PLC在直流電源監(jiān)控器中的應(yīng)用

1 引言

　　直流電源設(shè)備是電力系統(tǒng)不可缺少的輔機設(shè)備。供給斷路器分合閘用電，后備電池充電以及二次回路的儀器儀表等低壓設(shè)備用電都采用直流電源。目前國內(nèi)發(fā)電廠及變電站使用的直流電源設(shè)備已廣泛采用高頻整流模塊為功率單元，為了對整個直流系統(tǒng)進(jìn)行合理的實時監(jiān)控、管理，本文設(shè)計了一種基于西門子s7-200plc［1］的高頻直流監(jiān)控器。其功能主要是實時采集直流系統(tǒng)的電壓、電流及供電支路的開關(guān)狀態(tài)等運行參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判斷直流系統(tǒng)的運行工況，并根據(jù)pid控制理論進(jìn)行實時運行控制和故障處理，并對蓄電池進(jìn)行在線監(jiān)測，為電力綜合自動化控制系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定、可靠的直流電源。

2 系統(tǒng)硬件組成及工作原理

　　系統(tǒng)硬件組成原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要由高頻直流監(jiān)控器（以下簡稱監(jiān)控器）、模擬量采樣板、高頻整流模塊等組成。其中監(jiān)控器是整個系統(tǒng)的核心部分，主要由西門子s7-216cpu配以em-235模擬量模塊、臺灣人機電子mt-510t觸摸屏等組成。

　　系統(tǒng)交流供電采用兩路三相三線制方式實現(xiàn)主備用供電電源的自動切換，經(jīng)過交流配電輸入單元供電給智能高頻整流模塊，智能高頻整流模塊按監(jiān)控器控制方式輸出所需的直流電壓供合閘母線、控制母線、蓄電池充電用。監(jiān)控器通過plc各開關(guān)量輸入通道采集各模塊報警量輸入、各饋線開關(guān)量輸入、各熔斷器信號輸入等開入量；通過模擬量采樣板將模塊采集交流輸入電壓、直流輸出電壓、合母電壓、蓄電池電壓、輸出電流、控母電流、合母電流、充電電流等模擬轉(zhuǎn)化為0-5vdc電壓量或4-20ma電流量由em-235模塊12位a/d通道采樣；通過程序內(nèi)部數(shù)據(jù)處理，按照程序設(shè)定的控制曲線，利用比例微分積分pid（proportional integral differential）控制算法［2］，產(chǎn)生調(diào)節(jié)量，由em-235模擬量輸出口產(chǎn)生0-10vdc電壓量，控制高頻整流模塊的輸出電流、電壓，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

　　監(jiān)控器采集現(xiàn)場各種運行參數(shù)，系統(tǒng)故障時發(fā)報警信息；系統(tǒng)事故時保護(hù)動作，保護(hù)充電設(shè)備和電池安全。觸摸屏是整個監(jiān)控器的人機接口部分，通過rs485與plc通訊，顯示直流系統(tǒng)的各種信息，如系統(tǒng)直流電壓、電流參數(shù)，系統(tǒng)狀態(tài)信息、故障信息、系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)等，并可設(shè)置系統(tǒng)各參數(shù)，控制監(jiān)控器的運行狀態(tài)?？赏ㄟ^rs485通信接口與上位計算機及智能通訊設(shè)備通訊，以實現(xiàn)“四遙”功能［3］。

3 程序設(shè)計

　　3.1 程序流程圖設(shè)計

　　plc終端軟件采用stl語言編寫，程序設(shè)計采用模塊化，功能化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)、擴展。為提高終端的抗干擾能力，軟件控制中采用了數(shù)字濾波、故障自檢、控制口令等措施，保證控制操作的正確性和可靠性。裝置plc主要程序流程如圖2所示，主要由初始化程序、數(shù)據(jù)采集處理子程序、時鐘處理子程序、充電轉(zhuǎn)換子程序、故障報警及保護(hù)子程序、交流中斷子程序、pid調(diào)節(jié)計算子程序、硅鏈投切控制子程序等組成。