外部接口 监控系统 监控系统外部接口培训学习 自学材料PPT.ppt

1,监控系统外部接口,主讲人：朱乐,2,监控系统常用外部接口,1. i/o接口,开关量输入（di-digital input） 开关量输出（do-digital output） 模拟量输入（ai-analog input） 温度量输入（ti-temperature input） 交流量输入 数码量输入（不常用） 脉冲量输入（不常用）,2. 通讯接口,串行通讯接口，如rs-232c、rs-422、rs-485等接口 现场总线，如profibus、mb plus等接口 网络接口，如ethernet等,3. 监控系统供电,交流电源 直流电源,3,一、开关量输入（di）,状态信号：合/分位置、运行/停止状态、等 报警信号：事故、故障、保护动作报警、等,1. 使用说明,2. 信号分类,中断开关量输入（ii）：也称soe(sequence of event)量，变位要求记录时间和顺序 状态开关量输入（di）：只关心状态，不关心变位时间,4,一、开关量输入（di）,3. 工作原理,k断开，光隔不导通，a点电平为“高”，即为“1” k接通，光隔导通，a点电平为“低”，即为“0”,a点的“0/1”反映接点k的“接通/断开”状态,5,4. 外部接线,单端输入 信号公共端,负逻辑输入：ov作为公共端；正逻辑输入：24v作为公共端,一、开关量输入（di）,6,5. 信号处理,常用的滤波处理方法有： 硬件滤波 软件滤波,滤波时间一般为50ms，即如果在50ms内多次变位，只记录一次；如果信号脉宽小于50ms，认为是干扰信号滤除，不记录,开入信号一般来自于继电器接点，动作瞬间不能可靠接触，出现抖动；信号线上有干扰，都会造成错误信号或报警，因此对开入信号必须进行滤波处理。,【注意】开入信号持续时间要求大于50ms,一、开关量输入（di）,7,二、开关量输出（do）,左图为断路器控制回路简图 “合控制”合闸控制接点 “分控制”跳闸控制接点 “hc”合闸操作继电器 “tc”跳闸操作继电器 “dl1”和“dl2”为断路器位置辅助接点,开关量输出一般用于对现场设备进行控制，如合/分断路器、启动/停止电机、投入/退出设备等。,1. 使用说明,8,2. 实现原理,d0为“0”时，光隔不导通，继电器不工作； d0为“1”时，光隔导通，继电器工作,二、开关量输出（do）,通过d0的“1/0”控制继电器的工作,9,二、开关量输出（do）,输出形式： 继电器接点 晶体管,晶体管输出模式： 共阴输出 共阳输出,3. 开出模板常规输出形式,【注意】晶体管输出外接继电器的电源和蓄流二极管的方向对共阴/共阳输出有所不同,10,4. 输出处理,（1）输出设备 为满足操作容量要求，外接控制继电器，通过继电器接点输出（双点输出） 控制接点可根据需要使用开接点或闭接点 为提高接点断流容量，一般使用2对接点串接输出,二、开关量输出（do）,【注意】控制接点不考虑断弧，要求使用被控对象的位置辅助接点断弧,11,二、开关量输出（do）,4. 输出处理,（2）输出信号类型 脉冲型和保持型 脉冲型输出脉宽要大于设备操作时间,【注意】监控系统控制输出提倡使用脉冲型输出，可有效防止误动,12,三、模拟量输入（ai）,1. 使用说明 现场安装变送器测量运行数据，采集变送器以模拟量方式输出。 电气量：电流、电压、功率、频率等 非电气量：压力、水位、开度、转速等,2. 信号类型 电流型：420ma、020ma等 电压型：05v、010v、-5+5v等,3. 采集处理 电压采集（电流型信号转换成电压信号），a/d转换 双线制差分输入，有效抑制信号线上的干扰,13,4. 变送器工作电源和接线 大多数变送器提供有源信号 部分非电量变送器（如压力、水位等）需要监控系统提供工作电源，工作电源一般为dc24v 非电量变送器一般采用二线制接线，即工作电源和模拟信号输出共线（如图所示）,【注意】给非电量变送器供电时一般采用共负端接线，共正端可能造成信号互相影响。,三、模拟量输入（ai）,14,四、温度量输入（ti）,1. 使用说明 采集测量设备各部温度，如 水轮机各部轴瓦温度 发电机定子温度 变压器油温 空冷设备进/出口温度,2. 实现方式 一般采用rtd(resistance temperature detector)反应实际温度，常用的rtd种类有： 铜电阻：cu50、cu53、cu100等 铂电阻：pt100等,15,3. rtd采集方式 安装rtd变送器，输入rtd电阻，输出模拟信号（信号数量少时采用） 直接处理rtd电阻（信号数量多时采用）,四、温度量输入（ti）,将电阻转换成电压，采集相应电压值。rtd采集常用电路 桥电路 电流环电路,16,3. rtd测量原理及分析,（1）桥电路,二线制测量： v=12(rtd/(rtd+2rl+r1)-r3/(r2+r3) 如果：r1=r2=r，且rrtd和rr3 那么：v=12/r*(rtd-r3+2rl),四、温度量输入（ti）,误差分析： 引线电阻rl对测量有影响，测量值比实际温度要高，但误差是固定的 引线选用1.5平方铜电缆，电缆阻值为11.4欧/公里，如电缆长为50m，则rl=0.57欧 如rtd电阻为pt100，则2.60/欧，2rl=1.14欧将引起2.96 的测量误差,17,三线制测量： v=12(rl+rtd)/(rl+rtd+r1)-(rl+r3)/(rl+r3+r2) 如果：r1=r2=r，且rrtd和rr3、rrl 那么：v=12/r*(rtd-r3),【注意】 （1）二线制测量时导线电阻对测量有影响，三线制可消除导线电阻的影响； （2）线路电阻只与导线长度有关，与温度关系不大，可通过偏差校正消除误差。,四、温度量输入（ti）,误差分析： 引线电阻对测量的影响已给消除,18,(2) 电流环电路,io=4ma+vin*(40/rg) =4ma+(0.8(rtd+2rl)-0.8(rz+2rl)*(40/rg) =4ma+32/rg*(rtd-rz) 电流输出与rtd成正比,4. 外部接线及注意要点 （1）一般按三线制接线方式设计，即rtd输入提供三个端子（a/b/c） 三线制：将rtd的三端分别接入a/b/c端 二线制：接入a/b端，b-c短接 （2）如rtd用于测量定子温度，工频干扰较大，a/b端口上应并接电容,【注意】二线制接线需要进行现场校正。,四、温度量输入（ti）,19,五、交流量采集,使用说明 电量采集中，交流电的电流、电压、频率、功率、功率因素等可以配变送器通过模拟量输入方式采集，也可以直接采集ct/pt输出，通过计算得到。 目前，国内外有许多产品可以实现交流量采集，能提供的测量量参照各产品说明书。 【优点】减少变送器配置，减少电缆数量和布线,20,五、交流量采集,2. 接线方式 常用的接线方式：三相四线制和三相三线制,【注意】一般按三相四线制接线，如现场是三相三线，可将3-4和8-10短接,瞬时功率p=pa+pb+pc= ia*uan+ ib*ubn+ ic*ucn 三相三线制：系统对称，ia+ib+ic=0，则ib=-(ia+ic) p= ia*uan+ ib*ubn+ ic*ucn= ia*(uan-ubn)+ ic*(ucn-ubn)= ia*uab+ ic*ucb,21,3. ct/pt介绍 （1）ct：电流互感器 工作原理类似于变压器，一次线圈串联在电路中。一、二次额定电流之比称为额定互感比，一次线圈额定电流已标准化，二次线圈额定电流统一为1a或5a。 ct正常工作时，二次线圈近于短路。在一次侧工作的情况下将二次侧开路，二次线圈上将感应产生很高的尖顶波电势，其值可达数千甚至上万伏。另外，由于磁感应作用，铁芯会强烈发热，造成铁芯和线圈过热损坏。,五、交流量采集,【注意】现场接线和试验时，一定要确认ct不存在开路。更换或处理交流量采集装置时，一定要将ct二次线圈短路。,22,五、交流量采集,（2）pt：电压互感器 2种类型：电磁式电压互感器和电容式电压互感器 一/二次额定电压之比称为额定互感比，一次电压是电网的额定电压，二次电压统一为100v（或100/3）。 pt二次侧短路，短路电流将达到额定电流的几十倍，可能引起绝缘击穿。,【注意】现场接线时，一定要确认pt不短路。,23,六、 数码量输入,1. 编码方式简介,监控系统常用的数码输入有bcd码、格雷码等，用来测量位置、开度等。,2. 实现方式,将数值测量转换成数字测量 以开关量输入采集方式读取编码值，再根据编码规律还原数值。,24,七、 脉冲量输入,1. 使用说明,一般用于测量累加，如： 电量累加 流量累加,2. 实现方式,以开关量输入或高速计数形式采集信号 以一定的策略计算累加，如电度1000度/脉冲、流量500立方米/脉冲 脉冲信号要有足够的脉宽,25,八、外部通讯,1. 使用说明,实现智能仪表和智能装置的数据采集和控制，如温度巡检装置、交流量采集装置、智能电度表、保护装置、调速器、励磁装置、直流系统、机组辅机系统、调度系统等。,2. 常用通讯接口形式,串口通讯：rs-232c、rs-485、rs-422等 现场总线: profibus、mb+等 网络：ethernet等,【注意】通讯接口要隔离,26,九、监控系统供电,1. 供电电源类型 上位机：单相交流电或三相交流电经过ups供电 lcu：单相交流电和直流电双供电，或双单相交流电供电,2. 双供电原理,【注意】交流电和直流电有电压等级问题，如ac220