【正文】 4 ＝ 3 2 m A8 * 9 ＝ 7 2 m A1 6 * 4 ＝ 6 4 m A1 0 * 9 ＝ 9 0 m A1 4 * 4 ＝ 5 6 m A5 V 直 流6 6 0 m A減 去 以 下 電 源 需 求5 V 直 流7 0 m A4 0 m A8 0 m A2 4 V 直 流2 8 0 m A減 去 以 下 電 源 需 求2 4 V 直 流 從表中電源計算可以看出，裝置需要額外提供 24V 直流電源，需加裝直流電源后系統(tǒng)才能正常工作。 (4)從電源和帶負(fù)載能力方面考慮。變壓器冷卻控制裝置安裝地點電磁環(huán)境復(fù)雜，對設(shè)備的安全可靠性提出了更高的要求。我們綜合考慮控制功能、存儲容量和輸入 /輸出點數(shù)、電源和帶負(fù)載能力、安全可靠性方面及安裝使用等各個方面，選用 S7－ 200 型 PLC 作為控制裝置的控制器，能從各個方面滿足我們的控制要求。電源各相均正常時小型繼電器 1YJ、 2YJ 和 3YJ 的常開觸點都閉合，中間繼電器1ZJ 的線圈勵磁， 1ZJ 常開觸點閉合； 1ZJ 的常開觸點連接可編程序控制的輸入端，送入電源狀態(tài)信號。接觸器的 A4 為“分閘”輸入， A2 為“合閘”輸入，“分閘”輸入具有更高的優(yōu)先級，即兩輸入端都為有效 狀態(tài)時，斷路器優(yōu)先執(zhí)行“分閘”動作。同理 1JC 的常閉輔助觸點和 串聯(lián)接入 2JC 的“合閘”輸入端可以防止電源同時投入的情況發(fā)生。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 中間繼電器 3ZJ 的勵磁線圈連接到凝露監(jiān)控器的“凝露負(fù)載”輸出，當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到設(shè)定 值時，“凝露負(fù)載”輸出接通，中間繼電器 3ZJ 勵磁，其常開觸點連接到可編程序控制器的輸入，為可編程序控制器提供凝露信號。 冷卻器電動機保護控制電氣接線 文設(shè)計的冷卻控制裝置可以控制 8 組冷卻器，每組冷卻器由 3 個風(fēng)扇和 1 個潛油泵組成。 1BC 為控制風(fēng)冷卻器投 /切的接觸器，它的勵磁線圈連接可編程序控制器的輸出，可以接受可編程序控制器的控制指令，控制冷卻器投切 [40]。其余左側(cè)端子分別連接交流和直流電源如圖所示；右側(cè)端子 10 連接 PLC 控制接觸器輸出電源側(cè)，端子 11 連接手動 控制冷卻器按鈕； 30 連接 PLC 的“自動”輸入， 31 連接 PLC 的“手動”輸入；剩余的右側(cè)端子連接 PLC 的故障輸出電源側(cè)。輸入 ～ 分別連接電 源“主”、“輔”選擇開關(guān)、中間繼電器 1ZJ 和 2ZJ 的常開觸點、斷路器 1JC 和 2JC 的輔助觸點。輸入 、 、 分別連接 3 個溫度繼電器 1WJ、 2WJ、 3WJ 的常開觸點，指示變壓器的頂層油溫，其中溫度繼電器 1WJ 整定為切除冷卻器溫度閾值，溫度繼電器 2WJ 整定為投入冷卻器溫度閾值，溫度繼電器 3WJ 整定為“告警”溫度。接觸器勵磁線圈的電源端通過開關(guān)還連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的 1X4 2X41 和 3X41，處于“手動”操作模式下，為勵磁線圈提供電源，可以通過按鈕開關(guān)手動的投切冷卻器。 冷卻控制裝置能控制 8組冷卻器， 8組冷卻器的油流繼電器 1LJ～ 8LJ的常開觸點連接 24V直流電源和 EM223 的輸入 ～ 。同時該組信號燈與 EM222 的輸出配合可以確定是哪一組冷卻器出現(xiàn)何種故障[7]。 輸入 ～ 分別連接 8 組自動空氣開關(guān) 1ZK～ 8ZK 常開輔助觸點的一端，空氣開 關(guān)輔助觸點的另一端連接 24V 直流電源。 通訊連接 冷卻控制裝置 采用自由口通訊，自由口通訊是建立在可編程序控制器 RS485 硬件基礎(chǔ)上的一種通訊方式。采用 4 線通信，傳輸距離在 9600bps 時為 1000 米、性能穩(wěn)定。 電源處理，根據(jù)“主”“輔”電源選擇標(biāo)志輸入，電源狀態(tài)和電源投入狀態(tài)輸入進(jìn)行綜合判斷，置位相應(yīng)的輸出位，為冷卻裝置選擇一路電源為裝置供電，如果沒有電源投入，則跳轉(zhuǎn)到停止處理。 PLC 程序采用定時器結(jié)合計數(shù)器計時的方式，冷卻器投入時就對投入冷卻器開始計時；冷卻器切除時，需要將此次運行的的 持續(xù)時間累加到累積運行時間存儲區(qū)。投處理操作從停止運行的冷卻器中選取累積運行時間最短的并置位投冷卻器輸出；切處理操作從運行的冷卻器中選取持續(xù)運行時間最長的冷卻器復(fù)位投冷卻器輸出；在進(jìn)行投切處理后要延時投切一段時間使冷卻器動作后 變壓器油溫維持穩(wěn)定，避免重復(fù)投切，延時投切同時還避免了大沖擊電流的產(chǎn)生。故障判斷。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 25 通訊處理， PLC 定期的將與冷卻器有關(guān)的變壓器運行信息、電源狀態(tài)信息、冷卻器工作狀態(tài)信息、故障信息通過串口發(fā)送到上位計算機，上位計算機取得這些信息，監(jiān)視冷卻器運行 [22]。 變壓器的三側(cè)開關(guān)連接斷開延時功能塊，三側(cè)開關(guān)不全部打開，功能塊輸出有效，三側(cè)開關(guān)全部打開，功能塊輸出延時，保持有效一段時間。計時程序梯形圖如圖 所示： 圖 投入計時梯形圖 Investment time trapezoidal chart 有信號表示一組冷卻器投入， T37 開始計時（ 5 分鐘），計時時間到 T37 輸出保持有效， T40 開始計時， T37 有效保持 500mm 后被復(fù)位，同時 T40 被復(fù)位， T40 的作用是保持 T37有效一段時間幫助 C1 計時。 上位機監(jiān)視軟 件設(shè)計 上位機監(jiān)視軟件包括串口的設(shè)置和打開、串口數(shù)據(jù)的讀取、數(shù)據(jù)的解析顯示和保存，完成對變壓器冷卻及控制裝置的監(jiān)視任務(wù)。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 27 串口打開成功后，就要創(chuàng)建新的線程，新創(chuàng)建的線程的作用是等待串口事件發(fā)生。因為讀串口函數(shù)不能一次將串口中的數(shù)據(jù)全部讀出，所以在 PLC 發(fā)送時就對數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)示，上位監(jiān)視程序需要對讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析才能確定發(fā)送過來的數(shù)據(jù)的具體含義。 本課題完成的變壓器冷卻控制裝置主要由電源監(jiān)視控制、冷卻器投切保護、凝露溫度監(jiān)控、就地控制與顯示、通訊、上位計算機監(jiān)視六個功能模塊組成。對變壓器安全、可靠運行有重要意義和實用價值。固態(tài)繼電器具有切換速度快、壽命長、抗干擾能力強等優(yōu)點，可以提高變壓器冷卻控制裝置的可靠性。老師們淵博的知識、嚴(yán)禁求實的學(xué)風(fēng)和忘我奉獻(xiàn)的精神使我終生受益。Distrib,I996（ 5） :474478 [2]Hun Waster diagnostic models for PLC controlled flexible manufacturing system [J].InternationalJournalofMachineToolsamp。但是隨著電網(wǎng)對智能化和可靠性要求的不斷提高，對于變壓器冷卻器控制裝置來說，可在設(shè)計秒年個十變壓器冷卻控制裝置具有遠(yuǎn)方控制功能；可以通過串口或工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)將可編程序控制器與變電站監(jiān)控計算機連接，使可編程序控制器能接受上位監(jiān)控計算機的控制 41 命令，對電源和冷卻裝置、控制裝置進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。 在變壓器冷卻控制裝置的設(shè)計開發(fā)中，針對傳統(tǒng)繼電式控制裝置控制方法的不足，本文提出了一種有差值裕度的投、切溫度閾值進(jìn)行綜合投切控制的控制策略，這種投切控制策略可以有效的避免冷卻器組的頻繁投切，對提高冷卻器的使用壽命有很大幫助；本裝置結(jié)合冷卻器組的持續(xù)運行和累積運行時間，給出了冷卻裝置的自動均衡控制方法，這種控制方法避免了冷卻器組的長時間停運或工作，使冷卻器能夠均衡工作，能解決冷卻器不均衡工作所帶來的問題；裝置可以判斷電源和電動機發(fā)生的故障并進(jìn) 行故障定位，同時將電源和冷卻器的運行工況等信息通過 PLC 的串口將這些信息上傳到上位計算機，上位計算機可以顯示變壓器冷卻及控制裝置的工況，實現(xiàn)遠(yuǎn)方的監(jiān)視；在濕熱季節(jié)濕度過高時，冷卻控制裝置可以將冷卻器全部投入運行一段時間，避免了因濕度過大、電動機長時間停運造成的電動機抱軸現(xiàn)象；對冷卻器電動機實現(xiàn)更加可靠的缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過載保護；此外還可以實現(xiàn)冷卻器全停與變壓器保護相結(jié)合功能以及信息顯示和就地控制等功能。然后程序又繼續(xù)等待串口數(shù)據(jù)。如果串口中一直沒有數(shù)據(jù)，則繼續(xù)等待。如果串口打開不成功，需要重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 PLC 程序?qū)⒗鋮s器的累積運行時間保存在數(shù)據(jù)存儲， C1 計數(shù)到 4320 時（ 15 天） C1 變?yōu)橛行?，在“自動”時由投切判斷做出切冷卻器的決策，在手動狀態(tài)時需要將計數(shù)器的當(dāng)前值累加到累積運行時間存儲區(qū)，將計數(shù)器復(fù)位重新開始計數(shù)。如果斷路器 1 或斷路器 2 處于合閘狀態(tài)，并且連接變壓器三側(cè) 開關(guān)的斷開延時功能塊的輸出有效則置位允許投切標(biāo)志位 [24]。斷路器 1 和斷路器 2 的合閘信號都是在工作狀態(tài)，并且斷路器 1 和 2 全部處于分閘狀態(tài)下進(jìn)行，與公式 5－ 2對應(yīng)斷路器 1 的合閘信號在電源 1 為主電源且電源 1 正常和電源 2 為主電源，電源 2 故障但電源 1 正常這兩種情況下有效。 冷卻器全停處理。將投冷卻器輸出位復(fù)位，同時復(fù)位允許投切標(biāo)志位和計數(shù)器（輔助計時）。 PLC 按有差值裕度的投、切溫度閥值的控制策略進(jìn)行投切判斷；冷卻器持續(xù)運行時間計時到設(shè)定值，需要進(jìn)行一次切操作，將計時時間達(dá)到的冷卻器切除；凝露溫度監(jiān)控器凝露負(fù)載接通并且持續(xù)超過設(shè)定時間，此時將進(jìn)行投操作，并且禁止切操作，將無故障冷卻器全部投入運行 [25]。 PLC 判斷三側(cè)開關(guān)狀態(tài)輸入，三側(cè)開關(guān)輸入信號由無效變?yōu)橛行?，程序延時一段時間然后復(fù)位“允許投切”標(biāo)志位，延時的目的是讓變壓器停止工作后使冷卻器繼續(xù)工作一段時間，使變壓器充分冷卻；“允許投切”標(biāo)志位無效時跳轉(zhuǎn)到停止處理；三側(cè)開關(guān)輸入信號無效，表示變壓器工作，置 位“允許投切”標(biāo)志位如果允許投切，接下來進(jìn)行“手動”、“自動”或“停止”操作判斷，如果處于“停止”狀態(tài)，跳轉(zhuǎn)到停止處理；如果處于“手動”，跳轉(zhuǎn)到計時超時處理；如果處于“自動”狀態(tài)，則進(jìn)行“首次投入”判斷，這里的“首次投入”是說冷卻器由“手動”或“停止”轉(zhuǎn)換到“自動”；如果是首次投入則需要進(jìn)行初始化投切處理，以一定的時間間隔，依次投入 5 組冷卻器；否則直接進(jìn)行投入計時處理。 第五章軟件設(shè)計 可編程序控制器編程 本節(jié) 首先分析介紹可編程序控制器程序流程，然后重點介紹可編程序控制器程序中幾個關(guān)鍵點的程序編制。 一般冷卻控制設(shè)備到上位計算機距離較遠(yuǎn)，受到通訊距離的限制我們還采用了長線驅(qū)動器 Model232D/3 延長通訊距離，保證數(shù)據(jù)的可靠。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 22 輸入 ～ 分別連接控制冷卻器投切的 8 個交流接觸器 1BC～ 8BC 的常開輔助觸點，交流接觸器輔助觸點的另一端連接 24V 直流電源。 EM222 的 1L 端連接 6X31，在“手動”和“自動”工作模式下分別為輸出 ～ 的輸出負(fù)載提供電源。 輸出 ～ 連接冷卻器故障信號指示燈，指示燈的另一端連接中線。 EM223 的輸入輸出連接 擴展模塊 EM223 的主要作用是擴展 CPU 模塊的輸入輸出，它有 8 個 24V 直流數(shù)字輸入，8 個繼電器輸出，輸入輸出連接如圖 所示： 圖 EM223 輸入輸出連接 EM223 input outgoing junction 模塊的 1M 和 2M 端接地， L＋連接 CPU224 模塊的 24V 直流電源輸出，一方面為輸入～ 提供電源，另一方面為繼電器輸出 ～ 的繼電器線圈供電。 1L、 2L、 3L 分別連接 到轉(zhuǎn)換開關(guān)的 1X3 2X31 和 3X31，處于“自動”操作模式時分別為輸出 ～ 、 ～ 、 ～ 提供電源。 圖 CPU224 輸入輸出連接 CPU224 input outgoing junction 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 20 變壓器三側(cè)開關(guān) DL DL DL3 的輔助觸點串聯(lián)作為 輸入。 CPU224 的輸入輸出連接 可編程序控制 器的 CPU 模塊 CPU224 是整個裝置的核心，所有的程序和數(shù)據(jù)都在 CPU模塊存儲，控制功能和控制決策由 CPU 模塊運行做出， CPU224 有 14 個 24V 數(shù)字直流輸入和 10 個繼電器輸出， CPU224 輸入輸出連接如圖 4－ 4 所示： 220V 交流電源通過電源輸入（ L1，N）送入該模塊，模塊還可以向外提供 24V 直流電源，從電源輸出（ L＋， M）引出。端子連接以第河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 一組端子為例，處于“自動”狀態(tài)端子 2 接通，處于“手動”操作狀態(tài)端子 4 接通。每組冷卻器保護控制的接