PLC在軌道交通直流牽引監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
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1引言
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/330114.htm近年來隨著城市軌道交通自動化系統(tǒng)的快速發(fā)展，很多大型設備的監(jiān)視和控制都選用微型plc進行改造。對某些控制點少而控制邏輯又較復雜的小型設備來說，微型可編過程控制器緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格、強大的指令以及較高的可靠性和簡便的維護近乎完美的滿足了小規(guī)模的控制要求。如750v直流開關柜的測控單元開關整流器的監(jiān)視單元和400v開關柜的測控單元等均采用了plc可編程程控制器，給安裝、運行、維護帶來諸多的便利。以下給出的就是s7-200plc在北京軌道交通五號線直流牽引監(jiān)控系統(tǒng)中的一個典型應用實例。
2 需求分析
2.1控制網(wǎng)絡
城市軌道交通供電系統(tǒng)是自成體系的配電系統(tǒng)，包含有傳統(tǒng)的交流供電系統(tǒng)和直流牽引供電系統(tǒng)兩部分。為了實現(xiàn)整體系統(tǒng)的安全可靠運行，必須實現(xiàn)電力系統(tǒng)的調度、運營和管理的自動化。變電站綜合自動化系統(tǒng)是軌道交通供電自動化的基本組成，是實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)功能的基本單元。軌道交通變電站內各層之間的信息可充分共享，并通過通信接口與外系統(tǒng)交換信息。設計一個快速、穩(wěn)定、可靠的控制網(wǎng)絡是軌道交通變電站自動化控制系統(tǒng)的基本要求之一，是實現(xiàn)軌道交通供電系統(tǒng)運行管理功能的前提。
2.2網(wǎng)絡結構
整個上來講，軌道交通變電站綜合自動化系統(tǒng)劃分為站級管理層，網(wǎng)絡通信層，間隔層：
?。?）站級管理層為設置在控制信號盤內的冗余熱備的通信控制器、通用測控裝置和一體化監(jiān)視計算機。
?。?）間隔層包括分散安裝于供電一次設備中的各種微機保護測控單元、信息采集設備、智能測控單元以及采用硬接點接入的現(xiàn)場設備。設備包括400v及10kv交流保護測控單元、750v直流保護測控單元、變壓器溫控器、軌電位限制裝置、制動能量吸收裝置、雜散電流監(jiān)控單元、ups直流屏、電度表、上網(wǎng)隔離開關、跟隨所負荷開關等。
（3）網(wǎng)絡通信層即為所內通信網(wǎng)絡和接口設備，間隔單元通過所內通信網(wǎng)絡層與站級管理層進行數(shù)據(jù)交換。
整個系統(tǒng)面向變電所通盤考慮，通過間隔單元與一次開關設備、ct/pt等設備接口，實現(xiàn)對變電所設備的控制、監(jiān)視、測量、繼電保護及數(shù)據(jù)管理、遠程通信等綜合自動化管理，以保證供電系統(tǒng)的安全可靠運行。
一般來講，軌道交通供電系統(tǒng)分為高壓電源系統(tǒng)，直流牽引供電系統(tǒng)，動力、照明、信號電源三個系統(tǒng)。在軌道交通五號線供電系統(tǒng)中，作為軌道交通變電所自動化系統(tǒng)間隔層非常重要的組成部分，直流牽引供電系統(tǒng)直接給列車提供動力，其好壞直接影響整個地鐵供電系統(tǒng)質量的高低。如果牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，小則影響某個變電站、幾個供電區(qū)間的輸送電，大則引起整個牽引供電系統(tǒng)崩潰，給地鐵列車的安全、運營造成影響。
軌道交通牽引供電系統(tǒng)是直接為地鐵列車提供動力的系統(tǒng)，可以保證地鐵列車高速、安全、可靠、經(jīng)濟節(jié)電地運行。目前北京軌道交通五號線牽引供電的運行采用雙機組雙邊供電方式，即每個牽引變電站2臺牽引機組帶2臺總閘，并列向直流母線供電運行，直流母線下設4臺分閘，即饋線開關（加上備用共5臺），分別向上行、下行車輛進行主備供電，兩個相鄰的牽引變電站同時向站內同一饋電區(qū)間供電，如圖1所示。
3 s7-200 plc具體實現(xiàn)功能
圖1中，r1、r2為整流器裝置，60、70為直流進線隔離開關，10、20、30、40和50為饋線斷路器，61和71為進線斷路器，65和75為負極斷路器，14、24、34和44為旁路隔離開關，而16、26、36和46為上網(wǎng)隔離開關，813和824為越區(qū)隔離開關，除了旁路隔離開關和上網(wǎng)隔離開關之外，所有的保護和測控工作一般均由直流保護裝置（如dpu96）進行監(jiān)視和控制，而對于旁路隔離開關和上網(wǎng)隔離開關的監(jiān)視和控制工作將是由s7-200plc來完成，對于每一個饋線開關來講，均配置一個型號為“6es7 277-0aa2-0xa0”的s7-200plc，該plc主要有8個字節(jié)的輸出和8個字節(jié)的輸入，其完成的監(jiān)控功能如表1所示。
- 4 s7-200plc與上位機通信過程
以北京軌道交通五號線為例，變電所自動化系統(tǒng)采用的是南瑞的rt21-sas系統(tǒng)，而750v直流開關柜測控單元s7-200plc與上位機rt21-sas系統(tǒng)的通信接口采用就是profibus-dp規(guī)約與南瑞的c101通信控制器profibus主站進行連接，c101通信控制器除了s7-200plc進行主從連接外，還提供另一路profibus-dp接口與750v直流開關柜直流保護測控單元dpu96，每個站設置2套協(xié)議及光電轉換模塊，實現(xiàn)profibus-dp信息的接入。此外，10kv的整流器監(jiān)控單元與rt21-sas系統(tǒng)的通信接口方案也是經(jīng)過profibus-dp規(guī)約與c101通信控制器實現(xiàn)互聯(lián)。具體連接方案如圖2所示。
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