PLC在智能裝置自動測試系統(tǒng)的研究和應用

　　在本系統(tǒng)設計時, 對開入模塊的功能有具體的要求,這些要求是和電力系統(tǒng)的智能裝置實現(xiàn)的功能是密切相關, 如觸點類型和觸點的導通時間等, 因此必須分析智能裝置的保護出口繼電器觸點和遙控觸點檢測的具體要求,并以此為要求進行可編程控制的硬件選擇和內部邏輯回路的設計,充分滿足本系統(tǒng)對觸點檢測的特殊要求?？删幊炭刂破鞯拈_出模塊邏輯回路的設計也必須滿足本系統(tǒng)的特殊需要。

　　4.1 繼電器出口觸點檢測特殊要求

　　可編程控制器開入模塊負責檢測繼電保護出口繼電器輔助觸點的通斷情況,并將開入模塊數(shù)據(jù)上送到控制計算機, 并作為控制計算機自動檢測成功標準之一。

　　因此可編程控制器開入模塊檢測功能的強弱決定本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

　　繼電保護裝置的出口繼電器觸點包括四類:保持型常開接點、保持型常閉節(jié)點、瞬動型常開接點和瞬動型常閉節(jié)點。對于保持型出口觸點的檢測來說,可編程控制器的開入是滿足自動檢測的需要。而對于瞬動型觸點的檢測,可編程控制器開入模塊檢測功能是否滿足要求取決于PLC 本身掃描周期T1 和瞬動接通的時間T2兩者的關系?？紤]到可編程控制器由于掃描方式引起開入延時最長可能達兩個掃描周期,如果保護裝置的瞬動觸點的接通時間T2 大于兩倍的掃描周期T1,該觸點的狀態(tài)變化就可以被PLC 開入模塊所檢測到。

　　瞬動觸點的接通時間取決兩個因素,一是裝置軟件內部對瞬動繼電器出口延時整定的時間,目前各廠家提供的技術參數(shù)來看,裝置軟件觸點延時的時間一般設置為50-100 毫秒,二是出口繼電器本身動作時間和斷開時間參數(shù)也會影響瞬動觸點的接通時間。假設瞬動型觸點的接通時間為100 毫秒,要求可編程控制器的掃描周期的時間小于50 毫秒,才能保證可編程控制器的開入模塊的檢測功能的有效性。

　　可編程控制器的掃描周期和可編程控制器的硬件參數(shù)和用戶的程序的大小有密切的關系。因此只要通過硬件配置和相關技術手冊提供的技術參數(shù)并結合用戶的PLC 程序指令類型和各指令類型數(shù)目計算出可編程控制器掃描周期, 選擇合適可編程控制器模塊, 保證可編程控制器掃描周期小于50 毫秒,保護裝置的瞬動型觸點檢測就可以在可編程控制器開入模塊來完成。

　　4.2 上位機數(shù)據(jù)采樣特殊要求的實現(xiàn)

　　在前面小節(jié)中, 討論了可編程控制器必須滿足檢測保護裝置的四類節(jié)點的檢測的基本條件。但前面條件的符合,只能保證PLC 開入模塊能夠檢測保護裝置動作觸點狀態(tài)的變化情況。在自動測試系統(tǒng)設計中,可編程控制器的開入模塊僅僅采集觸點狀態(tài),而完成觸點狀態(tài)檢測標準判斷是在控制計算機中完成,如何保證上位機能夠得到完整、連續(xù)的基于采樣周期為50 毫秒可編程控制器開入模塊采樣數(shù)據(jù)是本系統(tǒng)必須要解決的關鍵問題。

　　電力系統(tǒng)智能裝置自動測試系統(tǒng)檢測的對象是繼電保護設備中出口繼電器動作情況,由于繼電保護設備的動作的快速性,部分保護動作時間實現(xiàn)小于50ms,因此部分出口繼電器觸點狀態(tài)在較短的時間會出現(xiàn)反轉,根據(jù)系統(tǒng)設計要求,要求上位機能將保護動作前和保護動作后出口繼電器接點動作情況進行檢測處理,并將動作前后出口繼電器接點狀態(tài)作為該系統(tǒng)中繼電器接點檢測判斷依據(jù)。因此,要通過上位機和可編程控制器通訊數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)采樣時間間隔不大于50ms 可編程控制器開入采樣數(shù)據(jù)上送到上位機的目標。

　　目前, 上位機獲得可編程控制器的開入采樣數(shù)據(jù)是通過通訊交換信息得到,而提高上位機和PLC 數(shù)據(jù)信息交換效率是解決數(shù)據(jù)采樣的實時性的措施之一,但僅僅依靠提高上位機和PLC 數(shù)據(jù)交換速度是無法到達采樣數(shù)據(jù)周期50ms 指標要求, 即使上位機使用以太網(wǎng)介質能達到此要求,也會占用上位機比較多資源。同時由于可編程控制器掃描工作方式的特點,通訊模塊頻繁和上位機數(shù)據(jù)交換會影響可編程控制器其他模塊功能執(zhí)行,如影響可編程控制器掃描周期。

　　對于可編程控制器來說,在其內部實現(xiàn)50ms 采樣周期的數(shù)據(jù)采樣是完全可以的實現(xiàn)的,充分利用可編程控制器中數(shù)據(jù)轉存和邏輯控制功能, 將每50ms 一次采樣數(shù)據(jù)寄存到連續(xù)但不相同數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。通過采樣周期時間的整定,結合上位機和可編程控制器通訊協(xié)議的最大數(shù)據(jù)長度,上位機只需要在給定的時間內進行一次讀取多次采樣數(shù)據(jù)即可。上位機讀取采樣數(shù)據(jù)后,根據(jù)PLC 采樣數(shù)據(jù)轉存的原則和邏輯,將已接收到采樣數(shù)據(jù)進行采樣時序的還原即可。

　　4.3 可編程控制器順序開出的實現(xiàn)

　　可編程控制器開出模塊順序開出主要是滿足電力系統(tǒng)測控裝置的遙信檢測要求, 設計具體要求為: ①上位機下發(fā)一次命令,啟動順序開出,PLC 接受命令啟動順序開出邏輯回路,由可編程控制器本身完成開出模塊開出接點順序開出。②在順序開出過程不允許同時出現(xiàn)兩個開出同時接點接通狀態(tài)。③順序開出執(zhí)行一次完畢即可停止開出。

　　設計基本思路: 在啟動命令后, 啟動維持一個掃描周期時間的定時T1 脈沖信號回路,同時啟動另一個計時器T2(T2 T1)。在一個掃描周期脈沖到來時,由設定計數(shù)器和目標進行比較, 決定開出繼電器序號, 開出執(zhí)行并保持時間T2 后,計數(shù)器加一和執(zhí)行復位判斷程序, 等待下一個脈沖到來后執(zhí)行上一過程直到全部執(zhí)行完畢。

　　設計維持一個掃描周期時間的定時脈沖信號,定時的時間參數(shù)為兩個開出之間的時間。一個周期定時脈沖梯形圖如圖1 所示。通過修改定時器類型和計時器參數(shù),確保M100 能夠在T1 的時間后產(chǎn)生一個能夠維持一個掃描周期間的脈沖信號, 是一個通用的標準的定時脈沖信號程序。M103 為定時脈沖到來后寬度為T2 脈沖。

圖1 定時脈沖信號程序和梯形圖