謝向楠

河南省濮陽市中原大化電氣公司

基于PLC控制的斷路器電壽命試驗(yàn)

謝向楠

河南省濮陽市中原大化電氣公司

本文利用西門子公司的S7－200型PLC作為主控制系統(tǒng)，使用PLC自身所具備的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理功能，通過輸入/輸出模塊、A/D模塊、D/A模塊和編制PLC控制程序，實(shí)現(xiàn)了斷路器電壽命實(shí)驗(yàn)的硬件系統(tǒng)和軟件控制程序的設(shè)計(jì)。

PLC；電壽命；故障診斷

本文結(jié)合斷路器電壽命試驗(yàn)，詳細(xì)說明了真空斷路器電壽命試驗(yàn)的PLC設(shè)計(jì)程序以及個(gè)人計(jì)算機(jī)與S7－200型PLC之間的串行通信。

1.斷路器電壽命實(shí)驗(yàn)PLC程序的實(shí)現(xiàn)

電壽命試驗(yàn)的目的是考核產(chǎn)品在正常負(fù)載條件下能否耐久和可靠地工作至壽命終止為止。

斷路器試驗(yàn)有兩種類別:一種是配電用途的考核；另一種是用著直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的考核。本試驗(yàn)按AC3—I類別使用。兩種試驗(yàn)要求見下表:

表1 電壽命試驗(yàn)條件

AC3-I為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)類別的電壽命試驗(yàn)的一種工作制

下面給出了實(shí)驗(yàn)主電路的示意圖:

圖1 實(shí)驗(yàn)主電路示意圖

圖中QF為被試斷路器，QF1和QF2為輔助斷路器。QF1首先接通QF通以Ue和6Ie，QF接通。這時(shí)，QF1斷開，QF2接通，QF通以0.17Ue和Ie，QF斷開。實(shí)驗(yàn)完成一個(gè)循環(huán)次數(shù)。

1.1 S7-200PLC的接線

圖2中，SB為啟動(dòng)開關(guān)，QF1.1和QF2.1為輔助斷路器的輔助觸頭，因此，I0.1和I0.2可以起到監(jiān)控?cái)嗦菲魍〝嗟淖饔?。K控制的是示波器的啟動(dòng)，K1和K2分別控制QF1和QF2，K3用來控制QF。HL1－5是用來提示線路的運(yùn)行狀態(tài)，分別是:示波器通，QF1接通，QF接通，QF2接通，報(bào)警燈亮。

該試驗(yàn)是以斷路器型號(hào)NM6-125為被試電器，其額定電流為125A，額定電壓為380V。該試驗(yàn)要求在分?jǐn)噙^程中，加在觸頭兩端的電壓為額定工作電壓的17%，其作用是模擬籠型異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中斷開的實(shí)際情況。為滿足這一要求特采用兩個(gè)不同的電源供電:在試驗(yàn)過程中用兩個(gè)陪試接觸器KM1和KM2將電源從Ue切換至0.17Ue，其中KM1所承受的分?jǐn)嗄芰肯喈?dāng)于試品的20倍以上，故選用額定電流為100A的交流接觸器。

圖2 S7－200PLC的接線圖

圖3 操作控制梯形圖

由于短路器試驗(yàn)次數(shù)多，試驗(yàn)從開始到結(jié)束要持續(xù)較長時(shí)間，可能出現(xiàn)短路、過載、試品或電路中用于控制的電器觸頭熔焊等故障。主電路中的熔斷器和斷路器的復(fù)式脫扣器（瞬時(shí)脫扣器和熱脫扣器）分別用作線路的短路和過載保護(hù)；而觸頭熔焊則可利用PLC內(nèi)部定時(shí)器來夠成保護(hù)，故不必另外采用時(shí)間繼電器等外部電器。

電壽命試驗(yàn)的全過程需要一定的時(shí)間，在這段時(shí)間里電源電壓不可能是恒定不波動(dòng)的，所以試驗(yàn)電流的標(biāo)稱值應(yīng)以相當(dāng)于電壓為Ue時(shí)之值，如測量時(shí)電壓偏離Ue值，則可以換算得出。這個(gè)標(biāo)稱值的允許偏差為±5%，在試驗(yàn)全過程中無須在調(diào)整這一數(shù)據(jù)，全過程的電壓允許偏差為±5%，電源頻率允許在45Hz～62Hz。

1.2 操作控制的軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)斷路器電壽命試驗(yàn)的要求，可畫出用PLC實(shí)現(xiàn)控制的梯形圖如圖3所示。

圖4 通信設(shè)置界面

2. 西門子系列PLC的通訊協(xié)議

在這里介紹一種簡單的通信方式，采用的PPI連接方式。

首先，網(wǎng)絡(luò)的連接，使用雙絞線及網(wǎng)絡(luò)連接器將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備的RS－485口連接起來，連接一般為總線方式。其次，設(shè)置STEP7－Micro/WIN地址及波特率，操作如下:

(1) 在STEP7－Micro/WIN編程軟件操作欄中點(diǎn)擊通訊圖標(biāo)。

(2) 雙擊通訊設(shè)置圖標(biāo)。（圖4）

(3) 在SetPG/Printerface對話框中點(diǎn)擊屬性按鈕。

圖5 設(shè)置PG/PC接口界面

(4) 為STEP7－Micro/WIN選擇站地址。

(5) 為STEP7－Micro/WIN選擇波特率。

圖6 選擇波特率界面

為S7－200設(shè)置波特率與站地址的方法與以上類似，可以在操作欄中點(diǎn)擊系統(tǒng)塊圖標(biāo)或者在命令菜單中選擇View＞Component＞System Block，然后進(jìn)行選擇。值得注意的是，設(shè)置的地址及波特率需和應(yīng)用程序一起下載到CPU中生效，設(shè)置時(shí)還應(yīng)同時(shí)安排該站為主站或從站。

圖7 S7－200設(shè)置波特率與站地址界面

3.小結(jié)

本篇所介紹的電壽命試驗(yàn)方法，在通過DCS組態(tài)之后，增強(qiáng)其可視化和操作性，改善人機(jī)交互環(huán)境。節(jié)省了人工，增加工作效率。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.17.048