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文档简介

伊 犁 师 范 学 院本 科 生 毕 业 论 文(设计)开 题 报 告论 文 题 目:基于PLC技术的一种并列自动控制系统的设计与实现。学 生 姓 名:温康湘院 (系) 专 业: 电子与信息工程学院学 号:11080601010指 导 教 师: 石雁祥 开 题 报 告 时 间:2015年1月10日伊 犁 师 范 学 院 教 务 处 制填表说明和要求1、开题报告作为毕业论文(设计)答辩小组对学生答辩资格审查的主要依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,学生在毕业论文(设计)工作前期内完成,经指导教师签署意见,同意后生效。2、学生阅读论文、资料的篇数一般不少于10篇,开题报告中应包括文献综述、选题依据、可行性分析及预期成果。字数不少于2000字。3、开题报告内容字号为宋体字小四号,行间距为1.5倍行距。 此表一式一份,随同学生毕业(设计)论文一起由各系存档。一、文献阅读序号作者文章题目(书目)期刊名称(出版单位)、时间【1】王葵、孙莹.电力系统自动化(第三版).中国电力出版社.2012.5【2】韩祯祥.电力系统分析(第五版).浙江大学出版社.2013.1【3】贺家李、李永丽、董新洲、李斌.电力系统继电保护原理(第四版). 中国电力出版社.2010.8【4】许珉、孙丰奇.发电厂电气主系统(第2版).机械工程出版社.2011.1【5】吴大正.信号系统分析(第四版).高等教育出版社.2005.8【6】王兆安、刘进军.电力电子技术(第五版). 机械工程出版社.2009.5【7】宋文绪、杨帆.传感器与检测技术(第二版).高等教育出版社.2009.11【8】王兆义.可编程控制器教程(第二版). 机械工程出版社.2004.7【9】刘长青.电气控制与PLC应用技术.科学出版社.2012【10】李金城.三菱PLC通信基础及其应用.深圳市技成科技有限公司.2009.1【11】李金城.三菱FX系列模拟量PID应用基础.深圳市技成科技有限公司.2008.10【12】邱关源、罗先觉.电路(第五版).高等教育出版社.2006.5【13】康华光.电子技术基础(第五版).高等教育出版社.2006.1二、开题报告一、文献综述现在,电能已经成为关系国计民生的主要能源。一个完整的电能生产与消费网络由发电、输电、配电及用电等几部分组成。由于一个电力系统中所包含的厂、所及线路的数量很大,达数百个,且纵横连线,在控制系统的分类中,它属于“复杂系统”;而且分布辽阔,大者达数千多公里,小的也有几百公里,加上电能在生产与销售过程中的不可大量储藏性,因此又是很有特点的复杂系统。它不但要求每一时刻发出的总电能等于系统消费的总电能,而且要求所有的中间传输环节都畅通无阻,使发出的电能有秩序地输送开来,耗尽无疑。对于电力系统,除了发不敷求会使部分用户停电,造成用户的损失外,就是中间传输环节的任何阻滞,会在发电与用电两端同时发生“过剩”与“不足”两种截然相反的部正常状态,无论这种阻滞是人为的还是外界因数造成的设备故障,严重时系统可能因此而解列、崩溃,造成大面积恶心停电,使国民经济遭受重大损失。因此,为了保证电力系统可靠、安全地连续供电,电力系统都设有调度所,负责各厂、所间电能生产及电能传输调度与管理。调度发电厂的机组及其各线路投退是非常重,所以我们对其发电厂、线路的并网研究也是非常的必要。电力系统运行中,任一母线电压瞬时值可表示为:u=UmSin(t+),Um为电压幅值;为电压的角速度;为初相角。这个式子反映了电网运行中国该条母线电压幅值、频率和相角。这三个重要参数被指定为运行母线的状态量。一台发电机组在未并入系统前,它的电压与运行母线的电压的状态往往不相等,须对待并发电机组进行适当的操作,使之符合并列的条件后才允许对应的断路器合闸作并网运行。随着负荷的波动,电力系统中运行的发电机组台数也经常要变动。因此同步发电机的并列操作是电厂的一项重要操作。另外,当系统发生某些事故时,也常要求将备用发电机组迅速投入电网运行。并列方法有两种为准同期并列和自同期并列。在电力系统运行正常的情况下,一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。自同期并列的方法已经很少采用,只有当电力系统发生事故时,为了快速的投入水轮发电机组,过去曾采用自同期并列方法。随着自动控制技术的进步,现在也可采用准同期并列的方法快速的投运水轮发电机组。因此,现在大多数采用的都是准同期并列的方法。发电机并列的理想条件是:频率相等;电压幅值相等;相角差为零。这时并列合闸的冲击电流为零,并且并列后发电机与电网立即进入同步运行,不会发生任何的扰动现象。但是,实际运行中待并发电机组的调节系统并不是理想的调节条件,因此三个条件很难同时满足。其实,在实际的操作中也没有这样苛求的必要。因为并列合闸时只要冲击电流较小,不危及电气设备,合闸后发电机组就能迅速拉人同步运行,对待并列发电机和电网运行的影响较小,不致引起不良后果。因此,在实际并列操作中,并列的实际条件允许有偏离,其偏离的范围经过分析确定。用准同期法进行并列发电机时,要先将发电机的转速升至额定转速,再加励磁升到额定电压。然后比较待并发电机和电网的电压和频率,在符合条件的情况下,即当同步器指向“同期点”时(说明两侧电压接近一致),合上该发电机与电网接通的断路器。准同期法又分为自动准同期、半自动准同期与手动准同期三种:调整频率、电压及合开关全部有运行人员操作的,成为手动准同期;而由自动装置来完成时,便称其为自动准同期;当上述三项中任一项由自动装置来完成,其余仍旧由手动完成时,成为半自动准同期。自动准同期并列,必不可少的是自动化装置。可编程逻辑控制器(简称PLC),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的自动化器件。可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。1.使用方便,编程简单:采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。2.功能强,性能价格比高:一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件,有很强的功能,可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比,具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网,实现分散控制,集中管理。3.硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强:PLC产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力,可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。4.可靠性高,抗干扰能力强:传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于触点接触不良,容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少;PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。5.系统的设计、安装、调试工作量少:PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少;PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律,很容易掌握。对于复杂的控制系统,设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多;PLC的用户程序可以在实验室模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后,在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决,系统的调试时间比继电器系统少得多。6.维修工作量小,维修方便:PLC的故障率很低,且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时,可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故。 综上所述,本设计就是基于PLC的一种准同期并列的自动控制系统的设计与实现。二、选题依据在电力系统中,并列操作是较为频繁的。电力系统的容量在不断的增大,同步发电机的容量也越来越大,大型机组不恰当地并列操作将导致严重的后果。因此,对同步发电机的并列操作进行研究,提高并列操作的准确度和可靠性,对于系统的可靠运行具有很大现实意义。现在采用的并列装置有:人工手动并列操作和微机并列装置。人工手动并列,因为操作的复杂性和快速性现在已经不适用;微机并列装置:一个滑差周期检测一次,有时并列过程太长;恒定导前时间内滑差是不变的常数,即匀速准则,可能引起较大的冲击电流;参数保护导致误差大,影响系统运行的可靠性;成本高。因而开发研制一种新的自动并列装置是很有必要的。自动准同期并列,必不可少的是自动化装置。PLC是一种使用方便,编程简单;功能强,性能价格比高;硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强;可靠性高,抗干扰能力强;系统的设计、安装、调试工作量少;维修工作量小,维修方便的自动化控制器件。所以开发和设计基于PLC的一种准同期并列的自动控制系统是非常必要的。三、可行性分析1.、现今,自动准同期并列的理论已足够完善,在实际中已得到应用,而且本文所采用PLC控制方法是一种成熟的控制方法。2、 通过三年半的电气专业知识及计算机知识的学习,具有了基本的理论知识,可以应用相关的知识。3.、论文完成者为在校学生,长期在开放实验室做设计,对实验室器材相当的熟悉。4、 学校的校园网可以提供相关文献检索,基本可以满足本论文的前期调研和后期研发工作需要。5、 本人在大学期间参加过各种科技类比赛和研究,对于自动化系统的研究有一定的基础是实践。6、本校有开放实验室,已经和实验室的老师商议好设计所需的PLC、及其相关的实验器材。四、预期成果在资料的搜集、整理、分析和总结过程中,一方面巩固相关电气知识,另一方面补充积累对PLC的使用及其开发的经验。学会使用已学的知识解决实际问题。将使用PLC解决自动并列操作的问题,设计与实现基于PLC的一种准同期并列的自动控制系统。在实际中发现自己的书本知识与实际的不同为以后的工作奠定一定的基础。完成基于PLC的一种准同期并列的自动控制系统开发和设计,解决电力系统的自动并列操作的困难,有机会申请自己的专利。五、工作计划2014.11-2014.12 调研文献完成论文的开题报告初稿;2014.12-2015.01 继续调研文献,对毕业论文开题报告进行修改;2015.02-2015.

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