 制造商中 ,根 據(jù)美國(guó) Automation Research Corp (ARC)調(diào)查 ,世界 PLC 領(lǐng)導(dǎo)廠家的五霸為 Siemens(西門(mén)子 )公司、 Allen Bradley(A B)公司、 Schneider(施耐德 )公司、 Mitsubishi(三菱 )公司和 Omron(歐 姆龍 )公司 ,他們的銷售額約占全球總銷售額的三分之二 。從西門(mén)子公司的 SMI ATIC S7 400 的性能可對(duì)世界領(lǐng)先PLC 窺見(jiàn)一斑 : SMI ATIC S7 400 是匣式封裝模塊 ,可卡在導(dǎo)軌上安裝 ,由 I/O總線和通信總線建立電氣連接 ,模塊可在工作或加電時(shí)替換或插拔 ,可快速安裝維護(hù) ,修改方便 ,其主要性能有 : (1)CPU 存儲(chǔ)器容量 64K 字節(jié) ,可擴(kuò)展到 1. 6M 字節(jié)。 (2)位和字處理速度 80ns 至 200ns。 (3)最高系統(tǒng)計(jì)算能力可以有 4 個(gè) CPU 同時(shí)計(jì)算。 (4)強(qiáng)大的擴(kuò)展能力 S7 400 中央控制器最多能連接 21 個(gè)擴(kuò)展單元。 (5)每個(gè) CPU 上多點(diǎn)接口 (MPI) 能力 ,可同時(shí)連接編程裝置、操作員接口系統(tǒng)等等。 (6)CPU 上的 SINEC L2 DP 附加有分散 u0 的集成性能。 (7)提供與計(jì)算機(jī)和其它 Siemens 產(chǎn)品或系統(tǒng)的連接接口。 (8)高可靠性 ,完善的自診斷和清除故障功能。 我國(guó)的 PLC 生產(chǎn)目前也有一定的發(fā)展。小型 PLC 已批量生產(chǎn) 。中型 PLC已有產(chǎn)品 。大型 PLC 已經(jīng)開(kāi)始研制。但是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率還不超過(guò) 10%。而且國(guó)產(chǎn) PLC 許多 仍停留在全套引進(jìn)或以仿制為主的階段上。對(duì)于國(guó)內(nèi) PLC 發(fā)展情況的認(rèn)識(shí) ,可以從江蘇嘉華實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的 dH120 系列產(chǎn)品窺見(jiàn)一斑 ,其主要性能有 : (1)輸入輸出從 20 點(diǎn)到 120 點(diǎn)任意配置。 (2)內(nèi)置 32 個(gè)定時(shí)器、 31 個(gè)計(jì)數(shù)器、幾百個(gè)中間繼電器和數(shù)據(jù)寄存器 ,可方便10 地完成邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制、高速計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理、模擬量控制等功能。 (3)編程簡(jiǎn)便 ,108 條指令功能齊全。 (4)DIN 標(biāo)準(zhǔn)卡槽安裝 ,可拆端子排接線。 (5)高可靠性 ,強(qiáng)抗干擾 ,可用于各種工業(yè)環(huán)境。 總體來(lái)說(shuō) ,國(guó)產(chǎn) PLC 的發(fā)展有一定的基礎(chǔ)。但從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看 ,我國(guó)自主研制及引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的 PLC 大都屬于中低檔產(chǎn)品 ,至今沒(méi)有形成主流產(chǎn)品和完整的系列產(chǎn)品。因此 ,我國(guó) PLC 的完全產(chǎn)業(yè)化還有一段很長(zhǎng)的路要走。 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來(lái)愈高的需求 ,可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展 ,其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將 PLC 理解為開(kāi)關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去 , PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要 ,而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體 ,其功能也日趨完善。今后 , PLC 將主要朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展 :一是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展 。另是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。 PLC 總的發(fā)展趨勢(shì)如下 : (1)可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化 一種自動(dòng)化產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力主要在于其滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量 ,另一方面也保證了各個(gè)廠家產(chǎn)品的互相兼容。所以可編程技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化勢(shì)在必行。 (2)CPU處理速度進(jìn)一步加快將來(lái)會(huì)使用 64位 RISC芯片 ,實(shí)現(xiàn)多 CPU并行處理或分時(shí)處理或分任務(wù)處理 ,實(shí)現(xiàn)各種模塊智能化 ,且部分系統(tǒng)程序用門(mén)陣列電路固化。這樣 PLC 執(zhí)行指令的速 度將達(dá)到納秒級(jí)。 (3)可編程控制技術(shù)的智能化提高一個(gè)系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì) ,在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。 (4)向集成化、通訊化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展由于控制內(nèi)容的復(fù)雜化和高難度化 , PLC 將與 PC 集成 ,與 DCS 集成 ,與 PID 集成。網(wǎng)絡(luò)化和強(qiáng)化通信能力也是 PLC 的重要發(fā)展方向 ,尤其是以 PC為基礎(chǔ)的控制產(chǎn)品增長(zhǎng)率不斷加快。 PLC與 PC集成 ,即將計(jì)算機(jī)、 PLC 及操作人員的人機(jī)接口結(jié)合在一起 ,使 PLC 能利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源 ,而計(jì)算機(jī)能和 PLC 的模塊交互存取數(shù)據(jù)。以 PC 機(jī) 為基礎(chǔ)的控制方法使得用戶編程更加方便 ,而且提供開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu) ,用戶可以根據(jù)需要選擇11 各類、各廠家的 PLC 或 I/O 設(shè)備進(jìn)行互聯(lián) ,從而可以降低生成成本和提高生產(chǎn)率。 (5)控制系統(tǒng)分散化根據(jù)分散控制、集中管理的原則 , PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 模塊將直接安裝在控制現(xiàn)場(chǎng) ,通過(guò)通信電纜或光纖與主 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這樣使控制更有效 ,系統(tǒng)更可靠。 (6) PLC 的新進(jìn)展 PLC 計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的迅速發(fā)展 ,推動(dòng)了自動(dòng)控制技術(shù)又取得了一系列新的進(jìn)展。目前有許多工業(yè)用自動(dòng)控制產(chǎn)品、機(jī)電一體化產(chǎn)品開(kāi)始轉(zhuǎn)向 以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的控制方式 ,這就是軟 PLC。軟 PLC 實(shí)際利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng) PLC 的功能 ,它最大的優(yōu)勢(shì)是具備柔性擴(kuò)展能力 ,用戶可以選擇不同廠家生產(chǎn)的各種硬件產(chǎn)品 ,充分利用每一軟件的最佳特性 ,組成最佳的控制系統(tǒng)。同時(shí)與硬件的連接也十分方便。有很多的 I/O 卡可以直接內(nèi)連接到 計(jì)算機(jī)總線上。從而在軟、硬件兩方面可以達(dá)到工控機(jī)和 PLC