监控系统外部接口ppt课件

监控系统外部接口,主讲人：朱乐,1,监控系统常用外部接口,1.I/O接口,开关量输入（DI-DigitalInput）开关量输出（DO-DigitalOutput）模拟量输入（AI-AnalogInput）温度量输入（TI-TemperatureInput）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、MBPlus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,2,一、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(SequenceOfEvent)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,3,一、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,4,4.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）,5,5.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）,6,二、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,7,2.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,8,二、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,9,4.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,10,二、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,11,三、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,12,4.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）,13,四、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(ResistanceTemperatureDetector)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,14,3.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,15,3.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,16,三线制测量：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,17,(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）,18,五、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,19,五、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,20,3.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。,21,五、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。,22,六、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。,23,七、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,24,八、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,25,九、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AC220V、A