PLC在大型變壓器冷卻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
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論文導(dǎo)讀：大型變壓器是電網(wǎng)中的核心設(shè)備，其冷卻控制系統(tǒng)影響著變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)。目前，國(guó)內(nèi)大型變壓器采用的片散風(fēng)冷冷卻方式，大多數(shù)采用繼電器控制機(jī)械觸點(diǎn)的開閉驅(qū)動(dòng)交流接觸器線圈的模式，其控制電路的接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多以及自動(dòng)化程度低等滿足不了變電所自動(dòng)化系統(tǒng)要求。可編程邏輯控制器稱為PLC（ProgramLogicController）,是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程序存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。
關(guān)鍵詞：PLC，冷卻控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制，變壓器
一.引言
大型變壓器是電網(wǎng)中的核心設(shè)備，其冷卻控制系統(tǒng)影響著變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)。目前，國(guó)內(nèi)大型變壓器采用的片散風(fēng)冷冷卻方式，大多數(shù)采用繼電器控制機(jī)械觸點(diǎn)的開閉驅(qū)動(dòng)交流接觸器線圈的模式，其控制電路的接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多以及自動(dòng)化程度低等滿足不了變電所自動(dòng)化系統(tǒng)要求。論文檢測(cè)。
可編程邏輯控制器稱為PLC（ProgramLogic Controller）,是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程序存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。S7-200系列是西門子公司PLC家族中的小型可編程邏輯控制器，其有極高的可靠性，強(qiáng)大的通信能力和豐富的擴(kuò)展模塊，集成有高數(shù)計(jì)數(shù)器、高速輸出、PID控制器和RS-485通信/編程接口，可以使用多種通信協(xié)議。最多可以擴(kuò)展248點(diǎn)數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O。
二.控制系統(tǒng)的工作原理
本文介紹的為沈陽(yáng)某供電公司SF11-180000/220型變壓器的冷卻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)主要控制的對(duì)象為20組片散的10組風(fēng)機(jī)。本系統(tǒng)采用兩路獨(dú)立電源供電，兩路電源可任選一路工作或備用，當(dāng)工作電源出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)投入備用電源，而當(dāng)工作電源恢復(fù)時(shí)，備用電源自動(dòng)退出。控制系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，能發(fā)出就地和遠(yuǎn)方信號(hào)。工作方式有自動(dòng)、手動(dòng)方式。自動(dòng)方式通過(guò)就地或遠(yuǎn)程來(lái)進(jìn)行PLC的啟動(dòng)；手動(dòng)方式直接由觸摸屏來(lái)啟動(dòng)，這樣確保冷卻控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在出現(xiàn)故障時(shí)能夠在手動(dòng)方式下正常運(yùn)行。在手動(dòng)方式下，操作人員通過(guò)控制柜面板上的按鈕可進(jìn)行啟動(dòng)、停止風(fēng)機(jī)的操作；在自動(dòng)工作方式下，將開關(guān)旋轉(zhuǎn)到自動(dòng)狀態(tài)，風(fēng)機(jī)通過(guò)軟啟動(dòng)進(jìn)行啟動(dòng)，投入工作。
三.PLC控制系統(tǒng)的組成
本冷卻控制系統(tǒng)采用西門子S7－200，它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，作為現(xiàn)場(chǎng)前置機(jī)，采集變電所的變壓器負(fù)荷、油面溫度的信息，與智能儀表通信，獲取信息，通過(guò)繼電器輸出。此控制系統(tǒng)分為硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
3.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)電氣硬件控制電路的設(shè)計(jì)，主要包括控制電路、電源變換電路、信號(hào)回路、照明和自動(dòng)/手動(dòng)加熱輔助功能回路�？刂葡到y(tǒng)的框圖如圖1所示。
圖1
控制回路主要由PLC的CPU模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊組成。其主要功能是對(duì)輸入的溫度和電流量進(jìn)行比較，將信息輸出，便于運(yùn)行監(jiān)控。電源變換電路中的兩路獨(dú)立供電電源，任一路作為工作電源時(shí)為PLC提供直流穩(wěn)壓電源。信號(hào)回路將PLC輸出的信號(hào)傳出。輔助功能回路是指控制箱內(nèi)的照明和自動(dòng)/手動(dòng)加熱功能。
3.2軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
冷卻控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思想力爭(zhēng)做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，邏輯功能清晰。由于實(shí)時(shí)性要求，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮電流和溫度信號(hào)兩重判斷。PLC流程框圖如圖2所示。
圖2
完成冷卻控制系統(tǒng)初始化后，程序?qū)λ休斎攵似骷妮斎肓亢蛿?shù)字量進(jìn)行掃描和分析，確定轉(zhuǎn)換開關(guān)在自動(dòng)位上。片散風(fēng)機(jī)的投/切是根據(jù)變壓器的負(fù)載電流和溫度綜合控制的。如果變壓器負(fù)載電流達(dá)到其額定電流的70%及以上時(shí)，1～10組片散風(fēng)機(jī)投入；若負(fù)載電流小于額定電流的70%時(shí)，片散風(fēng)機(jī)的投/切依據(jù)油溫判斷。如果油溫上升到45℃片散風(fēng)機(jī)不投入，當(dāng)油溫上升到規(guī)定的55℃時(shí)，1～10組片散風(fēng)機(jī)投入。當(dāng)油溫降到55℃時(shí)，1～10組片散風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，直到油溫下降到低于45℃時(shí)，片散風(fēng)機(jī)退出運(yùn)行。論文檢測(cè)。
四.系統(tǒng)的功能特點(diǎn)
1.控制系統(tǒng)的性能及可靠性
傳統(tǒng)的變壓器冷卻控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良容易出現(xiàn)故障，控制冷卻器工作電路的交流接觸器啟動(dòng)頻繁，觸點(diǎn)容易燒傷。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸出有關(guān)的少量硬件元件 ，因觸點(diǎn)不良造成的故障大為減少，與功能相同的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以實(shí)現(xiàn)集中管理，分散控制。
2.控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試工作量
傳統(tǒng)的冷卻控制系統(tǒng)中大量中間繼電器、時(shí)間繼電器的安裝、接線工作量非常大，配線時(shí)由于觸點(diǎn)多容易出錯(cuò)，調(diào)試時(shí)使用AC380V電源。PLC的安裝、接線很方便，用接線端子連接外部接線，減少安裝、配線工時(shí)。PLC的程序調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC的發(fā)光二極管觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。
3.控制箱的體積及費(fèi)用
PLC在大型變壓器冷卻控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，S7-200系列的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，可將控制箱的體積縮小到原來(lái)的1/2～1/10。PLC配線少，可以省下大量的配線和附件，節(jié)省大量的費(fèi)用。論文檢測(cè)。
結(jié)論
PLC在大型變壓器冷卻控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，表明其運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，性能良好，滿足生產(chǎn)的各項(xiàng)功能要求，操作更加簡(jiǎn)便，對(duì)操作員來(lái)說(shuō)也更加安全可靠。為推動(dòng)了變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)做出了貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
廖常初. S7-200PLC基礎(chǔ)教程 北京 機(jī)械工業(yè)出版社
謝毓城. 電力變壓器手冊(cè). 北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2003年
