基于PLC的开关电器电寿命试验监控系统

３８　船电技术２００５年第６期　基于ＰＬＣ的开关电器电寿命试验监控系统　冯成　宁佐清　（中国船舶重工集　公司７１２研究所武汉４３００６４）　摘要：本文介绍了…种基十ＰＬＣ的开关电器电寿命试验监控系统，阐述了其硬件组成以及软件设计方面的一　基　本情况，Ｊ　ｒ＿与传统的控制系统进行了比较，简单说叫其所具有的优点。　关键词：开关电器　试验　监控系统ＰＬＣ　中图分类号：ＴＭ５６　文献分类号：Ａ　文章编号：ｌ　００３．４８６２（２００６）０２．００３８．０３　ＰＬＣ－Ｂａｓｅｄ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆＳｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｆｅ　Ｔｅｓｔ　Ｆｅｎｇ　Ｃｈｅｎｇ；Ｎｉｎｇ　Ｚｕｏｑｉｎｇ　（Ｗｕｈａｎ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＳＩＣ，Ｗｕｈａｎ　４３００６４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａ　ＰＬＣ—ｂａｓｅｄ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ｛ｏＴ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌｉｆｅ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ａ　ｓｗｉｔｃｈ　ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔ　ｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ．Ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｉｔｓ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈ；ｌｅｓｔ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ＰＬＣ　１前言　（１）上位机：本监控系统采用西门子ＳＩＭＡＴＩＣ　ＲＡＣＫ　ＰＣ　８４０工控机，它通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ（过程现　随着开关电器技术的飞速发展，其各项技术指　场总线）与ＰＬＣ通讯，同时提供监控系统编程和运　标的不断提高，对开关电器试验系统的要求也越来　行平台。　越高。电寿命试验作为开关电器试验中一个重要的　（２）ＰＬＣ：本监控系统采用西门子Ｓ７—３Ｏ０系列　试验项目，其试验周期特别长，以前基于各种继电　ＰＩ＿ｃ，它作为本系统的核心部件，一方面通过　器、断路器等电器元什的试验控制系统由于控制环　ＰＲＯＦＩＢＵＳ与Ｌ位机通讯，另一方面接受来自试验系　节多、可靠性　高、寿命指标低已经满足不了开关　统丰回路和操作员站的输入信息并对其进行各种　电器电寿命试验的要求，需要用可靠性更高、寿命　控制。本监控系统配置了三个１６通道数字量输入　指标更高的电寿命试验监控系统取代。随着计算机　模块、一个８通道模拟量输入模块、八个８通道数　技术和自动控制技术的发展，这样的监控系统也容　宁量输出模块。可同时对三个试验位的九个试品进　易实现。本文介绍的基于ＰＬＣ的开关电器电寿命试　行各种电寿命试验控制。　验监控系统就是其中一种，它具有控制坏节少、几丁　（３）操作员站：　靠性高、寿命指标岛、使用灵活方便等特点。　・试验系统主回路参数监视　－２监控系统硬件组成　试品故障　示及报警　・试验次数显示　本监控系统　要山上位机、西门了ＰＬＣ、操作　－试验类型（整定和试验）、供电方式选择　员站等组成，其试验系统主回路组态示意图见图ｌ。　・试验状态显示　收稿日期：２００５—０９—１２　作者简介：冯成（１９７２　），男，高级丁程师，现　・ｌ　ｒ船重１　集［，Ｊ１￣－－Ｊ　７１２研究所从事科技管理工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

船电技术２００６年第２期　３９　・启动、暂停、复位等试验信号输入　・紧急停机控制　操作员站是监控系统的　一个辅助操作和显示　平台。　（４）试验系统主回路：监控系统　控的对象，　该试验系统主同路可由３８０　Ｖ电网和６　ｋＶ电网供电　进行电寿命试验，当试验容量小且额定电压为３８０Ｖ　时可直接采用３８０　Ｖ电网进行电寿命试验，当进行　额定电压为２２０　Ｖ、６６０　Ｖ、ｌ１４０　Ｖ及容量较大的　３８０　Ｖ电寿命试验时，可用６　ｋＶ电网＋带分接头的　变压器进行试验。试验系统的试验参数经相应的传　感器之后，通过ＰＬＣ的模拟量输入模板传送到　ＰＬＣ，经监控系统处理后在上位机的系统监视画面　中显示。试验系统各开关节点状态通过ＰＬＣ的数字　量输入模板传送到ＰＬＣ，ＰＬＣ会根据这些状态作出　判断，输出各种控制信号。　３监控系统软件开发　监控系统软件开发包括上位机工控程序和　ＰＬＣ控制程序开发两部分。　３．１上位机工控程序　本监控系统采用西门子ＳＩＭＡＴＩＣ　ＷＩＣＣ　Ｖ５．０　ＳＰ２作为上位机工控程序的开发软件。结合开关电　器电寿命试验的特点，上位机的工控程序由试验选　择、试验控制、系统监视＿二大部分组成。　（１）试验选择　试验选择内容采用步进式设计，根据不同的试　验，按步骤分别选择或输入以下六方面内容：　・试品型式　・试验类型（ＡＣ一３及其它试验类型）　・试验电源　・试验位及试品数　・试验保护开关　・输入试验通电时问、试验保护分时间、试验　循环时间、试验次数、测量问隔次数等信息　当所有选择或信息输入完成后，系统会自动输　出一张可由打印机打印的试验状态表。所选择或输　入的信息在进入试验控制画面时监控系统会自动　通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ传送至ＰＬＣ。　（２）试验控制　在试验控制画面设计中，设置了以下六个区域：　・试验允许信号显示区　・故障信号显示区　图１　・试验状态显示区　・试验控制按钮区　・试验线路显示区　・试验线路中各开关节点合分按钮区　试验允许信号显示区设置了试验位允许信号　灯、试验线路允许试验信号灯、试验允许灯等；故　障信号显示区设置了试品故障信号、保护开关故障　信号等；试验控制按钮区设置了单次试验启动、连　续试验启动、试验暂停、紧急停机、故障及ＰＬＣ复　位等安钮；试验线路显示区显示当前试验线路的情　况：试验线路中开关节点合分按钮区设置各开关的　合分按钮并显示当前开关的合分状态。这些区域的　设置能方便进行试验过程控制，并能实时监视试验　线路及试品状态。　（３）系统监视　系统监视中画面中包含下面两方面内容：　・试验系统主回路线路图　・试验系统中各开关节点合分按钮　试验系统主回路线路图将整个电寿命试验系　统回路真实反映在上位机显示器上，线路中的各开　关节点与相应的状态信号相关联，实时显示开关状　态，并且在线路图中设有试验参数监视方框；开关　节点合分按钮能对线路中各开关进行直接控制，并　能显示其状态。　３．２　ＰＬＣ控制程序　监控制系统采用西门子ＳＩＭＡＴＩＣ　ＳＴＥＰ７　Ｖ５．１　ＳＰ１作为ＰＬＣ控制程序的开发软件。ＰＬＣ控制程序　的设计主要采用组织块（ＯＢ）十功能（Ｆｃ）调用的形　式，设计中将不同的试验控制程序设计成各个不同　的功能，组织块会根据试验选择的内容自动调用不　同的功能，完成不同的试验。　（下转第５５页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

船电技术２００６年第２期　５５　５小结　该套三维船台小车控制系统大大提高了生产　效率，减轻了操作者的劳动强度，得到了使用单位　的好评，也使我们积累了大量在计算机监控系统应　用、交流伺服驱动系统控制技术、液压系统控制技　术方面的经验。　参考文献：　【１】王成元，周美文，郭庆鼎．矢量控制交流伺服驱动电机．　对接段偏差调整可视为细调阶段，系统将根据　有关平台参数及对接段首面及尾面相对于基准段　的位置偏差值自动结算出主副列小车的液压主副　缸的位移量，上位机通过现场总线将数据送至各下　位机，小车在下位机的控制下执行位移调整。　北京ｔ机械工业出版社，１９９５＋　【２】王永华，王东云，郑安平等．现代电气及可编程控制技　术．北京：北京航空航天大学出版社，２００２　（上接第３９页）　４与传统试验控制系统比较　与传统的试验控制系统相比，本监控系统在稳　定性、安全性、性价比等方面都具有比较明显的优　点，其相互比较见表１。　表１　传统控制系统与基于ＰＬＣ监控系统的比较　５结束语　基于ＰＬＣ的开关电器电寿命试验监控系统是　一参考文献：　［１】ＳＩＭＡＴＩＣＷｉｎＣＣＶ５手册，２００１，ｌ１．　种自动化程度高、功能全面的试验监控系统，它　［２】ＳＩＭＡＴＩＣ　ＳＴＥＰ７Ｖ５．２编程，２００３，２．　［３】张桂英．应用组态重开发企业电力监控系统．河北煤　炭，２００４（５）．　灵活多变的特点是传统的控制系统无法比拟的。该　系统目前在七一二研究所开关电器实验室使用情　况良好，有一定的推广和应用价值。