【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。CPU222本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。CPU224本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。CPU224XP本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用S7200CPU226由于S7200CPU226的集成24輸入/16輸出不能完全滿足設(shè)計(jì)要求所以又選用了EM231擴(kuò)展模塊，正好滿足設(shè)計(jì)要求用于接收外界的模擬量輸入信號(hào)。信號(hào)采集是無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的眼睛，決定著PLC是否進(jìn)行操作，沒(méi)有信號(hào)采集，無(wú)所謂控制，在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，最少需要采集一次測(cè)電壓，電流，功率因數(shù)，以及二次側(cè)的諧波電壓和諧波電流，才能滿足本設(shè)計(jì)系統(tǒng)最低的設(shè)計(jì)要求.本設(shè)計(jì)中，礦熱爐的一次測(cè)電壓為10KV，如此大的電壓不可能直接輸入到PLC模擬量模塊中，必須將這電壓轉(zhuǎn)換成PLC能承受的電壓，才能輸入到PLC中。為了能獲得合適的電壓，我們需要采用電壓互感器和電流互感器電壓互感器是一個(gè)帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓，即100V，電壓互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等；主要是電磁式的（電容式電壓互感器應(yīng)用廣泛），另有非電磁式的，如電子式、光電式。電壓互感器工作原理：其工作原理與變壓器相同，基本結(jié)構(gòu)也是鐵心和原、副繞組。特點(diǎn)是容量很小且比較恒定，正常運(yùn)行時(shí)接近于空載狀態(tài)。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長(zhǎng)而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原副邊絕緣損毀時(shí)，副邊出現(xiàn)對(duì)地高電位而造成人身和設(shè)備事故。測(cè)量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結(jié)構(gòu)，其原邊電壓為被測(cè)電壓（如電力系統(tǒng)的線電壓），可以單相使用，也可以用兩臺(tái)接成VV形作三相使用。實(shí)驗(yàn)室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的，以適應(yīng)測(cè)量不同電壓的需要。供保護(hù)接地用電壓互感器還帶有一個(gè)第三線圈，稱三線圈電壓互感器。三相的第三線圈接成開(kāi)口三角形，開(kāi)口三角形的的電壓線圈聯(lián)接。正常運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)的三相電壓對(duì)稱，第三線圈上的三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和為零。一旦發(fā)生單相接地時(shí)，中性點(diǎn)出現(xiàn)位移，開(kāi)口三角的端子間就會(huì)出現(xiàn)零序電壓使繼電器動(dòng)作，從而對(duì)電力系統(tǒng)起保護(hù)作用。線圈出現(xiàn)零序電壓則相應(yīng)的鐵心中就會(huì)出現(xiàn)零序磁通。為此，這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心（10KV及以下時(shí)）或采用三臺(tái)單相電壓互感器。對(duì)于這種互感器，第三線圈的準(zhǔn)確度要求不高，但要求有一定的過(guò)勵(lì)磁特性（即當(dāng)原邊電壓增加時(shí)，鐵心中的磁通密度也增加相應(yīng)倍數(shù)而不會(huì)損壞）。[1]電壓互感器是發(fā)電廠、變電所等輸電和供電系統(tǒng)不可缺少的一種電器。精密電壓互感器是電測(cè)試驗(yàn)室中用來(lái)擴(kuò)大量限，測(cè)量電壓、功率和電能的一種儀器。電壓互感器和變壓器很相像，都是用來(lái)變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計(jì)算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來(lái)給測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置供電，用來(lái)測(cè)量線路的電壓、功率和電能，或者用來(lái)在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過(guò)一千伏安。線路上為什么需要變換電壓呢?這是因?yàn)楦鶕?jù)發(fā)電、輸電和用電的不同情況，線路上的電壓大小不一，而且相差懸殊，有的是低壓220V和380V，有的是高壓幾萬(wàn)伏甚至幾十萬(wàn)伏。要直接測(cè)量這些低壓和高壓電壓，就需要根據(jù)線路電壓的大小，制作相應(yīng)的低壓和高壓的電壓表和其他儀表和電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)和變壓器很相似，它也有兩個(gè)繞組，一個(gè)叫一次繞組，一個(gè)叫二次繞組。兩個(gè)繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電的隔離。電壓互感器在運(yùn)行時(shí)，一次繞組N1并聯(lián)接在線路上，二次繞組N2并聯(lián)接儀表或繼電器。因此在測(cè)量高壓線路上的電壓時(shí)，盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。電壓互感器基本作用：電壓互感器的作用是：把高電壓按比例關(guān)系變換成100V或更低等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，供保護(hù)、計(jì)量、儀表裝置使用。同時(shí)，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。電壓互感器雖然也是按照電磁感應(yīng)原理工作的設(shè)備，但它的電磁結(jié)構(gòu)關(guān)系與電流互感器相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路，二次電流的大小由回路的阻抗決定。當(dāng)二次負(fù)載阻抗減小時(shí)，二次電流增大，使得一次電流自動(dòng)增大一個(gè)分量來(lái)滿足一、二次側(cè)之間的電磁平衡關(guān)系?？梢哉f(shuō)，電壓互感器是一個(gè)被限定結(jié)構(gòu)和使用形式的特殊變壓器。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是“檢測(cè)元件”。本設(shè)計(jì)中采用JSZJK10Q互感器JSZJK10Q型電壓互感器為單相環(huán)氧樹(shù)脂澆注戶內(nèi)雙線圈電壓互感器型號(hào)額定電壓V準(zhǔn)確級(jí)及相應(yīng)的額定輸出(VA)最大容量(VA)連接組一次二次13JDZ330001001530501202001/112JDZ660001002550802003001/112JDZ101000010040801503005001/112其接線圖如圖所示：通過(guò)電壓互感器，可以將一次側(cè)的高電壓轉(zhuǎn)化成二次側(cè)的低電壓，而且成數(shù)學(xué)比例，方便獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)。電壓變送器是一種將被測(cè)交流電壓、直流電壓、脈沖電壓轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流并隔離輸出模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的裝置。采用普遍傳感器電壓電流信號(hào)，輸入電壓信號(hào)：0~5V/0~10V/1~5V輸出電流信號(hào)：0~10mA、0~20mA、4~20mA輸出電壓信號(hào)：0~5VDC、0~10VDC、1~5VDC。電壓變送器分直流電壓變送器和交流電壓變送器，交流電壓變送器是一種能將被測(cè)交流電流（交流電壓）轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，廣泛應(yīng)用于電力、郵電、石油、煤炭、冶金、鐵道、市政等部門的電氣裝置、自動(dòng)控制以及調(diào)度系統(tǒng)。交流電壓變送器具有單路、三路組合結(jié)構(gòu)形式。直流電壓變送器是一種能將被測(cè)直流電壓轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，也廣泛應(yīng)用在電力、遠(yuǎn)程監(jiān)控、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自控等各個(gè)需要電量隔離測(cè)控的行業(yè)。電壓變送器工作原理：電壓變送器可以直接將被測(cè)主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20mA(通過(guò)250Ω電阻轉(zhuǎn)換DC1～5V或通過(guò)500Ω電阻轉(zhuǎn)換DC2～10V)恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，連續(xù)輸送到接收裝置(計(jì)算機(jī)或顯示儀表)。電壓變送器原副邊高度絕緣隔離，兩線制輸出接線，輔助工作電源+24V與輸出信號(hào)線DC4～20mA共用，具有精度高，體積小、功耗小、頻響寬、抗干擾、國(guó)內(nèi)首創(chuàng)4種補(bǔ)償措施和6大全面保護(hù)功能，兩線端口防感應(yīng)雷能力強(qiáng)，具有雷擊波和突波的保護(hù)能力等優(yōu)點(diǎn)。特別適用發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、智能低壓配電柜、空調(diào)、風(fēng)機(jī)、 路燈等負(fù)載電流的智能監(jiān)控系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)選擇CPV33A5A420D電流變送器，他是三相三線的電壓變送器能將5A以下電流轉(zhuǎn)換成只有420ma的電流，方便輸入到PLC中。上圖為電壓變送器與電壓互感器的連接圖，變送器能將信號(hào)轉(zhuǎn)化成更小的信號(hào)。變壓器一次側(cè)電流達(dá)到數(shù)百安培，二次側(cè)甚至達(dá)到了數(shù)萬(wàn)安培，這樣大的電流無(wú)法直接輸給測(cè)量元件，必須要通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，而這樣的轉(zhuǎn)換需要電流互感器和電流變送器。電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過(guò)，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過(guò)一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來(lái)進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量等用途。如變比為400/5的電流互感器，可以把實(shí)際為400A的電流轉(zhuǎn)變?yōu)?A的電流?；ジ衅髟碓诠╇娪秒姷木€路中電流電壓大大小小相差懸殊從幾安到幾萬(wàn)安都有。為便于二次儀表測(cè)量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。較早前，顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級(jí)的（如5A等）。現(xiàn)在的電量測(cè)量大多數(shù)字化，而計(jì)算機(jī)的采樣的信號(hào)一般為毫安級(jí)（05V、420mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級(jí)，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器也有人稱之為“儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實(shí)驗(yàn)室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴(kuò)大儀表量程。）微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作，變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。如圖繞組N1接被測(cè)電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級(jí)繞組）；繞組N2接測(cè)量?jī)x表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級(jí)繞組）。微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實(shí)際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時(shí)的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示?！n=I1n/I2n。微型電流互感器大致可分為兩類，測(cè)量用電流互感器和保護(hù)用電流互感器。本次設(shè)計(jì)中，正常工作的一次側(cè)電流大概是660A，所以我們選擇LZZBJ910C型電流互感器產(chǎn)品型號(hào)額定電流級(jí)次組合準(zhǔn)確級(jí)及額定輸出 VA一秒熱穩(wěn)定電流(KA)動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)10P15LZZBJ910C1LZZBJ910C2電流互感器501010151015203304061550752910015150～200300～60045電流變送器可以直接將被測(cè)主回路交流電流或者直流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20mA（通過(guò)250Ω電阻轉(zhuǎn)換DC1～5V或通過(guò)500Ω電阻轉(zhuǎn)換DC2～10V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，連續(xù)輸送到接收裝置。電流變送器可以直接將被測(cè)主回路中的交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的直流4～20mA（通過(guò)250Ω電阻轉(zhuǎn)換成直流1～5V或通過(guò)500Ω電阻轉(zhuǎn)換直流2～10V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，連續(xù)輸送到接收裝置（計(jì). 算機(jī)或顯示儀表）?！　‰娏髯兯推髟边吀叨冉^緣隔離，有兩線制和三線制的輸出接線方式。三線制變送器有輔助工作電源+24V的正端、負(fù)端和信號(hào)輸出端；二線制變送器是輔助工作電源的+24V端接變送器正端，電源負(fù)端通過(guò)采樣電阻或電流表接變送器的負(fù)端。電流變送器具有精度高，體積小、功耗小、頻響寬、抗干擾等特性。國(guó)內(nèi)首創(chuàng)4種補(bǔ)償措施和6大全面保護(hù)功能，兩線端口防感應(yīng)雷能力強(qiáng)，具有雷擊波和突波的保護(hù)能力等優(yōu)點(diǎn)。特別適用發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、智能低壓配電柜、空調(diào)、風(fēng)機(jī)、路燈等負(fù)載電流的智能監(jiān)控系統(tǒng)。電流變送器超低功耗，。本次設(shè)計(jì)采用CPA33A10420D型電流變送器，其是三相三線交流變送器，輸入5A的交流信號(hào)，輸出4~20mA的直流模擬信號(hào)，工作電壓是220v。能夠?qū)⒒ジ衅鞯碾娏髯兂赡茌斎虢oPLC的電流。上圖是電流變送器與電壓互感器的連接圖。功率因數(shù)：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差Φ的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低，說(shuō)明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)