畢業(yè)論文--基于plc220kv變電站的自動(dòng)化控制及其繼電保護(hù)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　論文題目：基于PLC220KV變電站的自動(dòng)化控制及其繼電保護(hù)</p><p>　　學(xué)院：機(jī)械與電氣工程學(xué)院</p><p>　　專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　　題目：基于PLC220KV變電站的自動(dòng)化控制及其繼電保護(hù)</p>

2、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　變電站綜合自動(dòng)化對(duì)于保證供電可靠性和電能質(zhì)量，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有極其重要的作用。本畢業(yè)設(shè)計(jì)以車(chē)江變電站現(xiàn)有設(shè)備為參考，通過(guò)引入PLC設(shè)計(jì)了一個(gè)變電站綜合自動(dòng)控制和繼電保護(hù)系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)通信、可編程控制器和觸摸屏相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上

3、，對(duì)基于SIMATIC S7-300 PLC的變電站綜合自動(dòng)化實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行初步的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。并以斷路器控制、中央信號(hào)系統(tǒng)為具體研究對(duì)象，由SIMATIC S7-300 PLC和計(jì)算機(jī)、觸摸屏組成硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PLC和觸摸屏之間的通信，編寫(xiě)了PLC和觸摸屏程序，實(shí)現(xiàn)了斷路器控制和中央信號(hào)系統(tǒng)的基本功能，以及通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)的電氣元件的選擇實(shí)現(xiàn)其保護(hù)的功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞 變電站；綜合自動(dòng)

4、化；可編程控制器；觸摸屏；繼電保護(hù)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Integrated substation automation plays an important role in guaranteeing the power supply reliability and quality of electric ener

5、gy, the security and stable operation of power systems. The graduation design in the transformer substation equipment for the CHEJIANG, through the introduction of PLC designed a substation integrated automatic control a

6、nd relay protection system. </p><p>　　On the basis of studying the basic concepts of integrated substation automation system, the relevant knowledge of data communication, PLC and touch panel, the initial h

7、ardware structure and software of integrated substation automation system based on SIMATIC S7-300 PLC is designed. And circuit breaker control, the central signal system for specific subjects, by SIMATIC S7-300 PLC and c

8、omputer, touch panel consisting hardware system, the communication between PLC and touch panel is implemented, t</p><p>　　Keywords transformer substation, integrated automation, programmable controller, To

9、uch panel，Relay protection</p><p><b>　　序言</b></p><p>　　本文是關(guān)于220KV榕江縣車(chē)江變電站現(xiàn)有設(shè)備為參考，對(duì)其自動(dòng)控制系統(tǒng)及繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)是盡量實(shí)現(xiàn)少人的值班，通過(guò)對(duì)變電站內(nèi)的二次設(shè)備及控制系統(tǒng)軟、硬件的重新組合、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量和自動(dòng)化的管理。提高安全可靠性和運(yùn)

10、行管理水平。該理念是采用變電站的綜合自動(dòng)化、數(shù)據(jù)通信、可編程控制器和觸摸屏的相關(guān)技術(shù)及其繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)PLC和計(jì)算機(jī)、觸摸屏之間的連接和相互通信，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的管理。本文第一部分主要講述了對(duì)變電站的綜合自動(dòng)化的設(shè)計(jì)、PLC的選擇及其與計(jì)算機(jī)通信連接的設(shè)計(jì)、觸摸屏的選擇與PLC和計(jì)算機(jī)的通信設(shè)計(jì)、斷路器的控制及選擇與PLC和計(jì)算機(jī)通信以及連接；第二部分主要講述了通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)的電氣元件計(jì)算對(duì)其進(jìn)行選擇。通過(guò)其有機(jī)高效的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)

11、管理的自動(dòng)化，增加運(yùn)電的效率，降低生產(chǎn)成本。本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)少人的管理，在未來(lái)可實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理。</p><p>　　第一部分 變電站綜合自動(dòng)化</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的目的和意義</p><p>　　1.1.1 傳統(tǒng)變電站的缺點(diǎn)</p>

12、<p>　　眾所周知，變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。尤其是現(xiàn)在大容量發(fā)電機(jī)組的不斷投運(yùn)、超高壓遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)的出現(xiàn)，使電力系統(tǒng)的安全控制更加復(fù)雜，如果仍依靠原來(lái)的人工抄表、記錄、人工操作為主，依靠原來(lái)變電站的舊設(shè)備，而不進(jìn)行技術(shù)改造的話，必然沒(méi)法滿足安全、穩(wěn)定運(yùn)行的需要，更談不上適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。傳統(tǒng)變電站存在

13、如下的缺點(diǎn)[1]：</p><p>　　（1）安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。</p><p>　　（2）供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。</p><p>　　（3）占地面積大，增加了征地投資。</p><p>　?。?）不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的要求。</p><p>　?。?）維護(hù)工作量大，設(shè)備可

14、靠性差，不利于提高運(yùn)行管理水平和自動(dòng)化水平。</p><p>　　1.1.2 變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的優(yōu)越性</p><p>　　隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化控制技術(shù)得到了迅速發(fā)展。近幾年來(lái)，變電站自動(dòng)化控制已成為熱門(mén)話題，引起了電力工業(yè)各部門(mén)的注意和重視，并成為當(dāng)前我國(guó)電力工業(yè)推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)之一。</p><p>　　變電站自動(dòng)化控制

15、是將變電站的二次設(shè)備(包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。</p><p>　　變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的基本目標(biāo)是提高變電站全面的技術(shù)水平和管理水平，提高電網(wǎng)和設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行

16、維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，提高供電質(zhì)量，促進(jìn)配電系統(tǒng)自動(dòng)化。</p><p>　　變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的優(yōu)越性主要有以下幾方面[1]：</p><p>　　（1）提高變電站的安全、可靠運(yùn)行水平。</p><p>　　（2）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率。</p><p>　?。?）簡(jiǎn)化了變電站二次部分的硬件配置。</p><p

17、>　?。?）提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平。</p><p>　?。?）縮小變電站占地面積，降低造價(jià)，減少總投資。</p><p>　?。?）減少維護(hù)工作量，減少值班人員勞動(dòng)量，實(shí)現(xiàn)減人增效。</p><p>　?。?）有利于提高變電站無(wú)人值班管理水平。</p><p>　　1.2 變電站自動(dòng)化控制的發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)狀</p>

18、<p>　　1.2.1 國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化控制的發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)變電站自動(dòng)化控制的研究工作開(kāi)始于20世紀(jì)80年代中期。1987年，清華大學(xué)電機(jī)工程系研制成功第一個(gè)符合國(guó)情的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在山東威海望島變電站成功地投入運(yùn)行，1988年通過(guò)技術(shù)鑒定。鑒定結(jié)論為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)一項(xiàng)空白，并達(dá)到國(guó)際80年代先進(jìn)水平。</p><p>　　20世紀(jì)80年代

19、后期，不少高等院校、研究單位和生產(chǎn)廠家投入到變電站綜合自動(dòng)化的研究中。90年代，變電站自動(dòng)化控制已成為熱門(mén)話題，研究單位和產(chǎn)品如雨后春筍般蓬勃發(fā)展。規(guī)模比較大的單位有南瑞公司、四方公司等。近幾年來(lái)，大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等的出現(xiàn)，為提高變電站自動(dòng)化控制水平提供了技術(shù)支持。90年代中，變電站自動(dòng)化控制實(shí)際上成為電力系統(tǒng)自動(dòng)化最亮麗的熱點(diǎn)，其功能和性能也不斷完善。變電站自動(dòng)化控制已成為新建變電站的主導(dǎo)

20、技術(shù)[1]。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)無(wú)人值班與變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)基本應(yīng)用在110kV和35kV中低壓</p><p>　　變電站中，已投入了相當(dāng)數(shù)量，發(fā)揮了積極作用。各地區(qū)，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)新建110kV變電站大多要求按無(wú)人值班設(shè)計(jì)。無(wú)人值班變電站按實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化水平可分為兩類(lèi)：一種是遠(yuǎn)動(dòng)RTU方式，另一種為全新的綜合自動(dòng)化。較早推行無(wú)人值班的地區(qū)，由于受當(dāng)時(shí)自動(dòng)化水平和經(jīng)濟(jì)能力

21、的限制往往采用第一種方式，該方式僅在原常規(guī)有人值班變電站的基礎(chǔ)上在RTU中增加了遙控、遙調(diào)功能，站內(nèi)仍保留原有的控制屏、指示儀表、光字牌等設(shè)備。所有信號(hào)由RTU集中采集，遙控、遙調(diào)指令通過(guò)RTU裝置硬接點(diǎn)輸出，由控制電纜引入二次回路控制，與控制保護(hù)不能交換信息，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)仍需通過(guò)繼電器接點(diǎn)采集。采用這種方式所需二次電纜比常規(guī)有人值班變電站更多，二次回路也更復(fù)雜。</p><p>　　第二種方式，即為現(xiàn)在廣為流行

22、的變電站自動(dòng)化控制方式。其最大的特征是將站內(nèi)監(jiān)控功能、SCADA信號(hào)采集、遠(yuǎn)動(dòng)功能以及數(shù)字保護(hù)信息結(jié)合為一個(gè)統(tǒng)一的整體，完全取消了傳統(tǒng)的集中控制屏，二次回路極為簡(jiǎn)單，控制電纜大量減少，既可有人值班運(yùn)行，也可無(wú)人值班運(yùn)行。</p><p>　　我國(guó)220kV和500kV電壓等級(jí)的變電站基本上為有人值班運(yùn)行方式，除發(fā)遙測(cè)、遙信信號(hào)外，變電站一般具有站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。幾年前投運(yùn)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)完全是彼此獨(dú)立、互不

23、相關(guān)的，數(shù)據(jù)各自分別采集，信息不能共享，硬件設(shè)備重復(fù)設(shè)置，重復(fù)投資。</p><p>　　近幾年設(shè)計(jì)的站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)已把站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)動(dòng)功能綜合在一起，可向幾個(gè)不同級(jí)別的調(diào)度中心發(fā)送各自需要的遠(yuǎn)動(dòng)信息，所有遙測(cè)、遙信集中采集。這種方式帶控制功能，可對(duì)斷路器和電動(dòng)操作隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制操作，并可與數(shù)字保護(hù)交換信息，可分析數(shù)字保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)作行為，遠(yuǎn)方定值修改，提供了更加詳細(xì)的信息資料，方便運(yùn)行管理。</p&g

24、t;<p>　　1.2.2 國(guó)外變電站自動(dòng)化控制的發(fā)展概況</p><p>　　國(guó)外變電站自動(dòng)化控制的研究工作開(kāi)始于20世紀(jì)70年代中后期。80年代以后，研究變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的國(guó)家和大公司越來(lái)越多，包括德國(guó)西門(mén)子公司、ABB公司、AEG公司，美國(guó)GE公司、西屋公司，法國(guó)阿爾斯通公司等。這些公司都有自己的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的產(chǎn)品。</p><p>　　西門(mén)子公司于1985年在德

25、國(guó)漢諾威正式投運(yùn)其第一套變電站自動(dòng)化系統(tǒng)LSA678，至1993年已有300多套同類(lèi)型的系統(tǒng)在德國(guó)本土及歐洲其他國(guó)家不同電壓等級(jí)的變電站投入運(yùn)行，至1995年，該公司在中國(guó)也陸續(xù)得到十幾個(gè)工程項(xiàng)目，基本上是110kV城市變電站。LSA678系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有全分散式和集中與分散相結(jié)合兩種類(lèi)型。</p><p>　　ABB公司的變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)SCS100，在芬蘭生產(chǎn)，用于中、低壓變電站。CSC200在瑞典生產(chǎn)，用于

26、高壓變電站[1]。</p><p>　　由此可見(jiàn)，國(guó)外研究變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)始于20世紀(jì)70年代后期，80年代發(fā)展較快。著名的制造廠商頗多，但他們彼此間一開(kāi)始就十分注意這一領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定與協(xié)調(diào)，避免各自為政造成不良后果，這是很值得我們學(xué)習(xí)的。</p><p>　　1.3 變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的內(nèi)容、功能和特點(diǎn)</p><p>　　1.3.1 變電站自動(dòng)

27、化控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容</p><p>　　變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)是利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)代替常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能，可方便地監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行和操作。</p&

28、gt;<p>　　一般來(lái)說(shuō)，變電站自動(dòng)化控制的內(nèi)容應(yīng)包括變電站電氣量的采集和電氣設(shè)備(如斷路器等)的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)。通過(guò)變電站自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作，保證變電站的正常運(yùn)行和安全。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，由繼電保護(hù)和故障錄波等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，并迅速切除故障，完成事故后的恢復(fù)操作。此外，變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的內(nèi)容還應(yīng)包括監(jiān)視高壓電器設(shè)備本身的運(yùn)行(如斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣和狀態(tài)監(jiān)視

29、等)，并將變電站所采集的信息傳送給調(diào)度中心，必要時(shí)送給運(yùn)行方式科和檢修中心等，以便為電氣設(shè)備監(jiān)視和制定檢修計(jì)劃提供原始數(shù)據(jù)[2]。</p><p>　　1.3.2 變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本功能</p><p>　　變電站自動(dòng)化控制功能由電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和變電站建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)的綜合經(jīng)濟(jì)效益要求所決定。變電站在電網(wǎng)中的地位和作用不同，變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)有不同的功能。結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，具體來(lái)說(shuō)

30、，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能體現(xiàn)在下述5個(gè)子系統(tǒng)的功能中：</p><p>　?。?）監(jiān)控子系統(tǒng)；（2）微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)；（3）電壓、無(wú)功綜合控制子系統(tǒng)；（4）低頻減負(fù)荷控制；（5）備用電源自投控制。</p><p>　　另外，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)還要完成各個(gè)子系統(tǒng)之間的通信任務(wù)[1]。</p><p>　　1.3.3 變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)</p>

31、;<p>　　變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn)：</p><p><b>　?。?）功能綜合化</b></p><p>　?。?）分級(jí)分布式、微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）操作監(jiān)視屏幕化</p><p>　　（4）通信網(wǎng)絡(luò)化、光纜化</p><p>　?。?）

32、測(cè)量顯示數(shù)字化</p><p>　?。?）運(yùn)行管理智能化</p><p>　　總之，變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制可以全面提高變電站的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平，使其能適應(yīng)現(xiàn)代化大電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的需要[1]。</p><p>　　1.4 本文的主要工作</p><p>　　變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)涉及到通訊技術(shù)、微處理機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、自動(dòng)控制理論、牽引

33、供電理論、系統(tǒng)可靠性理論、軟件工程技術(shù)等諸多技術(shù)和理論，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。</p><p>　　本文的主要工作集中在如何用PLC設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)、PLC和觸摸屏之間的通信連接，并以斷路器控制、中央信號(hào)系統(tǒng)為具體研究對(duì)象，對(duì)PLC和觸摸屏編寫(xiě)程序，用觸摸屏控制PLC程序的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)斷路器控制和中央信號(hào)系統(tǒng)的基本功能。</p><p>　　

34、通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)是：加深對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，熟練掌握PLC的編程方法，掌握觸摸屏的使用方法，掌握基于PLC的變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，編制調(diào)試完成指定子系統(tǒng)的軟件，實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本功能；繼電保護(hù)電氣元件的選擇并且達(dá)到電氣元件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的控制，達(dá)到自動(dòng)化控制的基本要求，掌握參考文獻(xiàn)的查閱方法，掌握科技論文的寫(xiě)作方法。</p><p>　　第二章 可編程控制器及SIMAT

35、IC S7-300 PLC的選擇</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱。</p><p>　　2.1 PLC的特點(diǎn)和主要功能</p><p>　　2.1.1 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)[9]。&l

36、t;/p><p>　?。?）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué);</p><p>　　梯形圖是使用得最多的PLC的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制數(shù)字量控制系統(tǒng)的用戶程序。</p><p>　　（2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高；</p><p>

37、;　　一臺(tái)PLC內(nèi)有成千上萬(wàn)個(gè)可供用戶使用的編程元件，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。</p><p>　?。?）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)；</p><p>　　PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能，不同規(guī)模的系統(tǒng)。</p><p>　　（4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；<

38、/p><p>　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器。PLC用軟件代替中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下，大大減少了因觸點(diǎn)不良造成的故障。</p><p>　?。?）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試工作量少；</p><p>　　PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器，時(shí)間繼電

39、器，計(jì)數(shù)繼電器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)，安裝，接線工作量大大減少。</p><p>　?。?）維修工作量少，維修方便；</p><p>　　PLC的故障率很低，并且有完善的故障功能。</p><p>　　（7）體積小、能耗低，便于機(jī)電一體化；</p><p>　　復(fù)雜的控制系統(tǒng)使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積

40、僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可以將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/2~1/10。</p><p>　　2.1.2 PLC的主要功能</p><p>　　PLC在不斷地發(fā)展，其性能在不斷地完善、功能在不斷地增強(qiáng)。其主要功能有：</p><p>　　（1）開(kāi)關(guān)量邏輯控制；</p><p>　　PLC具有“與”，“或”，“非”等邏輯指令，可以實(shí)現(xiàn)梯

41、形圖中觸點(diǎn)和電路的串，并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制，定時(shí)控制與順序控制。</p><p><b>　　（2）運(yùn)動(dòng)控制；</b></p><p>　　PLC使用專用的指令或運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置，速度和加速度進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)單軸，雙軸，3軸和多軸聯(lián)動(dòng)的位置控制，使運(yùn)動(dòng)控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。</p><p>　

42、?。?）閉環(huán)過(guò)程控制；</p><p>　　閉環(huán)過(guò)程控制是指對(duì)溫度，壓力，流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)處理；</b></p><p>　　現(xiàn)代的PLC具有整數(shù)四則運(yùn)算，矩陣運(yùn)算，函數(shù)運(yùn)算，字邏輯運(yùn)算，求反，循環(huán)，移位，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等運(yùn)算功能，以及數(shù)據(jù)傳送，轉(zhuǎn)換，排序，查表，為操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的

43、采集，分析可處理。</p><p><b>　?。?）通信和聯(lián)網(wǎng)；</b></p><p>　　PLC的通信包括PLC與遠(yuǎn)程I/O之間的通信，多臺(tái)PLC之間的通信，PLC與其他智能控制設(shè)備（例如計(jì)算機(jī)，變頻器，數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　2.2 PL

44、C的選擇</p><p>　　2.2.1 PLC控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算</p><p>　　本站對(duì)PLC的要求是能夠?qū)Ρ菊镜乃须姎庠_(kāi)關(guān)的監(jiān)控（如斷開(kāi)、重合閘），并且對(duì)變電站內(nèi)所有的電流、電壓的實(shí)時(shí)數(shù)值進(jìn)行記錄，應(yīng)有打印機(jī)。本站用到的電氣元件有：并聯(lián)電容器、高壓真空斷路器、斷路器小車(chē)、高壓隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、ZnO避雷器、氧化鋅避雷器、隔離開(kāi)關(guān)小車(chē)、接地刀閘、電容式電壓互感器、電容

45、分壓器、本站的主接線分為220KV區(qū)和110KV區(qū)，上面所列的電氣元件都用在這兩區(qū)當(dāng)中，由主要的電氣元件可以估算本站的I/O點(diǎn)數(shù)=11*2=22。</p><p>　　2.2.2 內(nèi)存的估計(jì)</p><p>　　1）開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) 一般系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出的比為6:4。經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)給出。</p><p>　　所需內(nèi)存

46、字?jǐn)?shù)=開(kāi)關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10</p><p>　　則所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=44*10=440。</p><p><b>　　2）響應(yīng)時(shí)間</b></p><p>　　系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間間隔。本站對(duì)循環(huán)掃描時(shí)間的要求在50ms之內(nèi)。</p><p>　　3）輸入輸出模塊的

47、選擇</p><p>　　本變電站屬于中等型變壓站，方圓50m；開(kāi)關(guān)比較多，控制要求比較高，而且模塊的還要能夠擴(kuò)張，才能檢測(cè)并轉(zhuǎn)換來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)，才能提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還要抗干擾能力強(qiáng)。</p><p><b>　　4）電源模塊的選擇</b></p><p>　　要考慮能夠?qū)?20/230V電壓轉(zhuǎn)換為DC24V電壓，而且專門(mén)為S7-30

48、0、傳感器和執(zhí)行器供電。額定的輸出電流有多種選擇，在這里首先選擇PS 307電源模塊。</p><p><b>　　5）通訊模塊的選擇</b></p><p>　　對(duì)PLC能夠和上位計(jì)算機(jī)通訊的接口，通訊接口通過(guò)RS-458串行接口，與上位計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)PLC相連，也可以連接打印機(jī)、CRT等外部設(shè)備。</p><p>　　2.2.3 選擇的PL

49、C</p><p>　　綜上所述，本變電站的PLC機(jī)型的選擇為西門(mén)子公司的S7-300系列的中型機(jī)，CPU模塊選擇技術(shù)功能型CPU315T、電源模塊的選擇為PS 307、輸入輸出模塊為SM321型、通訊模塊的選擇為CP 342-5。</p><p>　　2.3 S7-300的簡(jiǎn)介</p><p>　　2.3.1 S7-300PLC的基本結(jié)構(gòu)</p>

50、<p>　　從廣義上說(shuō)，PLC也是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過(guò)比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語(yǔ)言。所以，PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)十分相似，也具有中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)接口、電源等，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 PLC控制系統(tǒng)示意圖</p><p><b>　　CPU模塊；</

51、b></p><p>　　CPU主要由微處理器（CPU芯片）和存儲(chǔ)器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　信號(hào)模塊；</b></p><p>　　輸入（Input）模塊和輸出（Output）簡(jiǎn)稱為I/O，開(kāi)關(guān)量輸入、

52、輸出模塊簡(jiǎn)稱為DI模塊和DO模塊，模擬量輸入、輸入模塊和AO模塊，它們統(tǒng)稱為信號(hào)模塊，簡(jiǎn)稱為SM。</p><p><b>　　（3）功能模塊；</b></p><p>　　為了增強(qiáng)PLC的功能，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，減輕CPU的負(fù)擔(dān)，PLC廠家開(kāi)發(fā)了各種各樣的功能模塊（簡(jiǎn)稱為FM）。它們主要用于完成某些對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求很高的控制任務(wù)，例如高速計(jì)數(shù)、位置控制和閉環(huán)控制

53、等。</p><p><b>　?。?）接口模塊；</b></p><p>　　CPU模塊所在的機(jī)架成為中央機(jī)架，如果一個(gè)機(jī)架不能容納全部模塊，可以增設(shè)一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)張機(jī)架。接口模塊（簡(jiǎn)稱為IM）用來(lái)實(shí)現(xiàn)中央機(jī)架與擴(kuò)張機(jī)架之間的通信，有的接口模塊還可以為擴(kuò)展機(jī)架供電。</p><p><b>　?。?）通信處理器；</b>&

54、lt;/p><p>　　通信處理器（簡(jiǎn)稱為CP）用于PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將S7-300/400接入工業(yè)以太網(wǎng)、MPI、PROFIBUS－DP和AS－i，或者用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等。</p><p><b>　?。?）電源模塊；</b></p><p>　　PLC一般使用AC220V電源或DC24V電源，電源模塊（簡(jiǎn)

55、稱為PS）用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的DC24V電壓，供其他模塊和輸出模塊的負(fù)載使用。</p><p><b>　?。?）編程設(shè)備；</b></p><p>　　S7－300一般使用安裝了編程軟件STEP7的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為編程設(shè)備，可以生成和編輯各種文本或圖形程序，實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言之間的相互裝換。</p><p>　　2.3.2 PLC的工作原

56、理</p><p>　　PLC的整個(gè)工作過(guò)程可分為五個(gè)階段：自診斷、與編程器等的通信、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。其工作過(guò)程框圖如圖2.2所示。 </p><p>　　圖2.2 PLC工作過(guò)程框圖</p><p>　　PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式</p><p>　　1．每次掃描過(guò)程，集中采集輸入信號(hào)，集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行

57、刷新。</p><p>　　2．輸入刷新過(guò)程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。</p><p>　　3．一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。</p><p>　　4．元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。</p><p>　　5．掃描周期

58、的長(zhǎng)短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非常快的。</p><p>　　6．由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。</p><p>　　2.4 SIMATIC S7-300PLC系統(tǒng)的基本組成及其工作模式</p><p>　　西門(mén)子公司的SIMATIC

59、S7-300是模塊化的中小型PLC，適用于中等性能的控制要求。品種繁多的CPU模塊、信號(hào)模塊和功能模塊能滿足各種領(lǐng)域的自動(dòng)控制任務(wù)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇合適的模塊，維修時(shí)更換模塊也很方便。</p><p>　　2.4.1 S7-300PLC系統(tǒng)的基本組成</p><p>　　SIMATIC S7-300由基本單元（S7-300 CPU模塊）、電源模塊（PS）、信號(hào)模塊（SM）、

60、功能模塊（FM）、通信處理器）、接口模塊（IM）、導(dǎo)軌。</p><p>　?。?）基本單元（S7-300CPU模塊）</p><p>　　CPU用于存儲(chǔ)和處理用戶程序，控制集中式I／O和分布式I／O。各種CPU用不同的性能，有的CPU集成有數(shù)字量和模擬量輸入和輸出點(diǎn)，有的CPU集成有PROFIBUS－DP等通信接口。CPU前面板上有狀態(tài)故障指示燈、模式選擇開(kāi)關(guān)、24V電源端子和微存儲(chǔ)卡插

61、槽。</p><p>　　S7－300的CPU模塊的分類(lèi)：</p><p>　　1．緊湊型CPU：CPU 312C，313C，313C-PtP，313C-2DP，314C-PtP</p><p>　　和314C-2DP。各CPU 均有計(jì)數(shù)、頻率測(cè)量和脈沖寬度調(diào)制功能。有</p><p>　　的有定位功能，有的帶有I/O。</p>

62、<p>　　2．標(biāo)準(zhǔn)型CPU：CPU 312，CPU 313，314，315，315-2DP 和316-2DP。</p><p>　　3．戶外型CPU：CPU 312 IFM，314 IFM，314 戶外型和315-2DP。</p><p>　　在惡劣的環(huán)境下使用。</p><p>　　4．高端CPU：317-2DP 和CPU 318-2DP。</

63、p><p>　　5．故障安全型CPU：CPU 315T</p><p>　?。?）電源模塊（PS）；</p><p>　　電源模塊用于將AC220V的電源轉(zhuǎn)換為DC24V電源，供CPU模塊和I/O模塊使用。電源模塊的額定輸出電流有2A、5A和10A3種，過(guò)載時(shí)模塊上的LED閃爍。</p><p>　?。?）信號(hào)模塊（SM）；</p>

64、<p>　　信號(hào)模塊是數(shù)字量輸入/輸出模塊（簡(jiǎn)稱為DI/DO）和模擬量輸入/輸出模塊（簡(jiǎn)稱為AI/AO）總稱，它們使不同的過(guò)程信號(hào)電壓或電流與PLC內(nèi)部的信號(hào)電平匹配。</p><p>　?。?）功能模塊（FM）</p><p>　　功能模塊是智能的信號(hào)處理模塊，它們不占用CPU的資源，對(duì)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行控制和處理，并將信息傳送給CPU。</p><p

65、>　?。?）通信處理器（CP）</p><p>　　通信處理器用于PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將PLC接入PROFIBUS-DP、AS-i和工業(yè)以太網(wǎng)，或用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。通信處理器可以減輕CPU處理通信的負(fù)擔(dān)，并減少用戶對(duì)通信的編程工作。</p><p>　　2.4.2 SIMATIC S7-300四種工作方式；</p><p&g

66、t;　　S7-300的CPU有四種工作方式，通過(guò)可卸的專用鑰匙控制：</p><p>　?。?）RUN－P：可編程運(yùn)行方式。</p><p>　?。?）RUN：運(yùn)行方式。</p><p>　?。?）STOP：停機(jī)方式。</p><p>　?。?）MRES：CPU清零</p><p>　　2.5 PLC與計(jì)算機(jī)

67、的通信和連接</p><p>　　2.5.1 PLC的通信口</p><p>　　S7-300PLC的所有CPU模塊都有一個(gè)MPI（多點(diǎn)接口），有點(diǎn)CPU模塊還有DP接口或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口，型號(hào)中帶PN的CPU模塊有一個(gè)PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)接口。</p><p>　　MPI接口用于與其他西門(mén)子PLC、PG/PC（編程器或個(gè)人計(jì)算機(jī)）、OP（操作員面板）通過(guò)MPI網(wǎng)

68、絡(luò)的通信。</p><p>　　PROFIBUS-DP可用于與別的西門(mén)子PLC、PG/PC、OP和其他DP主站和從站的通信。</p><p>　　STEP7與PLC通信連接的組態(tài)</p><p>　　1.STEP7與PLC通信的硬件</p><p>　　PC/MPI適配器 PC/MPI適配器用于連接運(yùn)行step7的計(jì)算機(jī)的RS-232C

69、接口和PL的MPI接口。計(jì)算機(jī)一側(cè)的通信速率為19.2kbit/s或者18.4kbit/s，PLC一側(cè)通信速率為19.2kbit/s~1.5mbit/s。除了PC適配器，還需要一根RS-232通信電纜。</p><p>　　（2）USB/MPI適配器</p><p>　　USB/MPI適配器用于連接安裝了STEP7的計(jì)算機(jī)的USB接口PLC的MPI接口，特別適合于筆記本電腦使用。</

70、p><p>　?。?）安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的通信卡 </p><p>　　CP 5611,CP 5613和cp 5614是用于臺(tái)式機(jī)的pci卡，CP5511或者CP5512是用于筆記本電腦的PCMCIA卡?？梢杂盟麄儊?lái)將計(jì)算機(jī)連接到MPI或者PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。也可以使用計(jì)算機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)通信卡CP1512（PCMCIA卡）或者CP1612（PCI卡），通過(guò)工業(yè)

71、以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。</p><p>　　2.5.3 CPU參數(shù)的設(shè)置</p><p><b>　　1）啟動(dòng)特性的設(shè)置</b></p><p>　　S7-300各種模塊的參數(shù)用STEP7編程軟件來(lái)設(shè)置。在SIMATIC管理器中雙擊“硬件”圖標(biāo)，進(jìn)入HW Config界面后，雙擊CPU模塊所在的行，在彈出的“屬性”對(duì)話框中點(diǎn)擊某一選項(xiàng)

72、卡，便可以設(shè)置相應(yīng)的屬性。</p><p>　　2）掃描循環(huán)時(shí)間的設(shè)置</p><p>　　在CPU屬性對(duì)話框的“周期/時(shí)鐘存儲(chǔ)器”選項(xiàng)卡，“掃描周期監(jiān)視時(shí)間”的默認(rèn)值為150ms。如果是記得掃描時(shí)間超過(guò)設(shè)定的值，CPU將進(jìn)入STOP模式。</p><p>　　3）時(shí)鐘存儲(chǔ)器的設(shè)置</p><p>　　時(shí)鐘脈沖是可供用戶程序使用的一個(gè)周期內(nèi)0

73、狀態(tài)和1狀態(tài)所占的時(shí)間各位50%的方波信號(hào)，一個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘存儲(chǔ)器的每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘脈沖。</p><p>　　4）系統(tǒng)診斷參數(shù)的設(shè)置</p><p>　　系統(tǒng)診斷是指對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行識(shí)別、評(píng)估和作出相應(yīng)的響應(yīng)，并保存診斷的結(jié)果。通過(guò)系統(tǒng)診斷可以發(fā)現(xiàn)用戶程序的錯(cuò)誤、模塊的故障和傳感器、執(zhí)行器的故障等。</p><p>　　在CPU屬性對(duì)話框的“診斷/時(shí)鐘”選項(xiàng)

74、卡，可以設(shè)置“報(bào)告STOP模式原因”等選項(xiàng)。</p><p>　　5）保持存儲(chǔ)區(qū)的設(shè)置</p><p>　　在電源掉電或CPU從STOP模式進(jìn)入RUN模式之后，其內(nèi)容保持不變的存儲(chǔ)區(qū)成為保持存儲(chǔ)區(qū)。</p><p><b>　　6）保護(hù)級(jí)別的選擇</b></p><p>　　在“保護(hù)”選項(xiàng)卡的“保護(hù)級(jí)別”區(qū)，可以選擇3個(gè)

75、保護(hù)級(jí)別：保護(hù)級(jí)別1是默認(rèn)的設(shè)置，沒(méi)有口令。保護(hù)級(jí)別2是被授權(quán)進(jìn)行讀寫(xiě)訪問(wèn)。保護(hù)級(jí)別3是執(zhí)行命令。</p><p><b>　　7）中斷的設(shè)置</b></p><p>　　在“中斷”選項(xiàng)卡，可以設(shè)置硬件中斷、時(shí)間延遲中斷、DPV1（PROFIBUS-DP）中斷和異步錯(cuò)誤中斷的優(yōu)先級(jí)。“---”表示不設(shè)置過(guò)程映像分區(qū)。</p><p>　　8）日

76、期-時(shí)間中斷的設(shè)置</p><p>　　在“時(shí)刻中斷”選項(xiàng)卡，可以設(shè)置中的優(yōu)先級(jí)，通過(guò)“激活”多選框決定是否激活中斷，可以選著執(zhí)行方式為不執(zhí)行、只執(zhí)行一次、每分鐘、每小時(shí)、每天、每星期、每月、每年執(zhí)行一次。</p><p><b>　　9）循環(huán)中斷的設(shè)置</b></p><p>　　在“周期性中斷”選項(xiàng)卡，可以設(shè)置循環(huán)中斷組織塊OB30-OB3

77、8的參數(shù)，包括中斷的優(yōu)先級(jí)、以ms為單位的執(zhí)行時(shí)間間隔（1~6000）,和以ms為單位的相位偏移（僅用S7-400）。</p><p><b>　　10）通信設(shè)置</b></p><p>　　在S7-300CPU的“通訊”選項(xiàng)卡中，可以設(shè)置保留給PG（編程計(jì)算機(jī)）通信、OP(操作員面板)通信、S7通信和S7標(biāo)準(zhǔn)通信的連接個(gè)數(shù)。至少應(yīng)為PG和OP分別保留一個(gè)連接。<

78、;/p><p>　　PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容與步驟</p><p>　　在應(yīng)用PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下的基本原則，才能保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。 </p><p>　?。?）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求； </p><p>　?。?）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單； </p><p>　?。?）系統(tǒng)工作要穩(wěn)定、可靠； <

79、/p><p>　?。?）控制系統(tǒng)能方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展、升級(jí)； </p><p>　?。?）人機(jī)界面友好。 </p><p>　　內(nèi)容：主要是用于變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)參數(shù)的監(jiān)控以及方便操作人員自動(dòng)化的管理，本設(shè)計(jì)的要求如下：</p><p>　　對(duì)繼電保護(hù)裝置的性能良好的監(jiān)控；</p><p>　　對(duì)實(shí)時(shí)參數(shù)的監(jiān)控（如電壓、

80、電流是否過(guò)載，是否）；</p><p>　　對(duì)繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)程的啟動(dòng)和停止；</p><p>　　具有電壓或電流過(guò)高、過(guò)低報(bào)警和提示用戶功能；</p><p><b>　　步驟如下：</b></p><p>　　圖2.3 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟</p><p><b>　　2

81、.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　PLC是本系統(tǒng)的主要組成部分。本章較詳細(xì)地闡述了PLC的特點(diǎn)、主要功能、基本結(jié)構(gòu)和工作原理；PLC選擇，S7-300PLC系統(tǒng)的基本組成，S7-300 PLC的工作模式；PLC與計(jì)算機(jī)的通信和連接；PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容與步驟。</p><p>　　第三章 觸摸屏的選擇及其與計(jì)算機(jī)、PLC的通信和連接的設(shè)計(jì)</p>

82、<p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　所謂觸摸屏，從市場(chǎng)概念來(lái)講，就是一種人人都會(huì)使用的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，或者說(shuō)是人人都會(huì)使用的與計(jì)算機(jī)溝通的設(shè)備。不用學(xué)習(xí)，人人都會(huì)使用，是觸摸屏最大的魔力，這一點(diǎn)無(wú)論是鍵盤(pán)還是鼠標(biāo)，都無(wú)法與其相比。人人都會(huì)使用，也就標(biāo)志著計(jì)算機(jī)普及時(shí)代的真正到來(lái)，這也是發(fā)展觸摸屏，發(fā)展KIOSK,發(fā)展KIOSK網(wǎng)絡(luò)，努力形成中國(guó)觸摸產(chǎn)業(yè)

83、的發(fā)展。</p><p>　　檢測(cè)觸摸并定位，各種觸摸屏技術(shù)都是依靠各自的傳感器來(lái)工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。主要類(lèi)型有以下幾種：</p><p>　　從技術(shù)原理來(lái)區(qū)別觸摸屏，可分為五個(gè)基本種類(lèi)：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波觸摸屏。按照觸摸屏的工

84、作原理和傳輸信息的介質(zhì)，又把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。</p><p>　　3.2 觸摸屏的選擇</p><p>　　專門(mén)面向PLC應(yīng)用的，能夠與計(jì)算機(jī)、PLC通信，抗干擾能力強(qiáng)、抗?jié)穸群茫紤]以下觸摸屏整體的結(jié)構(gòu)：</p><p><b>　　微內(nèi)核是否符合要求</b></p>&l

85、t;p><b>　　系統(tǒng)的存儲(chǔ)接口怎樣</b></p><p>　　時(shí)鐘和電源控制器的性能怎樣</p><p><b>　　DMA控制器如何</b></p><p>　　液晶顯示屏控制器是否符合規(guī)格</p><p><b>　　系統(tǒng)的集成模塊怎樣</b></p>

86、;<p>　　串行通信口以及多媒體通信口是否符合要求。</p><p>　　在這里選擇的觸摸屏為MT500系列的觸摸屏。</p><p>　　MT500觸摸屏與其他觸摸屏的簡(jiǎn)單比較。</p><p>　?。?）一般的人機(jī)界面的軟件主要提供以下七個(gè)功能</p><p>　　1）指示燈（PLC　Ｉ／Ｏ顯示、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)顯示、多段指示燈等

87、）。</p><p>　　2）開(kāi)關(guān)（位狀態(tài)型開(kāi)關(guān)、多段開(kāi)關(guān)、切換窗口開(kāi)關(guān)等）。</p><p>　　3）各種動(dòng)態(tài)圖表（棒圖、儀表、移動(dòng)元件、趨勢(shì)圖等）。</p><p>　　4）數(shù)據(jù)顯示（數(shù)值顯示、ASCII顯示、文字顯示等）。</p><p>　　5）數(shù)據(jù)輸入（數(shù)值輸入、ASCII輸入、文字輸入等）。</p><p>

88、;　　6）異常報(bào)警（報(bào)警顯示、跑馬燈顯示、時(shí)間顯示等）。</p><p>　　7）靜態(tài)顯示（直線、圓、矩形、文字等）。</p><p>　　（2）MT500人機(jī)界面的特有功能</p><p>　　1）可以同時(shí)開(kāi)啟6個(gè)彈出窗口。</p><p>　　2）可以擁有和Windows系列操作系統(tǒng)一樣的任務(wù)欄和快選窗口。</p><

89、p>　　3）利用工作按鈕，可以呼叫快選窗口，可在快選窗口放置要經(jīng)?，F(xiàn)實(shí)的元件或自接切換窗口的開(kāi)關(guān)。</p><p>　　4）可在彈出窗口中放置窗口控制功能鍵，使彈出窗口可以最小（大）化及任意移動(dòng)窗口。</p><p>　　5）新增留言板功能。</p><p>　　6）256色顯示方式使觸摸屏的表達(dá)更加豐富多彩，效果更勝一籌。</p><p&

90、gt;　　7）方便快捷的主從連接方式使多臺(tái)觸摸屏的互聯(lián)通信簡(jiǎn)單易行、穩(wěn)定可靠、效率高。</p><p>　　8）強(qiáng)大的32位RISC處理器的應(yīng)用使MT500擁有更快的處理速度。</p><p>　　9）可絕大多主流PLC的直接連接使MT500擁有更廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用。</p><p>　　10）簡(jiǎn)單易用而又功能強(qiáng)大的EasyBuilder500組態(tài)軟件使用戶能以最快的

91、速度掌握其設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)出一流的作品。</p><p>　　軟件菜單下各選項(xiàng)的含義</p><p>　　3.3 MT510T型觸摸屏的產(chǎn)品介紹</p><p><b>　　（1）產(chǎn)品規(guī)格</b></p><p>　　顯示器：10.4″TFT LCD。</p><p>　　CPU：32位RISC

92、CPU,200MHz。</p><p>　　存儲(chǔ)器：4MB DRAM, 2MB Flash memory。</p><p>　　I/O 串行口：RS-232(連接PC或附屬裝置)、一個(gè)RS-232/485(連接PLC)、RS-232/485(AUX)、1個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)連接端口（10Base-T）。</p><p>　　配方卡存儲(chǔ)：內(nèi)建（配方卡128KB）。</p&

93、gt;<p>　　系統(tǒng)診斷：電源異常偵測(cè)。</p><p>　　供電電源：21~25DC。</p><p>　　耐壓測(cè)試：500V AC(1min)。</p><p>　　絕緣電阻：大于50M（500DC）。</p><p>　　消耗電流：430mA（24DC）。</p><p>　　CE認(rèn)證：符合EN5

94、0081—2及EN50082—2標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　FCC兼容性：符合FCC等級(jí)A。</p><p>　　外形尺寸：315mm * 238mm * 62mm(H*W*D)。</p><p>　　安裝開(kāi)孔尺寸：302mm * 225mm。</p><p>　　質(zhì)量：大約2.0kg。</p><p><b&g

95、t;　　(2)顯示器</b></p><p>　　顯示器類(lèi)型：TFT彩色液晶顯示器。</p><p>　　顯示尺寸：10.4”。</p><p><b>　　色彩：256色。</b></p><p>　　分辨率：640*480.</p><p>　　亮度：400cd/m^2。</

96、p><p>　　背光燈：300:1。</p><p><b>　　觸控板</b></p><p>　　觸控面板：四線電阻式。</p><p>　　觸控精確度：2mm。</p><p><b>　　表面硬度：4H。</b></p><p><b>

97、　　環(huán)境規(guī)格</b></p><p>　　防震測(cè)試：10~25Hz(X,Y,Z方向各2G/30min)。</p><p>　　保護(hù)等級(jí)：IP65面板（防水O形環(huán)襯墊）。</p><p>　　工作環(huán)境溫度：0~45攝氏度。</p><p>　　工作環(huán)境相對(duì)濕度：10%~90%（不結(jié)露）。</p><p>　　

98、3.4 MT510T型觸摸屏通信的設(shè)置與操作</p><p>　?。?）通信電纜的接線 觸摸屏背面的PC&PLC通信端口是連接PC機(jī)的編程口和連接RS-485/422外部設(shè)備的通信口，各端子的意義如下表所示，通信口連接如圖3.4所示。</p><p>　　表3.4 COM1通信端口端子的意義</p><p>　　（2）EasyManager EasyM

99、anager是EasyBuilder500軟件的系統(tǒng)綜合軟件。在EasyManager中，可以選擇Online-Simulator（在線模擬）、Offline-Simulator(離線模擬)、Upload(上傳)、Download(下載)和進(jìn)入觸摸屏的組態(tài)軟件EasyBuilder500(簡(jiǎn)稱為EB500).EB500用來(lái)配置各種元件和生成界面，在EB500中也可以下載、在線模擬或離線模擬。</p><p>　　

100、圖4.2為EasyManager的參數(shù)設(shè)置界面，其中最上面的通信參數(shù)用于計(jì)算機(jī)與觸摸屏通信，計(jì)算機(jī)的通信參數(shù)建議選擇通信口速率為115200bps。</p><p>　　圖3.4 EasyManger的參數(shù)設(shè)置界面</p><p>　　第2行的選擇框可以選擇上傳/下載項(xiàng)目（Project）或者上傳/下載配方資料（Recipe）。第3行的選擇框可以選擇僅下載項(xiàng)目文件（Partial Down

101、load/Upload），或同時(shí)下載項(xiàng)目文件和系統(tǒng)文件（Complete Download/Upload）。</p><p>　　在線模擬時(shí)，觸摸屏可以讀取PLC的數(shù)據(jù)，并在PC屏幕上直接模擬EB500的操作，在調(diào)試過(guò)程中使用在線模擬功能可以避免因程序重復(fù)下載而耗費(fèi)大量時(shí)間。</p><p>　　離線模式可以在沒(méi)有PLC的情況下模擬觸摸屏用戶程序的運(yùn)行，這時(shí)只能讀取觸摸屏內(nèi)部的靜態(tài)數(shù)據(jù)。&

102、lt;/p><p>　　（3）下載程序 下載是將編譯過(guò)的程序下載到觸摸屏。編譯好項(xiàng)目后，應(yīng)下載到觸摸屏進(jìn)行實(shí)際操作。有下面兩種下載方式。</p><p>　　1）通過(guò)EasyManager下載 連接好觸摸屏與PLC的通信端口后，設(shè)置好各種通信參數(shù)，按下【Download】選擇要下載的項(xiàng)目文件，按下【打開(kāi)】按鈕，開(kāi)始下載。</p><p>　　2）在EB500中下載 在

103、EB500中打開(kāi)想下載的*.epj個(gè)事項(xiàng)目文件，或者保存當(dāng)前正在編輯的文件，用菜單命令工具中的編輯進(jìn)行編譯。編譯完成后，關(guān)閉編譯對(duì)話框，執(zhí)行菜單命令工具中的下載或按相應(yīng)的圖標(biāo)來(lái)進(jìn)行下載操作。完成后按下【確定】按鈕，就完成了一個(gè)項(xiàng)目的下載。 </p><p>　　3.5 MT510T型觸摸屏與計(jì)算機(jī)的通信和連接</p><p>　　3.5.1首先準(zhǔn)備好觸摸屏與編程電腦和觸摸屏與PLC的連線

104、（又稱編程電纜、通信電纜）。</p><p>　　觸摸屏的COM1和COM2都可以與PLC連接，連接線如圖3.5.1所示；如果是通過(guò)COM1連接，連接線如圖3.5.2所示。</p><p>　　如果電腦與觸摸屏的連接是通過(guò)觸摸屏的COM2連接，連接線如圖3.3.3所示。圖3.5.4是連接PLC端公接頭8針腳（正面視圖）。</p><p>　　3.5.1 觸摸屏COM

105、2與FN2N的連接線</p><p>　　3.5．2 觸摸屏COM1與FN2N的連接線</p><p>　　3.5.3 電腦串口與觸摸屏COM2的連接線</p><p>　　圖3.5.4 PLC端8針針腳（正面視角）</p><p>　　3.5.2 電腦與觸摸屏的連接，用圖3.5.3制作好的連接線把電腦與觸摸屏連接好，觸摸屏后面DIP-swi

106、tch的設(shè)置為：sw5=off和sw6=OFF,其他的保留在“ON”位置，如圖3.5.5所示，再把觸摸屏的24V電源連接上。</p><p>　　當(dāng)觸摸屏后面的DIP-switch的SW7在“ON”位置時(shí)，開(kāi)機(jī)以后自動(dòng)運(yùn)行程序，此時(shí)不能進(jìn)行程序的上下載，如果需要上下載程序，必須退出程序，返回觸摸屏Configure畫(huà)面（如圖3.5.6所示）。</p><p>　　設(shè)置完成后觸摸屏可以上電了

107、。剛上電觸摸屏開(kāi)始自我測(cè)試，如果測(cè)試正常觸摸屏就可以與PLC通信；如果不正常，觸摸屏是不能與PLC通信的。</p><p>　　如果觸摸屏后面的DIP-switch的sw7在“ON”位置，自我測(cè)試完后，觸摸屏?xí)@示系統(tǒng)目錄，如圖3.5.6所示。</p><p>　　圖3.5.5 DIP-SWITCH</p><p>　　圖3.5.6 系統(tǒng)目錄首頁(yè)</p>

108、<p>　　系統(tǒng)首頁(yè)中各欄目的含義如下表3.5.1所示</p><p>　　當(dāng)觸摸屏后面的DIP-SWITCH的sw5在“OFF”位置時(shí)，觸摸屏與PLC通信的通信參數(shù)以ADP3編程軟件設(shè)定的參數(shù)為準(zhǔn)，如圖3.5.7所示，設(shè)置方法是在ADP3編程軟件界面點(diǎn)擊“應(yīng)用”→點(diǎn)擊“設(shè)置工作參數(shù)”，如圖3.5.8所示。</p><p>　　圖3.5.7 在ADP3軟件中設(shè)置通信參數(shù)<

109、;/p><p>　　注意：當(dāng)觸摸屏后面的DIP-SWITCH的sw5在“OFF”位置時(shí)，圖3.5.7中的參數(shù)一定要和PLC中設(shè)置的通信參數(shù)相同，否則無(wú)法與PLC通信。</p><p>　　圖3.5.8 打開(kāi)設(shè)置工作參數(shù)</p><p>　　如果觸摸屏后面的DIP-SWITCH的sw5在“ON”位置，則觸摸屏與PLC通信參數(shù)以圖3.5.6中的點(diǎn)擊“Configure”設(shè)置

110、的參數(shù)為準(zhǔn)。如圖3.5.9所示。</p><p>　　圖3.5.9 通過(guò)點(diǎn)擊“Configure”打開(kāi)的設(shè)置工作參數(shù)</p><p>　　注意：如果觸摸屏后面的DIP-SWITCH的sw5在“ON”位置，圖3.5.9中的參數(shù)一定要和PLC中設(shè)置的通信參數(shù)相同，否則無(wú)法與PLC通信。</p><p>　　圖3.5.9中→、←、↑、↓按鈕分別控制光標(biāo)右移、左移、上移、下

111、移，+、按鈕表示增大、減少當(dāng)前光標(biāo)的數(shù)值或改變參數(shù)，More表示翻頁(yè)，Quit表示退出設(shè)置工作參數(shù)畫(huà)面，Save&Quit表示保存現(xiàn)在的參數(shù)并退出設(shè)置工作參數(shù)畫(huà)面。</p><p>　　把觸摸屏后面的DIP-SWITCH的sw5扳到“OFF”位置，設(shè)置好通信參數(shù)后如圖3.5.7所示，然后點(diǎn)擊“確定”鍵確認(rèn)。</p><p>　　3.5.3 觸摸屏與PLC的連接</p>

112、<p>　　用圖3.5.2所示連接方法做的觸摸屏COM1與FX2N連接線，用這根連接線把觸摸屏與PLC連接上（注意在連接前一定要先斷開(kāi)觸摸屏及PLC的電源），連接完后重新上電，看到觸摸屏面板上的“→”指示燈在很快閃動(dòng)，表示觸摸屏已經(jīng)與PLC正常通信了。</p><p>　　下面介紹觸摸屏與PLC的連接。在連接前線編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序下載到PLC，程序如圖3.5.10所示。</p><

113、p>　　3.5.10 PLC簡(jiǎn)單的程序</p><p>　　把PLC的STOP/RUN開(kāi)關(guān)扳到STOP狀態(tài)，按動(dòng)觸摸屏上的元件按鈕位置，監(jiān)控PLC輸出Y10的指示燈，元件按鈕按下Y10就亮；松手不按動(dòng)元件，Y10熄滅。</p><p>　　把PLC的STOP/RUN開(kāi)關(guān)扳到RUN狀態(tài)，按動(dòng)觸摸屏上的元件按鈕位置，監(jiān)控PLC輸出Y10及Y15的指示燈，元件按鈕按下Y10和Y15就亮；松

114、手不按動(dòng)元件，Y10和Y15熄滅。</p><p>　　這說(shuō)明觸摸屏中的元件按鈕與PLC的Y10連接上了，Y10的狀態(tài)受觸摸屏的元件按鈕控制。</p><p><b>　　3.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　觸摸屏與可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本章較詳細(xì)地介紹了MT500T型觸摸屏的產(chǎn)品規(guī)格、對(duì)觸摸屏的選擇、通訊口的通信