西門子PLC編程實(shí)例西門子S7

西門子S7-200PLC直流電源監(jiān)控器應(yīng)用1引言直流電源設(shè)備是電力系統(tǒng)不可缺少的輔機(jī)設(shè)備。供給斷路器分合閘用電，后備電池充電以及二次回路的儀器儀表等低壓設(shè)備用電都采用直流電源。目前國(guó)內(nèi)發(fā)電廠及變電站使用的直流電源設(shè)備已廣泛采用高頻整流模塊為功率單元，為了對(duì)整個(gè)直流系統(tǒng)進(jìn)行合理的實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理，本文設(shè)計(jì)了一種基于西門子s7-200plc[1]的高頻直流監(jiān)控器。其功能主要是實(shí)時(shí)采集直流系統(tǒng)的電壓、電流及供電支路的開關(guān)狀態(tài)等運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,判斷直流系統(tǒng)的運(yùn)行工況，并根據(jù)pid控制理論進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行控制和故障處理，并對(duì)蓄電池進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，為電力綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定、可靠的直流電源。2系統(tǒng)硬件組成及工作原理系統(tǒng)硬件組成原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要由高頻直流監(jiān)控器（以下簡(jiǎn)稱監(jiān)控器）、模擬量采樣板、高頻整流模塊等組成。其中監(jiān)控器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主要由西門子s7-216cpu配以em-235模擬量模塊、臺(tái)灣人機(jī)電子mt-510t觸摸屏等組成。開關(guān)量輸人d-賤塊報(bào)警塑輸人一om出7電-IC由、莊屯伍■采舁扳電墟■采樣扳CFV-3361^BH-235EH-S35其它皆能說陞壓硅膏電池宏淹配用輅人竝気誥鐵開關(guān)量輸人d-賤塊報(bào)警塑輸人一om出7電-IC由、莊屯伍■采舁扳電墟■采樣扳CFV-3361^BH-235EH-S35其它皆能說陞壓硅膏電池宏淹配用輅人竝気誥鐵茨坦真圖丄系統(tǒng)姐戚原理框圖系統(tǒng)交流供電采用兩路三相三線制方式實(shí)現(xiàn)主備用供電電源的自動(dòng)切換，經(jīng)過交流配電輸入單元供電給智能高頻整流模塊，智能高頻整流模塊按監(jiān)控器控制方式輸出所需的直流電壓供合閘母線、控制母線、蓄電池充電用。監(jiān)控器通過plc各開關(guān)量輸入通道采集各模塊報(bào)警量輸入、各饋線開關(guān)量輸入、各熔斷器信號(hào)輸入等開入量；通過模擬量采樣板將模塊采集交流輸入電壓、直流輸出電壓、合母電壓、蓄電池電壓、輸出電流、控母電流、合母電流、充電電流等模擬轉(zhuǎn)化為0-5vdc電壓量或4-20ma電流量由em-235模塊12位a/d通道采樣;通過程序內(nèi)部數(shù)據(jù)處理，按照程序設(shè)定的控制曲線，利用比例微分積分pid(proportionalintegraldifferential)控制算法［2］，產(chǎn)生調(diào)節(jié)量，由em-235模擬量輸出口產(chǎn)生0-10vdc電壓量，控制高頻整流模塊的輸出電流、電壓，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。監(jiān)控器采集現(xiàn)場(chǎng)各種運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)故障時(shí)發(fā)報(bào)警信息；系統(tǒng)事故時(shí)保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)充電設(shè)備和電池安全。觸摸屏是整個(gè)監(jiān)控器的人機(jī)接口部分，通過rs485與plc通訊，顯示直流系統(tǒng)的各種信息，如系統(tǒng)直流電壓、電流參數(shù)，系統(tǒng)狀態(tài)信息、故障信息、系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)等，并可設(shè)置系統(tǒng)各參數(shù)，控制監(jiān)控器的運(yùn)行狀態(tài)。可通過rs485通信接口與上位計(jì)算機(jī)及智能通訊設(shè)備通訊，以實(shí)現(xiàn)“四遙”功能［3］。3程序設(shè)計(jì)3.1程序流程圖設(shè)計(jì)plc終端軟件采用stl語言編寫，程序設(shè)計(jì)采用模塊化，功能化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)、擴(kuò)展。為提高終端的抗干擾能力，軟件控制中采用了數(shù)字濾波、故障自檢、控制口令等措施，保證控制操作的正確性和可靠性。裝置plc主要程序流程如圖2所示，主要由初始化程序、數(shù)據(jù)采集處理子程序、時(shí)鐘處理子程序、充電轉(zhuǎn)換子程序、故障報(bào)警及保護(hù)子程序、交流中斷子程序、pid調(diào)節(jié)計(jì)算子程序、硅鏈投切控制子程序等組成。深圳稻葦丸自動(dòng)僧曲IIwww*dci^iito.co?警〉ViuMi悄帯映It?平宦序瓷點(diǎn)申■芋梅￥ffff■帕■圧HD?F事ftAHrtnejY深圳稻葦丸自動(dòng)僧曲IIwww*dci^iito.co?警〉ViuMi悄帯映It?平宦序瓷點(diǎn)申■芋梅￥ffff■帕■圧HD?F事ftAHrtnejY圖2程序流程圖主程序始終處于循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，其中初始化程序主要完成系統(tǒng)的初始化，設(shè)定各寄存器、計(jì)數(shù)器、pic工作模式、定時(shí)器中斷、通訊方式等參數(shù)初始值等。然后不斷調(diào)用模擬量采集及處理子程序?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集;調(diào)用充電程序運(yùn)行方式子程序決定監(jiān)控器的運(yùn)行方式；調(diào)用故障報(bào)警及保護(hù)子程序判斷故障報(bào)警及保護(hù)繼電器輸出；調(diào)用時(shí)鐘處理子程序?qū)π铍姵爻潆姵绦蚋鞣N運(yùn)行時(shí)間累計(jì)；調(diào)用交流電中斷子程序保證系統(tǒng)在交流中斷后自動(dòng)恢復(fù);調(diào)用硅鏈投切子程序根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的控母電壓定值對(duì)硅鏈進(jìn)行自動(dòng)投切控制;調(diào)用通訊子程序（中斷方式）實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及其它智能設(shè)備通訊。3.2主要子程序原理（1）充電轉(zhuǎn)換子程序：通過判斷標(biāo)志字V152的值來決定監(jiān)控器的運(yùn)行方式。當(dāng)標(biāo)志字為0時(shí)調(diào)用浮充電子程序；當(dāng)標(biāo)志字為1時(shí)調(diào)用恒流充電子程序；當(dāng)標(biāo)志字為2時(shí)調(diào)用均充電子程序。各充電子程序之間通過程序內(nèi)部自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)初次上電后用O.lclOa給定恒流充電，電壓達(dá)到整定值（2.30-2.40）vxn（n為單體電池節(jié)數(shù)）時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓均充電；當(dāng)充電電流逐漸減小，達(dá)到0.01c10a時(shí)，pic開始計(jì)時(shí)，均充計(jì)時(shí)達(dá)3小時(shí)后，自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充電狀態(tài)運(yùn)行，充電電壓為（2.23-2.28）vxn。正常運(yùn)行浮充狀態(tài)下每隔720小時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)運(yùn)行，按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進(jìn)行充電。（2） 交流電中斷子程序：當(dāng)電網(wǎng)事故停電，這時(shí)充電裝置停止工作，蓄電池通過降壓模塊，無間斷地向二次控制母線送電，同時(shí)監(jiān)控器發(fā)出告警信號(hào)。交流電源中斷超過0.5小時(shí)以上，恢復(fù)送電運(yùn)行時(shí)，pic控制充電裝置自動(dòng)進(jìn)入恒流充電狀態(tài)運(yùn)行，按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進(jìn)行充電。（3） 通訊子程序：接受命令采用中斷處理，通過atch指令使中斷事件8在接受不同特征命令下執(zhí)行不同的程序。對(duì)串行通訊的超時(shí)限制則通過內(nèi)部定時(shí)中斷來控制，其事件號(hào)為10，定時(shí)時(shí)間由smb34來確定。為減少通訊的誤碼，采用crc16校驗(yàn)措施［4］。4裝置功能特點(diǎn)檢測(cè)高頻整流模塊的輸出電流和故障狀態(tài):當(dāng)模塊有故障時(shí),監(jiān)控器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并重新均分整流模塊負(fù)載；可本地或遠(yuǎn)端控制整流模塊的開/關(guān)機(jī)、自動(dòng)控制電池充電均浮充轉(zhuǎn)換；可本地或遠(yuǎn)端連續(xù)設(shè)置整流模塊的輸出電壓；監(jiān)測(cè)各直流饋電輸出的電壓、電流，各饋電輸出開關(guān)狀態(tài)、熔斷器狀態(tài)、絕緣狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警；監(jiān)測(cè)電池電壓及充放電電流:當(dāng)市電中斷由蓄電池維持向負(fù)載供電時(shí)，如果電池電壓降至低壓告警值，監(jiān)控模塊發(fā)出聲光報(bào)警；當(dāng)市電恢復(fù)后監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)電池進(jìn)行自動(dòng)均衡充電管理；提供硅鏈控制口，可支持5級(jí)、7級(jí)硅鏈自動(dòng)控制；支持母線分段支路絕緣監(jiān)測(cè)，絕緣阻值過低報(bào)警；采用原電力部頒標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，rs232或rs485串行通訊接口，可方便的與電力自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的“遙信，遙測(cè)，遙控，遙調(diào)'四遙功能；監(jiān)控器對(duì)重要故障信息提供繼電器輸出，故障內(nèi)容可按用戶需要自行設(shè)定；當(dāng)監(jiān)控器檢測(cè)到輸出過壓、過流等保護(hù)信號(hào)時(shí)，保護(hù)繼電器動(dòng)作，跳高頻模塊交流輸入空開，從而保護(hù)高頻整流模塊。5結(jié)束語本文利用西門子S7-200和人機(jī)電子mt-510t為核心組成高頻直流監(jiān)控器，充分利用了s7-200pic的各種智能功能，實(shí)現(xiàn)了智能化的管理、豐富的人機(jī)接口。目前，隨著高頻整流模塊的智能化，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)整流模塊與監(jiān)控器的直接通訊