基于大plc大型电力变压器冷却控制的研究毕业论文(编辑修改稿)

基于大plc大型电力变压器冷却控制的研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

析、判断并作出决策，产生数字量、模拟量输出，驱动执行器件，完成控制功能。 可编程序控制器的输入输出 根据变压器冷却控制装置的功能设计和结构设计，同时结合冷却控制装置的设备选型，可以确定可编程序控制器输入 /输出的来源或者去向及输入 /输出的性质和数量，如表。 表 可编程序控制器的输入输出 Table Programmable controller39。 s input output 河北化工医药职业技术学院毕业论文 13 输 入 / 输 出 名 称 来 源 / 去 向性 质 及 数 量“ 自 动 ” 工 作 状 态“ 手 动 ” 工 组 状 态“ 主 / 辅 ” 电 源 选 择Ⅰ 、 Ⅱ 电 源 正 常Ⅰ 、 Ⅱ 路 电 源 投 入三 侧 开 关 状 态切 除 冷 却 器 温 度投 入 冷 却 器 温 度报 警 温 度凝 露 状 态油 流 状 态电 动 机 状 态风 冷 却 器 的 投 入 状态合 计输入控 制 冷 却 器 接 触 器自 动 空 气 开 关油 流 继 电 器凝 露 温 度 控 制 器温 度 继 电 器温 度 继 电 器温 度 继 电 器三 侧 开 关 辅 助 触 点断 路 器 辅 助 触 点电 源 检 测 继 电 器拨 码 开 关转 换 开 关转 换 开 关1 路 数 字 输 入1 路 数 字 输 入1 路 数 字 输 入2 路 数 字 输 入2 路 数 字 输 入1 路 数 字 输 入1 路 数 字 输 入1 路 数 字 输 入1 路 数 字 输 入1 路 数 字 输 入8 路 数 字 输 入8 路 数 字 输 入8 路 数 字 输 入3 6 路 数 字 输 入冷 却 器 的 投 入 信 号冷 却 器 故 障 信 号（ 组 号 ）冷 却 器 故 障 类 型电 源 分 信 号电 源 合 信 号掉 三 侧 开 关 信 号控 制 风 冷 却 器 接 触器指 示 装 置指 示 装 置控 制 电 源 断 路 器 分输 入控 制 电 源 断 路 器 合输 入变 压 器 控 制 屏8 路 数 字 输 出8 路 数 字 输 出3 路 数 字 输 出1 路 数 字 输 出2 路 数 字 输 出1 路 数 字 输 出2 3 路 数 字 输 出合 计输出 表 中给出了可编程序控制器的输入 /输出名称，输入来源和输出去向以及输入 /输出的性质及数量，从表可知可编程序控制器共有 36 路数字量输入和 23 路数字量输出。 输入 /输出性质及点数的确定非常重要，成为可编程序控制器选型的一项重要指标，可编程序控制器连同其输入 /输出模块必须满足输入 /输出点数的要求 [34]。 可编程序控制器的选择 [35] 根据变压器冷却控制装置对可编程序控制器控制功能、输入 /输出性质及点数，存储容量的要求，综合考虑性能、可靠性、价格等方面的因素，我们选用西门子 S7－ 200 型 PLC 作为河北化工医药职业技术学院毕业论文 14 冷却控制装置的控制器。 可编程序控制器的选型，主要从以下几个方面考虑 : (1)控制功能。 所选择 PLC 能最大限度的满足控制系统的控制功能是选择 PLC 时首先考虑的问题。 S7200 型 PLC 代替了很多定时器、计数器、继电器所实现的功能，该 PLC 具有位逻辑、计数、定时、移位循环、比较、数字运算等指令，同时支持子程序和中断，能通过串口完成通讯，在控制功能方面， S7200 型 PLC 能满足冷却控制装置的功能需求 [37]。 (2)输入 /输出 性质及点数要求。 我们选用 CPU224（ 14 数字输入 /10 继电器输出）， CPU 有内部电源可以为 CPU 自身，扩展模块和其他用电设备提供 5V 和 24V 直流电源。 同时采用如下扩展模块， EM221（ 16 路数字输入）， EM222（ 8 继电器输出）， EM223（ 8 数字输入 /8 继电器输出），共 38 路数字量输入和 26 路输出。 扩展模块通过与 CPU 连接的总线连接电缆取得 5V 直流电源。 不同规格的 CPU 提供的电源容量不同，需要根据实际应用就电源容量进行规划计算，如表 所示： 表 PLC 电源计算 Table Power source putation 河北化工医药职业技术学院毕业论文 15 C P U 电 源 预 算C P U 2 2 4 A C / D C / 继 电器系 统 要 求E M 2 2 1 ， 5 V 电 源 要求E M 2 2 2 ， 5 V 电 源 要求E M 2 2 3 ， 5 V 电 源 要求C P U 2 2 4 ， 1 4 输 入C P U 2 2 4 ， 1 0 继 电 器线 圈E M 2 2 1 ， 1 6 输 入E M 2 2 2 ， 8 继 电 器 线圈E M 2 2 3 ， 8 输 入E M 2 2 3 ， 8 继 电 器 线圈总 需 求总 电 流 差 额1 9 0 m A剩 4 7 0 m A3 8 6 m A缺 1 0 6 m A8 * 9 ＝ 7 2 m A8 * 4 ＝ 3 2 m A8 * 9 ＝ 7 2 m A1 6 * 4 ＝ 6 4 m A1 0 * 9 ＝ 9 0 m A1 4 * 4 ＝ 5 6 m A5 V 直 流6 6 0 m A减 去 以 下 电 源 需 求5 V 直 流7 0 m A4 0 m A8 0 m A2 4 V 直 流2 8 0 m A减 去 以 下 电 源 需 求2 4 V 直 流 从表中电源计算可以看出，装置需要额外提供 24V 直流电源，需加装直流电源后系统才能正常工作。 在输入 /输出性质及点数要求方面，采用上面提到的 CPU 和扩展模块能满足装置的要求。 (3)存储容量。 CPU224 具有 8192 字节的程序存储器和 5120 字节的数据存储区，能满足程序编写对存储容量的要求。 (4)从电源和带负载能力方面考虑。 S7－ 200 型 PLC 适合运行于额定电压为 120～ 220V 交流电源的场合，在变电站能提供 220V 交流电源；输出为继电器输出，继电器触点的电位对电源和输入是隔离的，可以将各种不同的负载连接到继电器输出。 S7－ 200 型 PLC 满足了电源和带负载能力的要求。 (5)安全可靠性方面。 变压器冷却控制装置安装地点电磁环境复杂，对设备的安全可靠性提出了更高的要求。 所选择的 PLC 在满足前文所述指标的前提下，安全可靠性问题是我们最关注的，因为冷却控制装置能否可靠运行将直接影响变压器的可靠运行。 西门子 S7200 型PLC 具有较强的抗振性，及很强的电磁兼容性（ EMC），并完全符合各项工 业标准，能够应河北化工医药职业技术学院毕业论文 16 用于各种气候条件。 使用简单方便，并且模块不需要太多的附件和放置空间，使得控制柜的体积变得更小；不易于磨损，节省维护费用；编程十分简单，此外 S7－ 200 型 PLC 价格相对较低，降低了控制装置的成本。 我们综合考虑控制功能、存储容量和输入 /输出点数、电源和带负载能力、安全可靠性方面及安装使用等各个方面，选用 S7－ 200 型 PLC 作为控制装置的控制器，能从各个方面满足我们的控制要求。 装置电气连接 电源监控和凝露温度监控部分电气接线 [40] 冷却系统由两路电源供电，可以通过开关选择一路为“主”电源，一路为“辅”电源，电源监视控制部分的作用是，监视两路电源的状态，并将电源状态信号送入可编程序控制器；同时接受可编程序控制器的控制命令，通过断路器动作选择一路电源为装置供电。 凝露温度监控器可以实时监视环境的温度、湿度，条件达到时可以启动凝露负载、温度负载，对可能产生的凝露、超温情况采取应对措施 [14]。 电源监控和凝露温度监控部分电气接线原理如图 所示： 在图 所示线路中，小型电压继电器 1YJ、 2YJ、 3YJ 的线圈分别连接电源 1 的三相 XX2 和 X3 负责监视电源 1 的状态，三个电压继电器的常开触点串联后连接中间继电器 1ZJ 的励磁线圈。 电源各相均正常时小型继电器 1YJ、 2YJ 和 3YJ 的常开触点都闭合，中间继电器1ZJ 的线圈励磁， 1ZJ 常开触点闭合； 1ZJ 的常开触点连接可编程序控制的输入端，送入电源状态信号。 小型电压继电器 4YJ、 5YJ、 6YJ 和中间继电器 2ZJ 的配合实现对电源 2 的监视，接线和工作原理与电源 1 的监视电路类似。 河北化工医药职业技术学院毕业论文 17 图 电源监视控制接线图 Power source supervisory control wiring diagram 中间继电器 1ZJ 的触点负责为断路器和凝露温度监控器提供电源，当电源 1 正常时， 1ZJ的常开触点闭合，常闭触点打开，由电源 1 为断路器和凝露温度监控器的工作提供电源；当电源 1 非正常时， 1ZJ 的常开触点打开，常闭触点闭合，由电源 2 为断路器和凝露温度监控器供电。 断路器可执行可编程序控制器输出的电源选择控制指令，为冷却器组及控制装置选择一路电源。 接触器的 A4 为“分闸”输入， A2 为“合闸”输入，“分闸”输入具有更高的优先级，即两输入端都为有效 状态时，断路器优先执行“分闸”动作。 接触器的主触头分别连接两电源和变压器冷却装置的电源进线，输入端连接可编程序控制器的输出和断路器常闭辅助触点的组合。 图中 为控制 1JC 的“合闸”信号， 为控制 1JC 的“合闸”信号， 为控制 1JC 和 2JC 的“分闸”信号。 2JC 的常闭辅助触点和 串联接入 1JC 的“合”输入端可以防止两电源同时投入，因为 2JC 处于“合闸”状态时，电源 2 供电，其常闭辅助触点打开， 1JC 的“合闸”输入端处于无信号的状态，电源 2 不能投入。 同理 1JC 的常闭辅助触点和 串联接入 2JC 的“合闸”输入端可以防止电源同时投入的情况发生。 凝露温监控器的工作原理已经介绍过。 图中 ch11 为温度传感器， ch12 为湿度传感器；WCG 为冷却控制装置箱体内的加热装置。 3ZJ 为中间继电器的励磁线圈， WCG 和 3ZJ 连接到凝露温度监控器的“凝露负载”输出； D 为风冷控制装置箱体内的风扇电动机，连接到凝露温度监控器的“温度负载”输出； id 为冷却控制装置箱体的照明装置，一端连冷却控制装置的电源， N 连接控制装置电源的中线 [41]。 河北化工医药职业技术学院毕业论文 18 中间继电器 3ZJ 的励磁线圈连接到凝露监控器的“凝露负载”输出，当环境湿度达到设定 值时，“凝露负载”输出接通，中间继电器 3ZJ 励磁，其常开触点连接到可编程序控制器的输入，为可编程序控制器提供凝露信号。 冷却控制装置箱体内的加热装置 WCG 连接凝露监控器的“凝露负载”输出，当环境湿度达到设定值时，凝露负载接通，加热装置启动为控制装置除湿，保证冷却控制装置的可靠工作。 冷却控制装置箱体内的风扇连接到凝露控制器的“温度负载”输出，为了保证冷却控制装置的可靠工作，当环境温度达到设定值时，温度负载将被接通，风扇投入运转为冷却控制装置散热。 冷却控制箱体内的照明装置 id 通过开关 K连接到电源，装置箱体开启开关 K 闭合，照明装置点亮；箱体关闭照明装置熄灭。 冷却器电动机保护控制电气接线 文设计的冷却控制装置可以控制 8 组冷却器，每组冷却器由 3 个风扇和 1 个潜油泵组成。 冷却器保护控制部分可以为冷却器风扇电动机和潜油泵电动机提供过载、堵转和缺相保护，并接受可编程序控制器的输出指令，投 /切冷却器组。 每组冷却器保护控制的接线是相同的，这里我们只绘出了一组冷却器保护控制的电气接线原理图，如图 所示： 图 冷却器保护控制接线图 Chiller protection control wiring 图 所示线路中， 1FS 1FS4 为一组冷却器中风扇电动机的电动机保护器（一个风扇1FS3 未画出）， 1FS1 为潜油泵电动机保护器， 1FS 1。