【文章內(nèi)容簡介】 2 22 24 跳閘后 － － － － － － － － － 預(yù)備合閘 － － － － － － － － － － － 合閘 － － － － － － － － － － 合閘后 － － － － － － － － － － 預(yù)備跳閘 － － － － － － － － － － － 跳閘 － － － － － － － － － － 注 表示觸點(diǎn)接通；－表示觸點(diǎn)斷開。 泓格模塊 RS485 總線概述 分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展在自動化領(lǐng)域迫切需要一種總線能適合遠(yuǎn)距離的數(shù)字通信。 EIA 研究出了 以 RS422 標(biāo)準(zhǔn) 為 基礎(chǔ) 的 一種支持多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離和接收高靈敏度的RS485 總線標(biāo)準(zhǔn)。 總線 在 RS485 標(biāo)準(zhǔn) 下 采用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動， 每個RS485 串口由 SN75176 收發(fā)器制成 ，各個收發(fā)器可用雙絞線并聯(lián)起來。當(dāng)任意兩個RS485 串口相互通信時采用了平衡差分電路的原理：兩根信號線上的電流和電壓均反向，且大小基本相等，使得兩根信號線上的電壓差 UaUb 基本不含噪聲電壓。 RS485 總線的優(yōu)點(diǎn) RS232 和 RS485 定義了電壓 ,阻抗等 .但不對軟件協(xié)議給予定義，區(qū)別于 RS232, RS485 的特性包括： 位置 位置 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 44 頁 1） RS485 的數(shù)據(jù)傳輸速率為 10Mbps,優(yōu)于 RS232； 2） RS485 接口是平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干能力變強(qiáng)； 3） RS485 接口的最大傳輸距離可達(dá) 3000 米 ,而 RS232 最大傳輸距離只有 15米； 4） RS232C 接口只允許連接 1 個收發(fā)器，而 RS485 接口允許連接多達(dá) 128 個收發(fā)器。 5） RS485 的電氣特性：接口信號電平比 RS232C 降低了，不會損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL 電平兼容，方便與 TTL 電路連接。邏輯“ 1”以兩線間的電壓差為 +（ 2— 6） V 表示；邏輯“ 0”以兩線間的電壓差為 — （ 2— 6） V 表示； RS485 的應(yīng)用原則 RS485 支持半雙工或全雙工模式。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，采用一條總線將各個節(jié)點(diǎn) 串接起來 ， 不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。從總線到每個節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。 減緩信號的前后沿斜率有利于降低總線匹配引出線長度的要求和改善信號質(zhì)量，還可 以讓 信號中的高頻成分 縮小 ，電磁輻射 減少 。 I7000 系列分布式監(jiān)控模塊介紹 I7000 系列模塊是臺灣泓格公司推出的一系列的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和控制模塊 。I7000 系列產(chǎn)品具有內(nèi)置的微處理器和堅固的工業(yè)級塑料外殼 ,I7000 模塊的特點(diǎn)之一就是采用 RS485 總線進(jìn)行相互通訊，可同時連接 256 個模塊，聯(lián)機(jī)簡 捷，控制方便可靠。 I7000 系列產(chǎn)品支持 DCON 協(xié)議，采用問答式通訊方式，以簡單的 ASCII 碼格式，方便進(jìn)行調(diào)試和編程，也可以很容易的和其他協(xié)議進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，融入用戶現(xiàn)有自動化系統(tǒng)。 它提供了模擬信號與數(shù)字信號的相互轉(zhuǎn)換，數(shù)字輸入與輸出，定時與計數(shù)以及其他功能。 I7520 轉(zhuǎn)換模塊 I7520 為 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換模塊，該模塊直接插在 PC 的擴(kuò)展槽內(nèi)，無需另外提供工作電源。 I7520 內(nèi)含自調(diào)功能。它可以自動檢測數(shù)據(jù)通信的波特率和數(shù)據(jù)格式，從而準(zhǔn)確的控制 RS485 網(wǎng)絡(luò)，減少系 統(tǒng)花費(fèi)，增加系統(tǒng)的可靠性。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 44 頁 圖 I7520外觀圖 及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 I7520 是泓格模塊中的一種，可用于將 RS232 的信號轉(zhuǎn)化成 RS485 的信號，使RS232 的數(shù)據(jù)在 RS485 的網(wǎng)絡(luò)上傳輸。 I7520 模塊的規(guī)格如下： ?輸入： RS232 協(xié)議 ?輸出：雙線式 RS485 協(xié)議（ 2 線， D+， D） ?連接器：插卡式螺絲固定接線盒 ?速率：內(nèi)置“自適應(yīng)芯片”可改變波特率（范圍： 300bps~115200bps） ?沒有中繼器時一個 RS485 網(wǎng)絡(luò)最多可以有 256 個模塊 ?有配中繼器時一個 RS485 網(wǎng)絡(luò)最多可以有 2048 個模塊 ?隔離電壓： 3000VDC 隔離在 RS232 邊 ?要求使用中繼器：大于 4000 英尺距離或超過 256 個模塊 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 44 頁 ?電源要求： +10V~+30VDC ?耗電量： （ Max） I7063D 數(shù)字輸入 /輸出模塊 I7063D 接收從線路采集到的狀態(tài)量作為輸入（ 8 通道隔離輸入支持計數(shù)器功能 ），通過嵌入式控制器和 RS485 接口與電腦相連，同時可接收來自電腦的控制信號，控 制繼電器的狀態(tài)。 I7063D 帶有 LED 顯示的 功率繼電器輸出模塊 /隔離開關(guān)量輸入模塊 ，且 支持雙看門狗和輸入計數(shù)器。 圖 I7063D外觀圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 I7063D 為繼電器輸出模塊，有 8 通道隔離數(shù)字輸入輸入， 3 通道功率繼電器輸出。 ?輸入阻抗： 3KΩ 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 44 頁 ?隔離電壓： 3750Vrms ?輸入頻率： 100Hz ?觸電容量： 250V@5A（交流）， 30V@5A（直流） ?電源電壓： +10V~+30VDC ?電源功耗： 模塊命令介紹 分布式模塊的命令格式被分成發(fā)送與響應(yīng)兩部分。發(fā)送的部分由計算機(jī)發(fā)送命令給分布式模塊，此部分包含以下幾個字段： 1）發(fā)送部分：（前導(dǎo)字段）（地址）（命令）（ CHR）（ CR） 前導(dǎo)字段： 1 個字節(jié)，標(biāo)明命令的類型。模塊的控制命令通常被分成幾個不同的類型，使用一些特殊字符，如 $、 、 ~等進(jìn)行分類。 地址： 2 個字節(jié)，表示命令將送至模塊。有 256 個地址，模塊的地址范圍為 00~FF。 命令： 1 個或多個字節(jié)，指定模塊執(zhí)行的命令，使用不同的數(shù)字來表示不同的功能。 CHK：冗余校驗，使用程 序?qū)⑺袀鬏數(shù)淖址?ASCⅡ?qū)φ沾a中的地址數(shù)值相加，保留最后一個字節(jié)，拆成前后兩個字符作為校驗值。 CR：結(jié)尾字符，一般為 [Enter]、 (CR)或 (Cr) 無論是主控計算機(jī)發(fā)送的字符串命令或分布式模塊返回的執(zhí)行結(jié)果，每個部分都包含有 1 個至數(shù)個不等的字符。除了（ CHR）和（ CR）兩部分，其他部分均為可見字符。 組態(tài)王 組態(tài)王軟件是亞控科技根據(jù)當(dāng)前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，面向低端自動化市場，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺為目標(biāo)，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工 業(yè)實(shí)時數(shù)據(jù)庫的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機(jī)軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。 它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园? 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 44 頁 這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開 發(fā)的重要作用。使用它考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實(shí)時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows 的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實(shí)時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。 3 斷路器控制回路 傳統(tǒng)斷路器控制回路 手動合 /跳閘控制回路 由開關(guān)觸點(diǎn)表 1 可知，這種控制開 關(guān)有六個位置，其中分為預(yù)備合閘和預(yù)備跳閘操作位置、合閘和跳閘操作位置與合閘后和跳閘后固定位置。根據(jù)控制開關(guān)觸點(diǎn)特性設(shè)計出斷路器合 /跳閘控制電路，如圖所示： 圖 斷路器基本跳 /合閘 控制電路 圖 中， FU 熔斷器； R 限流電阻； KM 合閘接觸器； YC 合閘線圈； YT 跳閘線圈。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 44 頁 1）手動合閘。操作前，斷路器處于跳閘后狀態(tài)，故斷路器輔助觸點(diǎn) QF1 處于閉合狀態(tài)，觸點(diǎn) SA910 接通，由于限流電阻 R 存在，跳閘線圈 KM 須通過較大電流才會動作， QF1 不會斷開，所以綠燈常亮。將控制開關(guān)手柄順時針方向轉(zhuǎn) 90176。， 即進(jìn)入“預(yù)備合閘”位置，使觸點(diǎn) SA9 SA1413 接通，而 SA1110 斷開，由于限流電阻 R，合閘接觸器 KM 不帶電，所以合閘線圈不動作，燈為綠燈閃光。接下來可將控制開關(guān)再順時轉(zhuǎn) 45176。至“合閘”位置。此時，觸點(diǎn) SA58 接通，限流電阻被短接，合閘接觸器 KM 帶電， KM 輔助觸點(diǎn)閉合，合閘線圈動作，致使斷路器電磁式操動機(jī)構(gòu)合閘。合閘完畢后，斷路器輔助觸點(diǎn) QF1 斷開。操作人員放開操作手柄，手柄會在內(nèi)部彈簧作用下返回到垂直位置，即“合閘后”位置，表示斷路器已處于合閘狀態(tài)。 2）手動跳閘。操作前，斷路器處于合閘 后狀態(tài)，故斷路器輔助觸點(diǎn) QF2 處于閉合狀態(tài)，觸點(diǎn) SA1613 接通，由于限流電阻 R 存在，跳閘線圈 YT 須通過較大電流才會動作， QF2 不會斷開，所以紅燈常亮。將控制開關(guān) SA 由“合閘后”的垂直位置逆時針轉(zhuǎn)至“預(yù)備跳閘”的水平位置，致使 SA1314 接通。同理，由于限流電阻 R 存在，QF2 不會斷開。再將控制開關(guān) SA 進(jìn)一步逆時針轉(zhuǎn)至“跳閘”位置，觸點(diǎn) SA67 接通，由于限流電阻 R 被短接，故有較大電流通過跳閘線圈 YT，致使 YT 動作，斷路器跳閘，斷路器輔助觸點(diǎn)發(fā)生變化。操作人員放開手柄后，控制開關(guān)在內(nèi)部彈簧作用下，自動彈回 “跳閘后”的水平位置，控制開關(guān)觸點(diǎn) SA1110 接通。再次操作時，按以上步驟進(jìn)行。 自動合 /跳閘控制回路 自動合閘裝置動作時， K1 閉合，接下來同手動方式類似，此時開關(guān) SA 處于跳閘后位置，故 SA1415 連通；因斷路器已處于合閘狀態(tài)， QF2 變?yōu)楹衔?，紅燈閃光，但由于限流電阻， YT 不動作，所以 SA 與斷路器實(shí)際狀態(tài)不符，提醒運(yùn)行人員調(diào)整開關(guān) SA 至“合閘后”位置。自動跳閘裝置（ KCO）動作，其動合觸點(diǎn)閉合，接下來同手動方式類似，此時開關(guān) SA 處于合閘后位置，故 SA910 連通；因斷路器已處于跳閘狀態(tài)， QF1 變?yōu)楹衔?，綠燈閃光，但由于限流電阻， KM 不動作，所以 SA 與斷路器實(shí)際狀態(tài)不符，提醒運(yùn)行人員調(diào)整開關(guān) SA 至“跳閘后”位置。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 共 44 頁 圖 自動合 /跳閘控制回路 圖 中，自動合閘裝置開關(guān) K1；繼電保護(hù)裝置開關(guān) KCO； FU 熔斷器； R 限流電阻； KM 合閘接觸器； YC 合閘線圈； YT 跳閘線圈。 遠(yuǎn)動跳閘控制回路 遠(yuǎn)動跳閘工作原理與自動跳閘類似，主要區(qū)別在于一個在遠(yuǎn)方的操作控制中心，一個在斷路器使用處。 圖 圖 中，自動合閘裝置開關(guān) K1；遠(yuǎn)動開關(guān) K2；繼電保護(hù) 裝置開關(guān) KCO； FU熔斷器； R 限流電阻； KM 合閘接觸器； YC 合閘線圈； YT 跳閘線圈。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 44 頁 防“跳躍”電路 斷路器中所謂的“跳躍”，是指人員運(yùn)行時，手動合閘，斷路器在線路上發(fā)生故障后，但又被繼電保護(hù)裝置動作處于跳閘狀態(tài)，由于控制開關(guān)在“合閘”位置，從而引起斷路器又一次重新合閘，這樣導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)多次連續(xù)跳、合閘的現(xiàn)象。由于斷路器發(fā)生連續(xù)的跳、合閘，必定會造成絕緣油下降，油溫上升等情況，嚴(yán)重的損壞斷路器，甚至還會引起斷路器爆炸，所以設(shè)計斷路器控制回路時，必須裝設(shè)電氣連鎖裝置來防止跳躍。 應(yīng)用的防跳回路有兩 種，一種是操作箱的防跳回路，還有一種是用機(jī)構(gòu)箱本身的防跳回路 ]15[ 。 圖 圖 中， KCF 為防跳繼電器，它包含兩個線圈：電流線圈 KCFI 為啟動線圈，接在跳閘回路中；電壓線圈 KCFV 為自保持線圈，通過本身的動合觸點(diǎn)接入合閘回路中。 當(dāng)合閘過程中，如遇到永久性故障，因而保護(hù)繼電器 KCO 閉合，斷路器跳閘，并啟動防跳繼電器的電流線圈 KCFI，使其輔助觸點(diǎn) KCF1 閉合。如果