PLC电路在备用自动投入中的研究设计论文

1、毕业设计（论文）题 目：PLC电路在备用自动投入中的研究学习中心：年级专业： 学生姓名： 指导教师：导师单位： 毕业设计（论文）任务书1设计(论文)题目： PLC电路在备用自动投入中的研究 2学生完成设计(论文)期限： 年 月 日至 年 月 日3设计(论文)课题要求：论文要求：主题要明确，内容要丰富，文字要通俗流畅，细节问题要重点脱出，围绕题目提纲述写，遇到实际问题内容要理论联系实际，涉及他人观点，要找出参考文献。在自己设计的电路独特优势的地方。要重点的脱出，格式严格按照学校规定排序。4实验（上机、调研）部分要求内容：在学院规定的时间内，利用所学的软件(FAXWIN),去设计图形。用Microsoft word 2003排版论文版面和图象处理软件加工文中图表。 5文献查阅要求：利用课余时间到图书馆查阅相关资料，上网查寻与本论题相关的一些资料,自己要认真的相象和发挥自己的创新思想，有计划的完成，确保题材符合当今的发展趋势；不可直接把别人的论文中引用到自己的论文中。6发 出 日 期： 年 月 日 7学员完成日期： 年 月 日指导教师签名： 学 生 签 名： 摘 要近年来随着计算机在社会领域

2、的渗透, PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，仅PLC方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本文介绍了以S7-200PLC为核心，对某供电局110KV电网“一线两站”的备用电源自动投入装置（简称备自投）进行了控制的应用，简述了S7-200PLC的性能特点，详细阐述了备用电源自动投入装置的实现讲述备用电源自动投入装置的软件和硬件设计。首先介绍了此系统的开发意义及使用的开发环境，MPLAB IDE系统和开发使用的PIC单片机芯片以及仿真器PICMATE2002。在硬件设计中论述了硬件总体设计过程，确定了技术指标及器件的选择，着重描述了系统硬件电路设计、硬件设计框图及所使用的各种芯片功能与特性,在软件设计中重点剖析了软件设计的过程，调试部分主要介绍使用调试软件picamate2002和调试过程中出现的问题，以及最后解决问题的一些方法。关键词：PLC 一线两站 备用电源自动投入目 录摘 要i目 录ii第1章 前言11.1 PLC 简介11.1

3、.1可编程控制器简介21.1.2 PLC的发展历程21.1.3可编程控制器的优点41.2基于微处理器的工业控制系统51.3集散控制系统5第2章 可编程控制器控制系统72.1继电器控制72.2 工控计算机控制系统82.3 冗余系统与热备用系统92.3.1冗余控制系统92.3.2热备用系统92.4 PLC的接地10第3章 PLC自动控制系统可靠性研究113.1 PLC控制系统可靠性简介113.1.1控制系统可靠性降低的主要原因113.1.2设计完善的故障报警系统123.1.3输入信号可靠性研究133.1.4执行机构可靠性研究143.2 PLC控制系统抗干扰分析143.2.1电磁干扰源及对系统的干扰153.2.2 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计173.2.3主要抗干扰措施18第4章 备用电源自动投入的工作原理214.1用单片机组成的备用电源自投装置214.2备用电源自动投入的工作过程22第5章 备用电源自动投入电路的设计255.1主电路接线备用电源自动投入主电路接线255.2备用电源自动投入的基本要求和动作程序255.2.1对备用电源自动投入的基本要求255.2.2备用电源自动投入的动作

4、程序265.2.3断路器的控制275.3备用电源自动投入时断路器的动作程序27第6章 PLC系统配置及程序设计296.1 PLC系统配置296.1.1 PLC系统硬件配置296.1.2 PLC 输入输出接线296.2程序设计306.3基于PLC的备用电源自动投入装置316.4 BZT装置投控规则317.1微型、小型PLC功能明显增强327.2集成化发展趋势增强327.3向开放性转变337.4 我国PLC生产的发展34第8章 结 论37致 谢38参考文献39ii第1章 前 言在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC，本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介。1.1 PLC 简介PLC作为一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统，由于性能稳定干扰性能强设计配置灵活等特点，已是工业控制方面得到了广泛的应用。自80年代后期，PLC已逐步渗透到了电力系统的中低压

5、供配电自动控制中，并在传统的继电器控制系统改造工程中据了主导地位。可编程序控制器（Programmable Logic Controller ）简称PLC,可编程控制器（Programmable Controller）简写成 PLC，其中 L为逻辑（Logic）的意思，第一台可编程控制器是1969年在美国面世的。经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计；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、记数和算术操作等面向用户的指令；并通过数字式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。本文以西门子S7-200PLC为核心，对某供电局110KV电网中“一线两站”的备自投装置进行了控制，实现了两变电站的相互备用，保证了对用户的连续供电。1.1.1可编程控制器简介传统的继电器接触器控制系统由于其结构简单，容易掌握，价格便宜，在一定范围内能满足控制要

6、求，因而使用面甚广，在工业控制领域中曾占主导地位。在供电系统中更是得到了广泛的应用。传统的备用电源自动投入装置(APR)就是通过继电器控制来实现母联断路器的自动投入。但继电器接触器控制系统又有着明显的缺点:设备体积大，寿命短，可靠性差，动作速度慢，功能少，程序不可变等，完成一种基本的保护或控制任务往往都必须由多个继电器共同承担，比如一条10kV馈线的过流保护和自动重合闸控制就要用到数以十计的各种继电器，又由于继电器的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。提高城市供用电系统的自动化程度是电网改造的一项重要内容，而变电站保护控制的技术水平又是其中的关键环节。后来，出现了结合单片机技术的备用电源自动投入装置，使该装置的可靠性等性能有了一定程度的提高，在保证供电连续性方面取得了较好的成绩。但这种改进后的装置的抗干扰能力差，限制了其使用范围，也促进了备用电源自动投入装置的

7、进一步发展。随着经济和技术的发展、连续性和可靠性的要求越来越高，近年来，推出的可编程序控制器(PLC)以其完善的功能，很强的通用性，体积小及高可靠性等特点在各厂矿企业得到了较广泛的应用，是继电器控制柜的理想替代物。1.1.2 PLC的发展历程PLC的发展历程:在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工

8、业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。自从1969年美国研制出世界上第一台PLC以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的PLC，受到工业界的重视。20世纪70年代中期，可编程控制器进入了实用化阶段。在PLC中全面引入微计算机技术，使PLC产生了飞跃，功能日趋完善。在逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算、PID调节等功能，提高了运算速度。PLC的小型化、价格低、高可靠性，确定了它在现代工业中的位置。20世纪70年代末和80年代初，可编程控制器进入了成熟阶段，向大规模、高速度、高性能方向发展，形成了多种系列化产品，编程语言也发展成熟。我国在20世纪70年代末和80年代初开始引进PLC，到80年代中期，PLC已广泛应用于冶金、化工、机械等工业部门。我国早期独立研制并有地定影响的单位有北京机械工业自动化研究所、上海工业自动化仪表研究所、大连组合机床研究所、成都要

9、，机械机床电器研究所、中科院北京计算所及自动化所、长春一汽、上海起重电器厂、上海香机电公司 上海自力电子设备厂等单位，但是以上诸单位都没有形成规模化生产。随着改革环节放，涌现出的生产PLC的厂家有；辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产S5-101U、S5-115系列PLC;中美合资的厦门A-B公司生产的PLC-2、PLC-5等系列PLC。据有关资料统计，1996年，国内销售9万台（套）PLC，其中进口8万台（套），各大厂家所占的份额如下：西门子：20.83%莫迪康（施耐德）、A-B（罗克韦尔）、欧姆龙：各14.58%三菱：8.33%通用电气：6.25%富士电机：4.17%其他品牌：4.16%1.1.3可编程控制器的优点可编程控制器(PLC)是一种性能较好的控制器。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。正因为这一特点，如果将PLC引入继电器保护装置中，一方面可以克服使用传统继电器所带来的种种弊端;另一方面，又可兼容基于传统继电器的设计思想和技术方案，尤其是对于逻辑关系较为复杂的触点信号处理及操作出口控制，采用PLC编程能使方案设计工作变得更加简单方便。可编程控制器具有诸多优点：（1）PLC的生产厂家都着力于提高可靠性的指标。（2）PLC还

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