西门子模块6ES7332-5HB01-0AB0技术参数
PLC在电压无功综合控制装置中的应用
电压的稳定对于保证国民经济的生产、延长生产设备的使用寿命有着重要的意义，而尽量减少无功在线路上的流动，降低网损、经济供电又是每一供电部门的目标。老式变电站通常是人为调节电压无功，这一方面增加了值班员的负担，另一方面人为去判断、操作，很难保证调节的合理性。迄今为止，国内用于变电站的电压无功综合控制装置有很多，从控制原理来讲大体可以分为以下几种：时间顺序控制法，测量电压控制法，测量无功控制法，测量功率因数及电压控制法，测量电压和无功控制法。目前在国内运行的电压无功综合控制装置大多是按第五种控制原理设计的。随着近几年我国电力系统自动化水平的迅速提高，尤其是变电站自动化的发展已突破传统使用大量电缆组成复杂的二次控制回路，取而代之的是通讯网，将变电间隔层与变电站层连接起来，使各间隔层的控制终端能够资源共享。而作为变电站自动化重要组成部分的电压无功综合控制也随之出现多种实现方式。本研究采用PLC作为核心控制元件，实现了对变压器分接头开关及电容器组开关的控制、减轻运行人员的负担、达到经济供电的目标。
二、系统简介
根据变电站电压无功综合控制要求，综合控制点数，本装置选择了三菱公司的FX2N－128MR型PLC，它包括输入、输出、程序存储器和处理器4部分，具有指令速度快、可靠性高、中断灵活、内置计数器、抗干扰能力强等特点。
触摸屏采用三菱公司F940－SWD型，它是基于PLC的软硬一体人机界面，能以图形界面方式实现各种工作状态的显示，并具有使用方便、人机对话界面友好、组态技术易掌握、与PLC可进行良好的通讯。通过触摸屏可以实现控制装置的定值浏览和修改、运行时的主要参数和重要的开关信号显示等。
模拟量采样单元是本公司自己研制的，主要对变压器三侧电压和电流采样计算，并由采样的数据计算出相关的测量值，如有功功率、无功功率、功率因数等。它还具有两个通讯接口，把计算出的数据或变电站监控系统的遥控指令通过RS－485通讯接口传给PLC，同时接受PLC传过来的数据。另外的一个RS－485／RS－232通讯接口和变电站监控系统通讯。
档位显示单元是本公司自己研制的，主要用来对有载调压变压器分接头开关位置显示，并把分接头开关位置信号转换为BCD码给PLC。
系统的总体结构如图1所示：
三、系统功能设计
1、控制原理
2、主要功能
（1）采用微电脑和数字信号处理技术，根据电网的实时参数，自动综合控制变压器的有载分接开关和电容器组的投切，使变压器工作在佳状态，可以显著降低变压器的损耗，提高电网的安全运行水平，具有较大的经济效益；
（2）多可以同时控制3台主变和12组电容器，能自动识别并适应主变运行方式的变化，保证电压合格率在95％以上；
（3）有完善的保护和闭锁措施，可以防止主变分接开关的连续调节故障，运行安全可靠；
（4）具有打印、通信接口，可以与RTU或变电站综合自动化系统通讯，远方修改运行参数；
（5）参数整定方便，密码保护安全。
3、PLC程序设计
应用编程软件SWOPC－FXGP／WIN－C完成系统控制程序的编制工作。该编程软件具有梯形图、指令表两种输入方式，相互之间可以转化。本装置的程序采用时梯形图方式。由屏蔽通讯电缆的RS－232串行端口和触摸屏的串口RS－232通讯，触摸屏和PLC之间以RS－422通讯来上传或下载程序
西门子6SL3000-0CE15-0AA0
说明
如果项目包含多语言且在另一台拥有不同用户语言的 STEP7(TIA博途) 的 PC 上打开该项目，系统自动在项目语言切换编辑语言。如果 STEP7(TIA博途) 的编辑语言不是用来创建文本的语言，HMI 设备中原有的文本，标题和注释不再显示。
例子
在 STEP7(TIA博途) 中创建带网络注释的项目，用户语言设置为“English (USA)"。在另一台 PC 中 STEP7(TIA博途) 的用户语言为“German"，在此 PC 中打开这个项目，则编辑语言自动切换为“English (USA)"，即使 PC 的 STEP7(TIA博途) 编辑语言设置为“German"。
项目中的文本，标题和注释使用编辑语言创建。创建新项目时，编辑语言要与用户语言相匹配。
修正
改变编辑语言设置。打开项目时编辑语言必须与用户语言相匹配。
在项目树中，打开“Languages & Resources"文件夹，在该文件夹中双击“Project languages"。
在“General"的“Editing language"中选择需要的语言。在上面的例子中，需要设置“German (Germany)"。
1．是否采用plc
设计一个控制系统，首先应该考虑的是：是否采用PLC。考虑的原则除控制功能外，主要是经济性和可靠性。如果被控制系统很简单，I/O点数很少，或者I/O点数虽多、但控制不复杂，特别是各部分相互联系很少，那就没有必要采用PLC。下列情况可考虑采用PLC：
1）I/O点数多，控制复杂。若用portant; text-decoration-line: none !important;">继电器控制需大量的portant; text-decoration-line: none !important;">中间继电器、portant; text-decoration-line: none !important;">时间继电器、计数器等。
2）对可靠性要求特别高，用继电器控制不能满足。
3）生产需要经常改变控制程序和修改控制参数。
4）可以用一台PLC控制多台设备。
2．PLC的选型
一旦决定采用PLC，可从以下几个方面考虑选型：
1）结构型式及档次——按照物理结构，PLC分为整体式和模块式。整体式的每一I/O点的价格较低。对于单台仅需开关量控制的设备，一般选小型整体式PLC就可满足要求。对于复杂的、要求较高的系统可考虑采用模块式的中、大型机，这样能灵活地配置I/O模块的点数和类型。根据要求使之具有数值运算、模拟量控制、PID闭环控制、运动控制、通讯联网等功能。
2）容量——PLC的容量指用户存储器容量（步数）和I/O点数两方面的含义。选择存储器容量可按25％留裕量。I/O点数可按10～15％考虑裕量。
3．开关量I/O模块的选择——输入模块有交流输入和直流输入两种类型。交流输入方式接触可靠、适合有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。直流输入的延迟时间短，还可以与接近开关、光电开关等portant; text-decoration-line: none !important;">电子输入开关连接。输入电压5V、12V、24V属低电平，传输距离不宜太远，如5V模块远距离不得超过10m，距离较远的设备应选用较高电压的模块。
输出模块中，继电器输出的价格便宜，适用的电压范围较宽，承受瞬时过电压和过电流的能力较强。对于不频繁通断的负载应优先选用（电感性负载高通断频率不得超过1Hz）。对于频繁通断的负载，应采用无触点开关输出，即选用晶体管输出（直流输出）或双向晶闸管输出（交流输出）。在选用输入、输出模块时还应考虑同时接通的点数。一般来讲，同时接通的输入或输出点数不要超过输入或输出点数的60％。
3．I/O模块的外部接线
开关量输入、输出模块的外部接线分为汇点式、分组汇点式和分离式三种，汇点式的各输入回路有—个公共端COM，并共用—个portant; text-decoration-line: none !important;">电源（直流电源一般是PLC自带）；分组汇点式由几个电源供电，分离式各个输入输出回路由单独电源供电，后5种输入、输出模块的交流或直流电源一般由用户提供。
输入端或输出端有电感性元件时，对于直流电路，应在它们两端并联续流portant; text-decoration-line: none !important;">二极管；对于交流电路，应在它们两端并联阻容电路，以抑制电路断开时产生的电弧对PLC的影响（右图）。电阻可取50～120Ω，portant; text-decoration-line: none !important;">电容可取0.1～0.47mf，电容的额定电压应大干电源峰值电压。续流二极管可以选1A的管子，其额定电压应大于电源电压的3倍。
| 1、选择合适的plc类型 1、可编程控制器选择 三菱FX1S系列PLC是一种卡片大小的PLC，适合在小型环境中进行控制。它具有卓越的性能、串行通讯功能以及紧凑的尺寸，这使得它们能用在以前常规可编程控制器无法安装的地方。 三菱FX1N系列PLC是一种普遍选择方案，多可达128点控制。由于FX1N系列具有对于输入/输出、逻辑控制以及通讯／链接功能的可扩展性，因此它对普遍的顺控解决方案有广泛的适用范围，并且能增加特殊功能模块或扩展板。 三菱FX2N系列PLC是FX系列中的模块。它拥有无以匹及的速度、的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，FX2N是从16到256路输入／输出的多种应用的选择方案。 三菱FX2NC系列PLC在保留其原有的强大功能特色的前提下实现了极为可观的规模缩小，I／O型连接口降低了接线成本并节省了时间。 对于开关量控制的系统，当控制速度要求不高时，一般的小型整体机FX1S就可以满足要求。对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，应选择具有所需功能的可编程控制器主机，如用FX1N或FX2N型整体机。另外还要根据需要选择相应的模块，例如开关量的输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、配接相应的传感器及变送器和驱动装置等。 2、I/O点数的确定 一般的讲，可编程控制器控制系统的规模的大小是用输入、输出的点数来衡量的。我们在设计系统时，应准确统计被控对象的输入信号和输出信号的总点数并考虑今后调整和工艺改进的需要，在实际统计I／O点数基础上，一般应加上10％一20％的备用量。 对于整体式的基本单元，输入输出点数是固定的，不过三菱的FX系列不同型号输入/输出点数的比例也不同，根据输入/输出点数的比例情况，可以选用输入/输出点都有的扩展单元或模块，也可以选用只有输入（输出）点的扩展单元或模块。 3、用户存储器容量的估算 根据经验，对于开关量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于I／O信号总数乘以8。对于有模拟量输人输出的系统，每一路模拟量信号大约需100存储器容量。如果使用通信接口，那么每个接口需300存储器容量。一般估算时根据算出存储器的总字数再加上一个备用量。 4、可编程控制器的处理速度应满足实时控制的要求 可编程控制器是采用顺序扫描的工作方式，其顺序扫描工作方式使它不能可靠地接收持久时间小于1个扫描周期的输入信号。为此，对于快速反映的信号需要选取扫描速度高的机型 关于可编程控制器的选型问题，当然还应考虑到它的的联网通信功能、价格等因素。系统可靠性也是考虑的重要因素。 2、开关量输入输出模块及扩展的选择 开关量输入模块的输入电压一般为DC24V和AC220V两种。直流输入可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接，三菱FX系列直流输入模块的公用端已经接在内部电源的0V，因此直流输入不需要外接直流电源，有些类型的可编程控制器输入的公用端要另接电源，对初学者应该注意。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。我们常用的还是直流输入模块。 开关量输出模块有继电器输出、晶体管输出及可控硅输出。继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢，寿命(动作次数)有一定的限制。一般控制系统的输出信号变化不是很频繁，我们优先选用继电器型，并且继电器输出型价格低，也容易购买。晶体管型与双向可控硅型输出模块分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，反应速度快，寿命长，但是过载能力稍差。选择时应考虑负载电压的种类和大小、系统对延迟时间的要求、负载状态变化是否频繁等，还应注意同一输出模块对电阻性负载、电感性负载和白炽灯的驱动能力的差异。 3、编程器和外围设备的选择 早期的小型可编程控制系统，通常都选用价格便宜的简易编程器。如果系统较大，可编程控制器多，可以选用一台功能强、编程方便的图形编程器；随着科技的发展，个人计算机的使用越来越普及，编程软件包的出现，在个人计算机上安装的编程软件包配上通信电缆，也可取代原编程器 |