(完整版)PLC在變壓器冷卻控制系統(tǒng)中的作用畢業(yè)論文.doc

1、論文PLC 在變壓器冷卻控制系統(tǒng)中的作用申請人：鄭隆剛學科（專業(yè)）：電力系統(tǒng)及其自動化指導教師：陳國聯2012年2月網絡教育學院畢業(yè)設計(論文)任務書一、畢業(yè)設計（論文）題目PLC 在變壓器冷卻控制系統(tǒng)中的作用二、畢業(yè)設計（論文）工作自 2011年 12 月 21 日起至 2012 年 3 月 26 日止三、畢業(yè)設計（論文）基本要求：1. 分析現行大型變壓器冷卻器控制裝置運行中存在的問題和不足。2. 針對現運行裝置的問題和不足完成基于 PLC控制的變壓器冷卻裝置的功能設計和結構設計3. 完成可編程序控制器的輸入輸出分配和冷卻控制裝置的原理圖設計及接線圖設計。4. 實現上位機與 PLC的通信，實

2、現對冷卻及控制系統(tǒng)的遠方監(jiān)視5. 編寫基于 PLC控制的變壓器冷卻控制系統(tǒng)的梯形圖程序。指導教師 ：網絡教育學院畢業(yè)設計(論文 )考核評議書指導教師評語：論文分析了現行大型變壓器冷卻控制裝置運行中存在的問題和不足，設計了基于 PLC控制的變壓器冷卻裝置， 完成了控制系統(tǒng)的硬件設計和梯形圖程序。表明作者對于 PLC 控制技術有了一定的掌握。論文觀點正確，寫作認真，達到了畢業(yè)設計的要求，同意進行答辯建議成績： 優(yōu) 指導教師簽名： 2012 年 3 月 2 日答辯小組意見：負責人簽名答辯小組成員年月日畢業(yè)設計（論文）答辯委員會意見：負責人簽名：年月日論文題目： PLC 在變壓器冷卻控制系統(tǒng)中的作用學

3、科（專業(yè)）：電力系統(tǒng)及其自動化申請人：鄭隆剛指導教師：陳國聯摘要隨著電力系統(tǒng)改革的進一步深入，保證設備優(yōu)質高效的運行，提高勞動生產率，進一步提高經濟效益成了電廠發(fā)展的目標。PLC（可編程控制器）發(fā)展十分迅速，一方面繼續(xù)開發(fā)簡易，價格低廉，超小型產品，另一方面轉向大型、多功能、系列化、標準化、智能化產品的研制。本文選取PLC 在電廠控制中作用的一部分進行研究，即基于 PLC 的變壓器冷卻控制。電力變壓器的安全可靠運行和使用壽命，很大程度上取決于變壓器的運行條件，而變壓器的運行溫度狀況起著至關重要的作用，因此通過變壓器冷卻控制系統(tǒng)對變壓器進行溫度監(jiān)測與控制是十分必要的。傳統(tǒng)的大型變壓器冷卻系統(tǒng)的自

4、動控制，采用繼電開關為主的電器控制系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)易頻繁啟動，繼電開關易腐蝕、老化而出現故障。本文提出了一種基于PLC 的變壓器的冷卻控制系統(tǒng)，以西門子PLC 及其擴展模塊為核心，輔以繼電器、開關、接觸器等元件，實現了變壓器冷卻系統(tǒng)的電源監(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)視的功能。極大的簡化了系統(tǒng)接線，提升了裝置的可靠性和自動化程度。對變壓器安全、可靠運行有重要的意義和使用價值。關 鍵 詞： PLC；變壓器；冷卻控制論文類型： c.應用研究目錄1 緒論 .11.1課題背景 .11.2 PLC S7-200 PLC 簡介 .21.3課題的研究方法與研究目的

5、.42 主變壓器冷卻控制系統(tǒng)原理 .52.1冷卻控制原理 .52.2變壓器油溫自動控制方法 .62.3冷卻器組運行控制原理 .63 冷卻控制裝置的硬件設計 .93.1電氣元件及在裝置中的應用 .93.1.1凝露溫度監(jiān)控器 .93.1.2電動機保護器 .93.1.3開關器件 .103.2可編程控制器 .103.2.1可編程控制器的輸入輸出 .103.2.2可編程控制器的選擇 .103.3裝置的電氣連接 .113.3.1電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控電氣接線 .113.3.2冷卻器電動機保護控制電氣接線 .133.3.3可編程控制器的輸入輸出 .133.3.4CPU224 的輸入輸出連接 .143.3.5

6、EM223 的輸入輸出 .143.3.6 EM221 和 EM222 的的輸入輸出 .144 變壓器冷卻控制的通訊設置 .174.1通信連接設置 .174.2 STEP7-MicroWIN 通信設置 .174.2.1通信硬件的選擇 .174.2.2 設置 PCPPI 電纜的 PPI 參數 .185變壓器冷卻控制的軟件設計 .205.1軟件總體設計 .205.2電源和三側開關處理 .215.3投計時處理、超時和切除計時處理 .226結論與展望 .23聲明1 緒論緒論部分主要論述論文的選題意義及應用背景、國內外研究現狀分析及論文的主要研究內容等。1.1 課題背景變壓器是一種通過改變電壓而傳輸交流電

7、能的靜止感應電器，它有一個公共的鐵心和與其交鏈的幾個繞組，且它們之間的空間位置不變。通過電磁感應原理改變電壓（電流）。變壓器是發(fā)電廠的主要設備之一，其作用有兩個，一是滿足用戶電壓等級的需要，二是減少電能在輸送過程中的損失。變壓器的損耗主要是銅耗和鐵耗，而這些損耗最終都轉化為熱量，從而使變壓器的鐵心和油溫溫度升高。而此熱量以傳導和對流的方式向外擴散，實驗與分析表明，變壓器運行時產生的熱量 80% 以上集中于繞組和鐵心，它將直接影響變壓器的壽命，變壓器繞組溫度每升高 6，使用年限將縮短一半，也就是所謂的絕緣老化 6規(guī)則，所以對變壓器實現降溫控制是非常必要的。變壓器的冷卻裝置是將變壓器在運行中由損耗

8、所產生的熱量散發(fā)出去，以保證變壓器可以安全正常的運行。 變壓器鐵心和線圈的損耗所發(fā)出的熱量， 在實油受熱上升，熱油沿箱壁以及散熱管片向下流動的過程中，將熱量傳給箱壁和散熱管片，再由它們向周圍冷卻介質散發(fā)熱量，保證變壓器在額定溫升下能夠正常運行。根據一般情況， 各種冷卻系統(tǒng)的配置情況由其電壓等級來決定。 35kV 以下的電力變壓器的冷卻系統(tǒng)采用不吹風散熱器的自然冷卻裝置； 110kV 變壓器的冷卻系統(tǒng)采用吹風散熱器；而 220kV 及以上的電力變壓器的冷卻裝置采用強迫油循環(huán)風冷或水冷的冷卻裝置。國外有關文獻對變壓器的溫升、冷卻系統(tǒng)采用的絕緣液體冷卻效率進行了分析，提出了大型變壓器冷卻控制系統(tǒng)的智

9、能控制，闡明了大型變壓器冷卻泵的智能模糊控制。但目前國內的大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)仍沿襲傳統(tǒng)的繼電式控制模式，這種控制模式存在冷卻器控制回路有設計缺陷；溫度硬觸電控制引起冷卻器組頻繁啟停；熱繼電器對冷卻器組的保護功能不全；冷卻器組設定為運行、輔助、備用、停止四種固定狀態(tài)，不能在線調整；繼電式開關的故障率較高等問題。這些問題影響了變壓器的正常冷卻效率和使用壽命，如何使用高可靠性的可編程控制器及其相應的開關量和模擬量擴展模塊，配以變壓器凝露溫度傳感器對變壓器冷卻器控制與保護系統(tǒng)進行改造將是本文的所要講述的內容。1.2PLC S7-200 PLC簡介S7-200 PLC 是西門子公司推出的整體式小型可

10、編程控制器，由于其結構緊湊，功能強，并具有很高的性能價格比， 在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應用廣泛。一臺 S7-200 小型PLC 的主要組成部分包括一個單獨的 S7-200 小型 PLC 的主要組成部分包括一個單獨的 S7-200CPU,還可帶有各種各樣可選擇的擴展模塊。 PLC S7-200 系列適用于各行各業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)控及控制的自動化。 PLC S7-200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中還是相連成網絡，皆能實現復雜控制功能。S7-200 PLC 有如下特點：(1) 功能強S7-200 PLC 有 5 種 CPU 模塊，最多可以擴展模塊，擴展到248 點數字量 IO 或38 路模

11、擬量 IO, 最多有 30 多 KB 的程序存儲空間和數據存儲空間。集成了 6 個 12 種工作模式的高速計數器和兩點高速脈沖發(fā)生器脈沖寬度調制器。CPU 224XP 的高速計數器的最高計數頻率為200kHz ，高速輸出的最高頻率為100kHZ 。直接讀、寫模擬量IO 模塊，不需要復雜的編程。CPU 224XP 集成有 2 路模擬量輸入， 1 路模擬量輸出。使用向導中的 PID 調解控制面板，可以實現PID 參數自整定。S7-200 PLC 的 CPU 模塊集成了很強的位置控制功能，此外還有位置控制模塊EM253 。使用位置控制向導可以方便的實現位置控制的編程。有配方和數據記錄功能，以及相應的

12、編程向導，配方數據和數據記錄保存在EEPROM 存儲卡中。稱重模塊 SIWAREXMS 可以用于電子秤、料斗秤、臺秤、吊車秤，或監(jiān)測輸送帶張力、測量工業(yè)貨梯或軋制生產線的負荷。普通 PLC 的溫度適用范圍055 C，寬溫型S7-200SIPLUS 的溫度適用范圍為-25+70 C。(2) 先進的程序結構S7-200 PLC 的程序結構簡單清晰，在編程軟件中，主程序、子程序和中斷程序分頁存放。使用各程序中的局部變量，易于將程序塊移植到別的項目。子程序用輸入、輸出變量作軟件接口，便于實現結構化編程。(3) 靈活方便的尋址方法S7-200 的輸入 (I) 、輸出 (Q) 、位存儲器 (S)、變量存儲

13、器 (V) 和局部變量 (L) ，均可以按位 (bit) 、字節(jié)、字、和雙字讀寫。(4) 功能強大、使用方便的編程軟件編程軟件 STEP 7-MicroWIN V4.0 可以使用包括中文在內的多種語言，有梯形圖、功能強，易于掌握。STEP 7-MicroWIN 的監(jiān)控功能形象直觀、 使用方便?？梢杂?3 種編程語言監(jiān)控程序的執(zhí)行情況，用狀態(tài)表監(jiān)視、修改和強制變量，用趨勢圖監(jiān)視變量。用系統(tǒng)塊設置參數方便直觀。STEP 7-MicroWIN具有強大的中文幫助功能，在線幫助、右鍵快捷菜單、指令和子程序的拖放功能使編程軟件的使用非常方便。S7-200 有 4 種加密級別，此外還可以對單獨的程序塊和項目

14、文件加密。STEP 7-MicroWIN 提供包含時間標記和事件標志的事件記錄，以“后進后出”的原則存儲在緩沖區(qū)中。(5) 簡單復雜編程任務的向導功能PID 控制、網絡通信、高速輸入高速輸出、位置控制、數據記錄、配方和文本顯示器等編程和應用是PLC 程序設計中的難點， 用普通的方法對它們編程既繁瑣有容易出錯。 S7-200 的編程軟件為此提供了大量的編程向導，只需要在向導的對話框中輸入一些參數，就可以自動生成包括中斷程序在內的用戶程序。(6) 強大的通信功能S7-200 的 CPU 模塊有一個或兩個標準的RS-485 接口，可用于編程或通信，不需要增加硬件就可以與別的S7-200、S7-300

15、400 PLC 、變頻器和計算機通信。S7-200 可以使用 PPI 、MPIModbus RTU 從站、 Modbus RTU 主站和 USS 等通信協議，以及自由端口通信模式。通過不同的通信模塊，S7-200 可以連接到以太網和現場總線PROFIBUS-DP 、AS-I ，可以使用 TCPIP 和 S7 協議。通過 Modem 模塊 EM241 ，可以用模擬電話線實現與遠程設備的通信。編程軟件提供多種與通信有關的向導。(7) 品種豐富的配套人機界面S7-200 有配套的用編程軟件組態(tài)的文本顯示器TD200C 和 TD400C 。用戶可以用鍵盤設計工具設計文本顯示器的面板。K-TP 178m

16、icro 是為 S7-200CN 和中國用戶量身定做的 5.7in 觸摸屏。此外西門子還有多款與S7-200 配套的觸摸。1.3 課題的研究方法與研究目的本課題的研究方法通過西門子PLC 采集變壓器油溫等信號，通過PLC CPU 的運算實現風機的投退數量，并將相應的信息傳給上位 PC 機和當地機，完成整套主變壓器的自動冷卻控制。本課題目的利用西門子 PLC S7-200 系列實現大型變壓器的冷卻系統(tǒng)控制， 它是整個控制系統(tǒng)的核心，作為現場前置機，采集變電所的變壓器負荷、油面溫度的信息，與智能儀表通信，獲取信息，最后輸出。該系統(tǒng)由兩套電源供電，實現不間斷供電，當工作電源出故障后，備用電源投入；有

17、自動和手動兩套控制方法，工作時互不干擾，根據溫度的變化來自動投入相應數量的風機，保證變壓器的良好冷卻，又能減少投入風機的數量。此外還實現當地監(jiān)控和遠程監(jiān)控的功能。本文的主要工作：（1）收集現運行變壓器冷卻及控制系統(tǒng)的運行資料， 分析大型變壓器冷卻器及其控制裝置運行中存在的問題和不足。（2）針對現運行裝置的問題和不足完成對變壓器冷卻控制裝置的功能設計和冷卻控制裝置的結構設計。（3）完成可編程序控制器的輸入輸出分配和冷卻控制裝置的原理圖設計及接線圖設計。（4）實現上位機與PLC 的通信，實現對冷卻及控制系統(tǒng)的遠方監(jiān)視。（5）程序的調試及現場運行情況的分析。Equation Chapter (Nex

18、t) Section 12 主變壓器冷卻控制系統(tǒng)原理2.1 冷卻控制原理主變壓器冷卻控制的原理框圖如圖2-1 所示：圖 2-1 主變壓器冷卻控制原理框圖變壓器冷卻控制裝置的控制功能通過電源監(jiān)測控制、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)視六個功能塊實現。（1）電源監(jiān)視控制模塊：有兩個斷路器控制電源的投切，將兩路電源的故障信號和斷路器輔助節(jié)點所反映的電源工作狀態(tài)信號送入PLC ，經 PLC 綜合判斷產生控制電源投切的控制命令，由斷路器執(zhí)行電源投切動作。（2）冷卻器投切保護模塊。模塊采用交流接觸器控制冷卻器的投入和切除，PLC采集變壓器溫度信號、運行狀態(tài)信號、交流接觸器狀

19、態(tài)信號，由PLC 根據這些信號判斷并產生投切冷卻器的控制命令，由交流接觸器執(zhí)行投切動作。（3）凝露溫度監(jiān)控模塊。采集環(huán)境溫濕度信號送給PLC ，溫度達到定值則散熱，濕度達到定值，啟動箱內的加熱裝置。（4）就地控制和顯示模塊。可以選擇“手動”或“自動”投切冷卻器；選擇主備電源；同時顯示電源和風冷卻器組等信息。（5）通訊模塊。完成與上位PC 機的通訊，將變壓器、冷卻器等運行信息、故障信息傳送到上位計算機。（6）上位計算機監(jiān)視模塊。將采集到的變壓器、冷卻器的運行信息、故障信息在上位計算機動態(tài)顯示和故障報警。2.2 變壓器油溫自動控制方法油溫自動控制系統(tǒng)框圖如圖2-2 所示，控制系統(tǒng)以變壓器頂層油溫作

20、為被控量；PLC 作為控制器；交流接觸器作為執(zhí)行機構；冷卻裝置作為被控對象；溫度繼電器作為變送器；將引起變壓器油溫變化的變壓器負荷和環(huán)境溫度看作控制系統(tǒng)的外部擾動。圖 2-2 主變壓器冷卻控制原理框圖本裝置采用的斷續(xù)反饋控制系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)對被控對象的控制作用不連續(xù)，被控量最終不能穩(wěn)定在某一定值而是一個值的范圍。對變壓器溫度自動控制系統(tǒng)而言只能按組投切冷卻器實現對溫度的控制，所以難以實現對變壓油溫的定值控制，只能使其維持在一個溫度范圍內。 變壓器油溫變化通過溫度繼電器采集送入到可編程控制器，可編程序控制器根據一定的控制策略產生控制冷卻器投切的控制決策輸出，控制決策通過接觸器實現對冷卻器組的投切

21、，通過冷卻器組的投切控制變壓器油溫的變化。2.3 冷卻器組運行控制原理（1）啟停的條件是變壓器的溫度和電流，其溫度測量值可表示為：（2-1）式中 k1 為變壓器實際溫度轉化為模擬量比例系數k2 為 PLC 數模轉化比例系數Ni 為變壓器溫度離散測量值對測量值 進行平滑處理后，可將變壓器的溫度分為幾個不同的區(qū)域。在每個區(qū)域，根據溫度變化值是上升還是下降的趨勢，并考慮機組的啟停時間和實際系統(tǒng)的工況形成冷卻器組運行綜合控制解析式：（2-2）t=(2-3)式中 變壓器溫度2min 變化率，t冷卻器組啟停延時時間，min、 可調因子，根據變壓器的容量、溫度范圍、溫度變化率、散熱條件和冷卻器組功率及運行經

22、驗綜合考慮取值。 值的大小直接反映了變壓器負載變化的大小。 當變壓器負載突然急劇增大時，會引起變壓器溫度的急速上升， 也會隨之急劇增大； 但當變壓器負載突然降低是，因變壓器的散熱不會象發(fā)熱那樣快， 只能緩慢降低。因此，反映變壓器溫度變化率也即變壓器負載變化情況的調節(jié)系數 和啟停冷卻器的時間系數 就要適時改變。這樣，當變壓器的溫度還沒到達規(guī)定值時，就會因變壓器溫度的上升趨勢使冷卻器組提前投入；同樣當變壓器溫度在下降階段充分冷卻后，才能關閉冷卻器組。否則過早關閉冷卻器組會使變壓器溫度再次上升引起冷卻器組頻繁啟停。滯后投入冷卻器組會使變壓器溫度急劇上升。（2）根據各冷卻器組累積運行的時間，選擇累積運

23、行時間最小的投入運行。以溫度綜合表達式控制的冷卻器的組數。當式（ 2-2） T 在一定范圍時，啟動相應的冷卻器組，至于啟停哪幾組決定于每個冷卻器組目前累積運行時間的統(tǒng)計和排序。在排序中當冷卻器組連續(xù)運行一定時間后發(fā)出一個重新排序切換命令，使冷卻器組輪流工作，均衡使用。同樣，當有冷卻器組投退或故障時也發(fā)一個重新排序切換命令，盡快啟動好冷卻器組和退出故障或需檢修冷卻器組，并將退出或故障冷卻器組當前累積運行時間值，以備再恢復運行時使用。（3）冷卻機組的自適應保護為克服傳統(tǒng)冷卻控制裝置熱繼電器保護方法存在的缺陷、有人采用自適應保護原理，使冷卻器組保護、電源缺相保護和出口時間保護的整定值，隨冷卻器組運行

24、狀況和故障類型的實際情況而改變，可表示為：I= I N（ 2-4）Tp= t（2-5）Pi=0（2-6）式中 I 電流定制， ATp 時間定值， sI N 冷卻機組額定電流，APi電源三相電壓邏輯量（1， 0。 i=A1，B1， C1，A2，B2， C2） 、調整系數為使保護的定值按上式變化， PLC 實時在線檢測冷卻器組和供電電源的每相電流、變壓器溫度和運行冷卻器組數，然后根據冷卻器組運行狀況、故障類型、變壓器濕度和電源狀態(tài)等實時確定相應的調整系數 、 。如電源缺相，在冷卻器組運行時發(fā)生這種故障其判據為：（1）一個開入邏輯量Pi=0；（2）x， =0.5C，C 為運行冷卻器組數，即電源回路該

25、相總電流小于運行冷卻器組總額定電流的 50% ；（3）連續(xù)判斷 =0.1s后確定，盡快投入另一路電源。在無冷卻器組運行時發(fā)生這種故障，以條件（1）、（ 3）判定。同樣對于冷卻器過載故障：（1） I I D2。過載程度 =1.15 1.25；（2）過載允許時間 60r（39-30A），r 根據不同季節(jié)與冷卻器組發(fā)熱積累值自動調整，確保冷卻器組充分發(fā)揮潛能。Equation Chapter (Next) Section 13 冷卻控制裝置的硬件設計3.1 電氣元件及在裝置中的應用3.1.1 凝露溫度監(jiān)控器凝露溫度監(jiān)控器是監(jiān)視工作環(huán)境濕度、溫度，當濕度、溫度達到設定值能啟動用戶連接的寧洛負載和控溫負

26、載的一種儀器。本文的冷卻控制裝置采用 LWK2(TH) 型凝露溫度監(jiān)控器，電氣連接如圖 3-1 所示：圖 3-1 凝露溫度監(jiān)控器凝露溫度監(jiān)控器的端子 1、 2 連接溫度傳感器， 5、6 連接凝露溫度傳感器， 3、 4 連接控溫負載， 7、 8 連接凝露負載， 11、12 連接交流 220V 電源。在冷卻控制裝置中凝露溫度監(jiān)控器監(jiān)視環(huán)境的溫度、濕度，有凝露產生的可能時，啟動裝置箱體內的加熱裝置，同時將“凝露”信號送到 PLC 用于判斷啟動冷卻器；當溫度超過設定值，將裝置箱內風扇啟動，為控制裝置散熱。3.1.2 電動機保護器變壓器冷卻控制裝置采用GDH 系列電動機保護器與自動空氣開關組合實現對電動

27、機的缺相、過負荷、堵轉和短路保護。GDH 系列電動機保護器集缺相、過流、堵轉保護為一體，具有工作靈敏可靠、安裝方便、故障率低等優(yōu)點，是替代熱繼電器實現電動機保護的理想換代產品。3.1.3 開關器件變壓器冷卻控制裝置中要用到斷路器、接觸器、空氣開關、轉換開關等。裝置選用繼電器和開關的名稱和型號規(guī)格如下：斷路器， NS-100，3P， AC380V接觸器， LC1 ，32A， AC220V信號繼電器， DX-8,0.025A中間繼電器， MAX DC220V熔斷器， RT18-32， 32A轉換開關， LW5-15D76129由于器件較多，不一一列出，結合具體的實現電路介紹其在變壓器冷卻控制裝置中

28、的使用和作用。3.2 可編程控制器在以 PLC 為核心的變壓器冷卻控制裝置中，輸入、輸出通過可編程控制器連接起來，構成完整的控制系統(tǒng)。輸入為PLC 提供所必須的數字量、模擬量；PLC 采樣輸入，執(zhí)行編制的程序，根據程序設計對所采集信息進行綜合分析、判斷并作出決策，產生數字量、模擬量輸出，驅動執(zhí)行器件，完成控制功能。3.2.1 可編程控制器的輸入輸出根據變壓器冷卻控制裝置的功能設計和結構設計，同時結合冷卻控制裝置的設備選型，確定 PLC IO 的來源及數量和性質。如表3-1從表 3-1 可知 PLC 共有 36 路數字量輸入和 23 路數字量輸出。 IO 性質及點數的確定非常重要，是 PLC 選

29、型的一項重要指標， PLC 連同輸入輸出模塊必須滿足所需點數的要求。3.2.2 可編程控制器的選擇根據變壓器冷卻控制裝置對 PLC 控制功能、 輸入輸出性質及點數， 存儲容量的要求，綜合性能、可靠性等，選用西門子 S7-200 作為冷卻控制裝置的控制器。我們選用CPU224（14 數字輸入 10 繼電器輸出），擴展模塊采用 EM221(16 路數字輸入 )，EM222(8繼電器輸出 )，EM223（8 數字輸入 8 數字輸出），共 38 路數字量輸入和 26 路輸出。此外還需要額外提供 24V 直流電源系統(tǒng)才能正常工作。3.3 裝置的電氣連接3.3.1 電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控電氣接線冷卻系統(tǒng)由

30、兩路電源供電，可以通過開關選擇一路為“主”電源，一路為“輔”電源，電源監(jiān)視控制部分的作用是， 監(jiān)視兩路電源的狀態(tài)， 并將電源狀態(tài)信號送入PLC ；同時接受 PLC 的控制命令， 通過斷路器動作選擇一路電源為裝置供電。凝露溫度監(jiān)控器可以對實時監(jiān)視環(huán)境的溫度、濕度，條件達到時可以啟動凝露負載、溫度負載，對可能產生的凝露、超溫情況采取應對措施。電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控電氣接線原理如圖3-2所示：圖 3-2 所示，小型電壓繼電器1YJ、2YJ、 3YJ的線圈分別連接電源的三相X1、X2、X3 負責監(jiān)視電源1 的狀態(tài)，三個電壓繼電器的常開觸點串聯后連接中間繼電器1ZJ 的勵磁線圈。小型電壓繼電器4YJ、5

31、YJ、 6YJ 和中間繼電器2ZJ 配合對電源 2的監(jiān)視。圖 3-2 電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控電氣原理圖中間繼電器1ZJ的觸電負責為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器提供電源，當電源1 正常時， 1ZJ的常開觸點閉合，常閉觸點打開，由電源1 為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器的工作提供電源；當電源1 非正常時，1ZJ的常開觸電打開，常閉觸電閉合，由電源2 為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器供電。斷路器 PLC 輸出的電源選擇控制指令， 為冷卻器組及控制裝置選擇一路電源。 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。接觸器的主觸頭分別連接兩電源和變壓器冷卻裝置的電源進線， 輸入端連接 P

32、LC 的輸出和斷路器常閉輔助觸點的組合。Q3.4 為控制 1JC 的“合閘” 信號， Q3.5 為控制 1JC的“合閘”信號， Q3.6 為控制 1JC 和 2JC 的“分閘”信號。 2JC 的常閉輔助觸電和Q3.4 串聯接入 1JC 的“合”輸入端可以防止兩電源同時投入，因為2JC 處于“合閘”狀態(tài)時，電源 2 供電，其常閉輔助觸點打開， 1JC 的“合閘”輸入端處于無信號的狀態(tài)，電源 2 不能投入。同理 1JC 的常閉輔助觸電和 Q3.5 串聯介入 2JC 的“合閘”輸入端可以防止電源同時投入的情況發(fā)生。當環(huán)境溫度濕度達到設定值時， “凝露負載” 輸出接通，中間繼電器3ZJ 勵磁，其常開觸

33、點連接到PLC 的輸入，為 PLC 提供凝露信號。當環(huán)境濕度達到設定值時，凝露負載接通，加熱裝置啟動為控制裝置除濕。當環(huán)境溫度達到設定值時，溫度負載接通，風扇投入運轉為冷卻控制裝置散熱。3.3.2 冷卻器電動機保護控制電氣接線本論文設計的冷卻控制裝置可以控制8 組冷卻器，每組冷卻器有3 個風扇和 1 個潛油泵組成，冷卻器保護控制部分可以為冷卻器風扇電動機和潛油泵電動機提供過載、堵轉和缺相保護，并接受PLC 的輸出指令，投切冷卻器組。每組冷卻器保護控制的接線是相同的，我們只繪出一組冷卻器保護控制的電氣接線原理圖。如圖3-3 所示圖 3-3 冷卻器保護控制電氣原理圖當任一電機出現故障時與之相連的電

34、機保護器的輸出觸電閉合，使空氣開關1ZK動作。 1BC 為控制風冷器投切的接觸器，它的勵磁線圈連接PLC 的輸出，可以接受PLC 的控制指令，控制冷卻器投切。轉換開關用于選擇“手動” 、“自動”投入冷卻器或處于“停止”狀態(tài)。1、2 接通處于“自動”狀態(tài)。 3、4 端子接通處于“手動”狀態(tài)。3.3.3 可編程控制器的輸入輸出變壓器冷卻控制裝置的核心PLC 由一個 CPU 模塊 CPU（ 14 數字輸入輸出），三個輸入輸出擴展模塊， EM221（ 16 路數字輸入），EM222（8 繼電器輸出），EM223（ 8數字輸入 8 繼電器輸出） 組成，PLC 從輸入端子采集信號， 從輸出端子輸出控制信號

35、。3.3.4 CPU224 的輸入輸出連接CPU224 是 PLC 的核心，控制功能和控制決策由CPU 模塊運行做出， CPU 的輸入輸出連接如圖 3-4 所示：（L1， N）接 220V 交流電，（ L+,M ）引出 24V 直流電。輸入 I0.0 和 I0.1 連接轉換開關，I0.0 有效表示“手動”，I0.1 有效表示“自動”。輸入 I0.2I0.6 連接電源“主”、“輔”選擇開關、中間繼電器 1ZJ 和 2ZJ 的常開觸點、斷路器 1JC 和 2JC 的輔助觸點。變壓器三側開關 DL1 、DL2 、DL3 的輔助觸電串聯作為 I0.7 輸入。輸入 I1.0、I1.1、 I1.2 分別連

36、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。輸入 I1.3 連接中間繼電器 3ZJ 的一個觸電，中間繼電器 3ZJ 的勵磁線圈連接凝露溫控器的凝露負載。1L 、2L 、3L 分別連接到轉換開關的1X31、2X31 和 3X31，自動”時輸出“ Q0.0Q0.3、Q0.4Q0.6、Q0.7Q1.提供電源。 Q0.0Q0.7 連接冷卻器的勵磁線圈機信號指示燈。接觸器勵磁線圈的電源端通過開關還連接轉換開關的1X41、2X41 和 3X41，處于“手動”模式時為勵磁線圈提供電源，可以通過按鈕開關手動的投切冷卻器。3.3.5 EM223 的輸入輸出模塊的 1M 和

37、2M 端接地， L+ 連接 CPU224 模塊的 24V 直流電源輸出，一方面為輸入 I2.0I2.7 提供電源，另一方面為繼電器輸出 Q2.0Q2.7 的繼電器線圈供電。冷卻器控制裝置能控制 8 組冷卻器， 8 組冷卻器的油流繼電器 1LJ8LJ 的常開觸電連接 24V 直流電源和 EM223 的輸入 I2.0I2.7 。一組冷卻器投入運行，對應的輸入有信號，反之變?yōu)闊o信號狀態(tài)。 Q2.0Q2.7 連接冷卻器故障信號指示燈，與 EM222 配合確定是哪一組冷卻器出現的何種故障。3.3.6 EM221 和 EM222 的的輸入輸出擴展模塊 EM221 和 EM222 的作用是擴展 CUP 的輸

38、入輸出， EM221 有 16 個 24V 直流數字輸入， EM222 有 8 個繼電器輸出。模塊 EM221 的 1M4M 端和 EM222 的 M 端接地，EM222 的 L+ 連接 24V 直流電源。輸入 I3.0I3.7 分別連接 8組自動空氣開關的常開輔助觸電的一段，另一端連接 24V直流電源。自動空氣開關與電動機保護器配合實現對風扇和潛油泵電動機的保護，正常情況下自動空氣開關的輔助觸點打開，冷卻器電動機出現故障時，輔助觸點閉合，將信號送入 PLC 。輸入 I4.0I4.7 分別連接控制冷卻器投切的8 個交流接觸器 1BC8BC的常開輔助觸點，當一只交流接觸器閉合，接觸器控制的冷卻器

39、投入工作，輔助觸點閉合，信號送入 PLC ，表示對應冷卻器投入工作。4 變壓器冷卻控制的通訊設置4.1 通信連接設置冷卻控制裝置采用自由口通訊，自由口通訊是建立在PLC RCS485 硬件基礎上的一種通訊方式。 自由口通訊功能完全由用戶程序控制，所有通訊任務由用戶編程完成。冷卻器控制裝置的通訊由PLC 、PPI 電纜、長線驅動器、通訊線和上位計算機組成，如圖 4-1 所示：圖 4-1 冷卻控制通信裝置的組成4.2 STEP7-MicroWIN通信設置4.2.1 通信硬件的選擇在 STEP7-MicroWIN 中執(zhí)行菜單命令 “查看 ”“組建 ”“設置 PGPC” 接口，或者雙擊指令樹的 “通信 ”文件夾中的 “設置 PGPC” 接口圖標，進入 “設置 PGPC 接口 ”對話框，如圖 4-2 所示：圖 4-2 PGPC 接口設置4.2.2 設置 PCPPI 電纜的 PPI 參數設置 PCPPI 電纜的 PPI 參數選用 PCPPI 電纜，在“設置PGPC”接口中單擊“屬性”按鈕，將會出現“屬性-PCPPI Cable(PPI) ”對話框，如圖4-3 所示：圖 4-3 PCPPI cable 屬性設置選中“多主站網絡”復選框，即可以啟動多主站模式，未選擇它時為單主站模式。使用單主站協議時， STEP 7-MicroWIN 是網