断路器控制与信号回路设计毕业论文(编辑修改稿)

断路器控制与信号回路设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

2 22 24 跳闸后 － － － － － － － － － 预备合闸 － － － － － － － － － － － 合闸 － － － － － － － － － － 合闸后 － － － － － － － － － － 预备跳闸 － － － － － － － － － － － 跳闸 － － － － － － － － － － 注 表示触点接通；－表示触点断开。 泓格模块 RS485 总线概述 分布式控制系统的发展在自动化领域迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。 EIA 研究出了 以 RS422 标准 为 基础 的 一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS485 总线标准。 总线 在 RS485 标准 下 采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动， 每个RS485 串口由 SN75176 收发器制成 ，各个收发器可用双绞线并联起来。 当任意两个RS485 串口相互通信时采用了平衡差分电路的原理：两根信号线上的电流和电压均反向，且大小基本相等，使得两根信号线上的电压差 UaUb 基本不含噪声电压。 RS485 总线的优点 RS232 和 RS485 定义了电压 ,阻抗等 .但不对软件协议给予定义，区别于 RS232, RS485 的特性包括： 位置 位置 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 44 页 1） RS485 的数据传输速率为 10Mbps,优于 RS232； 2） RS485 接口是平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力变强； 3） RS485 接口的最大传输距离可达 3000 米 ,而 RS232 最大传输距离只有 15米； 4） RS232C 接口只允许连接 1 个收发器，而 RS485 接口允许连接多达 128 个收发器。 5） RS485 的电气特性：接口信号电平比 RS232C 降低了，不会损坏接口电路的芯片，且该电平与 TTL 电平兼容，方便与 TTL 电路连接。 逻辑“ 1”以两线间的电压差为 +（ 2— 6） V 表示；逻辑“ 0”以两线间的电压差为 — （ 2— 6） V 表示； RS485 的应用原则 RS485 支持半双工或全双工模式。 网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，采用一条总线将各个节点 串接起来 ， 不支持环形或星形网络。 从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。 减缓信号的前后沿斜率有利于降低总线匹配引出线长度的要求和改善信号质量，还可 以让 信号中的高频成分 缩小 ，电磁辐射 减少。 I7000 系列分布式监控模块介绍 I7000 系列模块是台湾泓格公司推出的一系列的网络数据采集和控制模块。 I7000 系列产品具有内置的微处理器和坚固的工业级塑料外壳 ,I7000 模块的特点之一就是采用 RS485 总线进行相互通讯，可同时连接 256 个模块，联机简 捷，控制方便可靠。 I7000 系列产品支持 DCON 协议，采用问答式通讯方式，以简单的 ASCII 码格式，方便进行调试和编程，也可以很容易的和其他协议进行相互转换，融入用户现有自动化系统。 它提供了模拟信号与数字信号的相互转换，数字输入与输出，定时与计数以及其他功能。 I7520 转换模块 I7520 为 RS232/RS485 转换模块，该模块直接插在 PC 的扩展槽内，无需另外提供工作电源。 I7520 内含自调功能。 它可以自动检测数据通信的波特率和数据格式，从而准确的控制 RS485 网络，减少系 统花费，增加系统的可靠性。 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 44 页 图 I7520外观图 及内部结构图 I7520 是泓格模块中的一种，可用于将 RS232 的信号转化成 RS485 的信号，使RS232 的数据在 RS485 的网络上传输。 I7520 模块的规格如下： ▪输入： RS232 协议 ▪输出：双线式 RS485 协议（ 2 线， D+， D） ▪连接器：插卡式螺丝固定接线盒 ▪速率：内置“自适应芯片”可改变波特率（范围： 300bps~115200bps） ▪没有中继器时一个 RS485 网络最多可以有 256 个模块 ▪有配中继器时一个 RS485 网络最多可以有 2048 个模块 ▪隔离电压： 3000VDC 隔离在 RS232 边 ▪要求使用中继器：大于 4000 英尺距离或超过 256 个模块 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 44 页 ▪电源要求： +10V~+30VDC ▪耗电量： （ Max） I7063D 数字输入 /输出模块 I7063D 接收从线路采集到的状态量作为输入（ 8 通道隔离输入支持计数器功能 ），通过嵌入式控制器和 RS485 接口与电脑相连，同时可接收来自电脑的控制信号，控 制继电器的状态。 I7063D 带有 LED 显示的 功率继电器输出模块 /隔离开关量输入模块 ，且 支持双看门狗和输入计数器。 图 I7063D外观图及内部结构图 I7063D 为继电器输出模块，有 8 通道隔离数字输入输入， 3 通道功率继电器输出。 ▪输入阻抗： 3KΩ 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 44 页 ▪隔离电压： 3750Vrms ▪输入频率： 100Hz ▪触电容量： 250V@5A（交流）， 30V@5A（直流） ▪电源电压： +10V~+30VDC ▪电源功耗： 模块命令介绍 分布式模块的命令格式被分成发送与响应两部分。 发送的部分由计算机发送命令给分布式模块，此部分包含以下几个字段： 1）发送部分：（前导字段）（地址）（命令）（ CHR）（ CR） 前导字段： 1 个字节，标明命令的类型。 模块的控制命令通常被分成几个不同的类型，使用一些特殊字符，如 $、 、 ~等进行分类。 地址： 2 个字节，表示命令将送至模块。 有 256 个地址，模块的地址范围为 00~FF。 命令： 1 个或多个字节，指定模块执行的命令，使用不同的数字来表示不同的功能。 CHK：冗余校验，使用程 序将所有传输的字符在 ASCⅡ对照码中的地址数值相加，保留最后一个字节，拆成前后两个字符作为校验值。 CR：结尾字符，一般为 [Enter]、 (CR)或 (Cr) 无论是主控计算机发送的字符串命令或分布式模块返回的执行结果，每个部分都包含有 1 个至数个不等的字符。 除了（ CHR）和（ CR）两部分，其他部分均为可见字符。 组态王 组态王软件是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。 该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工 业实时数据库的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。 通常可以把 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 44 页 这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。 其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开 发的重要作用。 使用它考虑三方面问题：画面、数据、动画。 通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。 组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。 而且，它能充分利用Windows 的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。 它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 3 断路器控制回路 传统断路器控制回路 手动合 /跳闸控制回路 由开关触点表 1 可知，这种控制开 关有六个位置，其中分为预备合闸和预备跳闸操作位置、合闸和跳闸操作位置与合闸后和跳闸后固定位置。 根据控制开关触点特性设计出断路器合 /跳闸控制电路，如图所示： 图 断路器基本跳 /合闸 控制电路 图 中， FU 熔断器； R 限流电阻； KM 合闸接触器； YC 合闸线圈； YT 跳闸线圈。 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 44 页 1）手动合闸。 操作前，断路器处于跳闸后状态，故断路器辅助触点 QF1 处于闭合状态，触点 SA910 接通，由于限流电阻 R 存在，跳闸线圈 KM 须通过较大电流才会动作， QF1 不会断开，所以绿灯常亮。 将控制开关手柄顺时针方向转 90176。 ， 即进入“预备合闸”位置，使触点 SA9 SA1413 接通，而 SA1110 断开，由于限流电阻 R，合闸接触器 KM 不带电，所以合闸线圈不动作，灯为绿灯闪光。 接下来可将控制开关再顺时转 45176。 至“合闸”位置。 此时，触点 SA58 接通，限流电阻被短接，合闸接触器 KM 带电， KM 辅助触点闭合，合闸线圈动作，致使断路器电磁式操动机构合闸。 合闸完毕后，断路器辅助触点 QF1 断开。 操作人员放开操作手柄，手柄会在内部弹簧作用下返回到垂直位置，即“合闸后”位置，表示断路器已处于合闸状态。 2）手动跳闸。 操作前，断路器处于合闸 后状态，故断路器辅助触点 QF2 处于闭合状态，触点 SA1613 接通，由于限流电阻 R 存在，跳闸线圈 YT 须通过较大电流才会动作， QF2 不会断开，所以红灯常亮。 将控制开关 SA 由“合闸后”的垂直位置逆时针转至“预备跳闸”的水平位置，致使 SA1314 接通。 同理，由于限流电阻 R 存在，QF2 不会断开。 再将控制开关 SA 进一步逆时针转至“跳闸”位置，触点 SA67 接通，由于限流电阻 R 被短接，故有较大电流通过跳闸线圈 YT，致使 YT 动作，断路器跳闸，断路器辅助触点发生变化。 操作人员放开手柄后，控制开关在内部弹簧作用下，自动弹回 “跳闸后”的水平位置，控制开关触点 SA1110 接通。 再次操作时，按以上步骤进行。 自动合 /跳闸控制回路 自动合闸装置动作时， K1 闭合，接下来同手动方式类似，此时开关 SA 处于跳闸后位置，故 SA1415 连通；因断路器已处于合闸状态， QF2 变为合位，红灯闪光，但由于限流电阻， YT 不动作，所以 SA 与断路器实际状态不符，提醒运行人员调整开关 SA 至“合闸后”位置。 自动跳闸装置（ KCO）动作，其动合触点闭合，接下来同手动方式类似，此时开关 SA 处于合闸后位置，故 SA910 连通；因断路器已处于跳闸状态， QF1 变为合位，绿灯闪光，但由于限流电阻， KM 不动作，所以 SA 与断路器实际状态不符，提醒运行人员调整开关 SA 至“跳闸后”位置。 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 44 页 图 自动合 /跳闸控制回路 图 中，自动合闸装置开关 K1；继电保护装置开关 KCO； FU 熔断器； R 限流电阻； KM 合闸接触器； YC 合闸线圈； YT 跳闸线圈。 远动跳闸控制回路 远动跳闸工作原理与自动跳闸类似，主要区别在于一个在远方的操作控制中心，一个在断路器使用处。 图 图 中，自动合闸装置开关 K1；远动开关 K2；继电保护 装置开关 KCO； FU熔断器； R 限流电阻； KM 合闸接触器； YC 合闸线圈； YT 跳闸线圈。 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 44 页 防“跳跃”电路 断路器中所谓的“跳跃”，是指人员运行时，手动合闸，断路器在线路上发生故障后，但又被继电保护装置动作处于跳闸状态，由于控制开关在“合闸”位置，从而引起断路器又一次重新合闸，这样导致断路器出现多次连续跳、合闸的现象。 由于断路器发生连续的跳、合闸，必定会造成绝缘油下降，油温上升等情况，严重的损坏断路器，甚至还会引起断路器爆炸，所以设计断路器控制回路时，必须装设电气连锁装置来防止跳跃。 应用的防跳回路有两 种，一种是操作箱的防跳回路，还有一种是用机构箱本身的防跳回路 ]15[。 图 图 中， KCF 为防跳继电器，它包含两个线圈：电流线圈 KCFI 为启动线圈，接在跳闸回路中；电压线圈 KCFV 为自保持线圈，通过本身的动合触点接入合闸回路中。 当合闸过程中，如遇到永久性故障，因而保护继电器 KCO 闭合，断路器跳闸，并启动防跳继电器的电流线圈 KCFI，使其辅助触点 KCF1 闭合。 如果。