摘要：論證可編程控制器在模擬屏的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備多狀態(tài)的指示及三表合一、聲光報(bào)警和防誤操作等功能。

關(guān)鍵詞：可編程控制器 PLC 狀態(tài) 電氣設(shè)備 輸入 輸出

1 PLC的簡介及組成

可編程控制器（簡稱為PLC）已成為當(dāng)今世界一種最重要、應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論發(fā)展而來的，是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。

作為一種特殊形式的計(jì)算機(jī)控制裝置，其核心是一臺單板機(jī)，在單板機(jī)外圍配置了相應(yīng)的接口電路，在單板機(jī)中配置了監(jiān)控程序。

即由兩大部分組成：

①硬件：由單板機(jī)、輸入輸出接口電路、電源、擴(kuò)展接口、編程器接口、存貯器接口、編程器組成。

②軟件：由系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶程序兩部分組成。

2 三電模擬屏的現(xiàn)狀及利用PLC實(shí)現(xiàn)模擬屏信號多狀態(tài)指示的總體設(shè)計(jì)思路

陽煤三電廠主控室模擬屏建廠就投入運(yùn)行，電氣設(shè)備所處的狀態(tài)指示不明顯，即只有運(yùn)行、不運(yùn)行兩種狀態(tài)指示，不能從模擬屏上真正看到設(shè)備的所處狀態(tài)（運(yùn)行、熱備用、試驗(yàn)、冷備用、檢修），這樣只能到就地檢查才能確定設(shè)備的位置。

模擬屏指示信號的取回有以下三種：

①6kV設(shè)備信號主要通過開關(guān)的起、停，帶動(dòng)開關(guān)輔助節(jié)點(diǎn)的開閉斷開或接通DC220V，直接驅(qū)動(dòng)光電耦合電路來控制DC24V繼電器，由繼電器的開、閉點(diǎn)接通或斷開發(fā)光二極管控制回路。

②各電壓互感器、PT和光帶的信號由電壓互感器二次回路的電壓經(jīng)全波整流、T型濾波后，通過光電耦合電路來控制DC24V繼電器，由繼電器的開、閉點(diǎn)接通或斷開發(fā)光二極管控制回路。

③35kV設(shè)備信號主要通過開關(guān)的起、停，接通或斷開DC220V直接驅(qū)動(dòng)光電耦合電路來控制DC24V繼電器，由繼電器的開、閉點(diǎn)接通或斷開發(fā)光二極管控制回路。見下圖：

可見信號的取回都需要24V的直流繼電器，如仍用傳統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備多狀態(tài)的指示，至少需要90多個(gè)繼電器，而且配線難度較大，這對近70多臺手車開關(guān)來說，難度是相當(dāng)大的。即使改造成功，對日后的維護(hù)也帶來諸多不便。如采用PLC就解決了輸入輸出的問題了。它的所有輸入輸出信號全部都經(jīng)過隔離，無論任何輸入輸出最終都是經(jīng)過光電耦合或繼電器將信號傳入/送出。

PLC輸入的兩種形式：

一種直流輸入，其輸入器件是無源觸點(diǎn)或傳感器的集電極開路晶體管；另一種是交流輸入，是將交流信號經(jīng)整流、限流后再通過光耦傳入CPU。

三電廠模擬屏信號涉及的電氣設(shè)備眾多，除各電壓互感器、PT和300-2、301-3、302-3、307-3刀閘的信號仍由原回路控制，其余大部分電氣設(shè)備均可利用其開關(guān)的輔助點(diǎn)來接通、斷開直流電源，實(shí)現(xiàn)設(shè)備多狀態(tài)信號的輸入。

PLC輸出接口電路的三種形式：

一種是繼電器輸出型，CPU接通繼電器的線圈，繼而吸合觸點(diǎn)，觸點(diǎn)與外線路構(gòu)成回路；另一種是晶體管輸出，它是通過光電耦合使開關(guān)晶體管通斷以控制外電路；再一種就是可控制硅輸出型。

對模擬屏電氣設(shè)備的輸出信號，均采用晶體管輸出型，由PLC輸出端子直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管控制回路，來實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信號的輸出。

以6kV手車開關(guān)為例加以說明：

將開關(guān)柜內(nèi)的端子二次插頭由一排改為兩排，分別控制設(shè)備的試驗(yàn)和工作位置狀態(tài)；在接地刀閘操作機(jī)構(gòu)內(nèi)加裝行程開關(guān)，來控制設(shè)備在冷備用和檢修位置的狀態(tài)。其輸出直接由PLC輸出端子驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管控制回路。這樣，一個(gè)開關(guān)需輸入4點(diǎn)（有一點(diǎn)為保護(hù)接點(diǎn)輸入），輸出5點(diǎn)（有兩點(diǎn)為報(bào)警器和報(bào)警燈輸出），外加一個(gè)三開三閉的直流24繼電器，就可實(shí)現(xiàn)設(shè)備不同狀態(tài)的指示。

要想實(shí)現(xiàn)上述功能，就必須進(jìn)行程序梯形圖的編寫，以6kV電氣設(shè)備為例：

當(dāng)開關(guān)在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，開關(guān)的輔助點(diǎn)接通24V，分別啟動(dòng)外部繼電器和PLC內(nèi)部輸入繼電器，其常開觸點(diǎn)閉合啟動(dòng)PLC內(nèi)部輸出繼電器，其輸出通過外部繼電器的開點(diǎn)接通運(yùn)行指示回路。

當(dāng)開關(guān)在熱備用狀態(tài)時(shí)，開關(guān)的輔助點(diǎn)斷開24V， PLC內(nèi)部輸入繼電器常閉觸點(diǎn)啟動(dòng)PLC內(nèi)部輸出繼電器，其輸出通過外部繼電器的閉點(diǎn)接通熱備用指示回路。

PLC電源：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型為交流電源220V由主控室遠(yuǎn)動(dòng)電源屏供電，實(shí)現(xiàn)供電不間斷。

3 利用PLC電子模擬屏實(shí)現(xiàn)其他功能

PLC除能實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)模擬指示功能外，還能實(shí)現(xiàn)以下功能：

3.1 三表合一

隨著PLC進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，PLC處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力得到大幅度提高。將發(fā)電機(jī)電壓、電流互感器的二次電壓、電流整流濾波后，轉(zhuǎn)換為DC0～5V，輸入至PLC的模擬量輸入端子上，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，存入不同的寄存器，通過PLC的四則運(yùn)算、帶鎖存的7段顯示功能指令和復(fù)雜的編程，由PLC輸出直接驅(qū)動(dòng)7段顯示器，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)有功、無功、電壓和三相電流的依次顯示。

3.2 聲光報(bào)警功能

當(dāng)電氣設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生事故跳閘后，應(yīng)有聲光音響信號，告知運(yùn)行人員。利用PLC中的輔助繼電器、定時(shí)器及計(jì)數(shù)器，通過復(fù)雜的編程，設(shè)計(jì)一個(gè)包括計(jì)數(shù)器和定時(shí)器的閃光報(bào)警電路的控制程序，由PLC輸出接通事故音響和閃光回路，延時(shí)自動(dòng)復(fù)歸聲光報(bào)警。解決了電氣設(shè)備事故跳閘后不易被運(yùn)行人員注意的問題。以6kV電氣設(shè)備為例，程序梯形圖的編寫如下圖：

編程如下：

3.3 通信功能

PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。通過PLC的通訊模塊、RS422K口或RS232口，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的通信。將其所有元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)由PLC送入上位機(jī)，由上位機(jī)采集這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和狀態(tài)監(jiān)視。還可以通過專用的接口裝置掛接在DCS系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。

3.4 防電氣誤操作功能

為了防止誤操作，重要的電氣設(shè)備均裝設(shè)防誤操作的電氣閉鎖。利用PLC的“邏輯與”、“邏輯或”判斷功能實(shí)現(xiàn)電子閉鎖。當(dāng)出線斷路器在合閘狀態(tài)，PLC判斷為“邏輯與”，電子閉鎖出線刀閘操作機(jī)構(gòu)，禁止倒閘操作；反之，出線斷路器在斷開狀態(tài)，PLC判斷為“邏輯或”，電子閉鎖解除，允許出線刀閘進(jìn)行倒閘操作。避免了帶負(fù)荷拉刀閘的誤操作，確保了人身和設(shè)備的安全。

4 結(jié)束語

PLC所具有的高可靠性、編程方便、易于使用、環(huán)境要求低及與其它裝置聯(lián)接方便等特點(diǎn)，使其在電氣模擬屏的應(yīng)用上具有了可操作性。其應(yīng)用在電氣模擬屏上所展示的上述功能對保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行、提高操作安全系數(shù)上起到了重要作用并在今后企業(yè)生產(chǎn)的安全化、自動(dòng)化、信息化發(fā)展上更加突顯其本色。

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