514652130毕业设计（论文）PLC应用于自动重合闸.doc

河北工程大学毕业设计目 录绪论 2第一章 可编程控制器—PLC 31.1 PLC的基本知识 31.2 PLC的特点与分类 41.3 PLC的基本结构与工作原理 51.4 PLC的I/O系统 7第二章 自动重合闸的介绍 102.1 自动重合闸在电力系统中的作用 102.2 重合闸方式的选择原则 112.3 自动重合闸的缺点 11第三章 单相自适应重合闸相位判据 123.1 单项自动重合闸 123.2 单相接地时的故障特性分析 133.3 相位判据原理 153.4 相位判据的测试 17第四章 三相自动重合闸 204.1 单侧电源线路的三相一次重合闸 204.2 两侧电源线路三相一次重合闸 204.3 重合闸动作时限的选择原则 224.4 自动重合闸与继电保护的配合 234.5 综合重合闸 24第五章 重合闸最佳合闸时间机理及其整定计算 255.1 最佳切除故障时间与最佳合闸时间 255.2 最佳重合时间计算 27第六章 PLC构成的自动重合闸装置 296.1 对自动重合闸的要求 296.2 控制过程分析 296.3 自动重合闸PLC的控制程序设计 306.4 时限参数的整定 32总结 33致谢 34主要参考文献及资料 35绪论运行经验表明，电力系统的短路故障特别是架空线路上的短路故障大多是暂时性的，这些故障在断路器跳闸后，多数能很快地自行消除。

例如雷击闪络或鸟兽造成的线路短路故障，往往在雷击过后或鸟兽烧死之后，线路大多能恢复正常运行因此如采用自动重合闸装置（Auto-Reclosing Device,缩写为ARD），使断路器在跳闸后，经很短时间又自动重新合闸送电，从而可大大提高供电可靠性，避免因停电而给国民经济带来的巨大损失但是由于继电器触点要经常分合动作，容易损坏，降低了供电的可靠性，并增加了设备维护的工作量；同时，各继电器之间大量的连接导线不仅使调试检修困难极大，还致使变电站的各部分几乎不可能被连接成一个完整的自动化系统因此，传统的机械触点继电器显然已不能满足变电站自动化对继电保护装置的要求近几年来,工业企业对供电可靠性及电能质量的要求越来越高.由于计算机技术的高速发展,一些大型工业企业已实现了对其各级变电站进行远方集中控制, 供配电系统实现远动化以后，不仅可以提高供配电系统管理的自动化水平，还可在一定程度上实现供配电系统优化运行，能够及时处理事故，减少事故停电时间，更好地保证供配电系统的安全经济运行传统的自动重合闸装置常采用继电器控制方式,由于继电器元件应用较多,而且是有触点元件,运行中会造成触点的拒动作、误动作、粘连和卡住现象,使自动重合闸装置的工作可靠性差，其定时单元由机电式或晶体管式时间继电器构成,误差大且调整不方便,影响上下级保护装置动作时限的配合;装置的功能单一,不利于实现电力系统自动化,且体积大,有色金属消耗多,噪音大。

可编程控制器（PLC）是一种新型微电脑式配电控制器其主要特点是用内部已定义的各种辅助继电器（每个PLC可有多达上千个内部继电器）代替传统的机械触点继电器，又通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接线利用PLC构成自动重合闸装置的控制系统,可以克服传统控制方式的不足,而且具有连线简单,工作可靠,便于调试、调整和维护,还可以和计算机联网进行远程集中控制等优点，因此,PLC构成的ZCH装置具有广阔的应用前景第一章 可编程控制器—PLC1.1 PLC的基本知识1.1.1 PLC的基本概念可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC1.1.2 PLC的由来在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。

当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：编程方便，现场可修改程序； 维修方便，采用模块化结构；可靠性高于继电器控制装置 体积小于继电器控制装置 数据可直接送入管理计算机； 成本可与继电器控制装置竞争； 输入可以是交流115V 输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；在扩展时，原系统只要很小变更；用户程序存储器容量至少能扩展到4K1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可*性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。

1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC我国从1974年开始研制于1977年开始工业应用1.1.3 PLC的定义PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）经过四年的调查工作，于1984年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC作了如下定义： “PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器 以后国际电工委员会(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通过了对它的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计 总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制1.2 PLC的特点与分类1.2.1 PLC的特点高可靠性，所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰采用性能优良的开关电源对采用的器件进行严格的筛选良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高 丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行 PLC的功能 逻辑控制 、定时控制 、计数控制 、步进(顺序)控制 、PID控制 、数据控制：PLC具有数据处理能力 、通信和联网 、PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。

1.2.2 PLC的分类小型PLC 小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令中型PLC 中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256~1024点之间I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快 大型PLC 一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC大型PLC的软、硬件功能极强具有极强的自诊断功能通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高1.3 PLC的基本结构与工作原理1.3.1 PLC的基本结构PLC的基本结构 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行 为了进一步提高PLC的可*性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器存放应用软件的存储器称为用户程序存储器 PLC常用的存储器类型：RAM （Random Assess Memory） 这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持；EPROM（Erasable 。