论采用ABB的工控产品组建智能型低压开关柜

1、采纳ABB的工控产品组建智能型低压开关柜教程来源：低压电器 作者：张白帆 点击：1079次 时刻：2009-5-20 11:21:410引言目前,低压 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=12215 t _blank HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=10310 t _blank HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=11810 t _blank 开关柜广泛使用各种电气逻辑操纵和微机数字设备,实现远程测控、调节和信息查询。远程测控中包

2、括遥测、遥信、遥调和遥控等操作,“四遥”已成为智能型低压开关柜中差不多和必备的功能。一级配电设备动力配电中心( PC)低压开关柜和二级配电设备 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=12002 t _blank 电动机操纵中心(MCC)的低压开关柜,在智能化方面有以下差不多要求: 智能装置与通信治理中心(CCU)之间建立数字通信连接和信息交换操纵治理, CCU与上位监控系统之间也建立数字通信连接和信息交换操纵治理; 对进线、母联等重要 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=106 t _bl

3、ank 断路器按备自投(BZT)的电气逻辑要求实施投退操作; 上位系统可通过信息治理通道公布对电动机的起动、变速、停运及重起动等操纵命令,还可猎取各种运行参数及状态信息; 全系统的工况包括 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=12328 t _blank 电力系统的实时与历史运作数据。通过 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=12597 t _blank HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=12317 t _blank 人机界面(HM

4、 I)实时地反映给操作者。在实际运作过程中,由工控设备和开关设备组合实现“四遥”前端操作,逻辑操纵和通信治理由 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=12634 t _blank PLC实现,人机界面则作为人机对话单元。本文对如何利用ABB 的工控元件组建智能化低压开关柜的相关技术进行探讨,并对PLC中相关的程序过程进行适当的描述。1要紧工控元器件(1) EM-Plus是ABB的电力智能仪表,它一般用于0. 4 kV的进线回路。(2) EM一般用于低压母联和低压馈电回路的遥测。(3) RSI32 /RCM32 /RCU16用于低压馈电回路的遥

5、测、遥信和遥控。(4) M102-M和M102-P电动机测控综保单元。用于Modbus总线和Profibus-DP总线。(5) AC31系列PLC的主机07KR51用于建立逻辑操纵和RS-485 /Modbus信息交换。(6) ABB的AC500系列PLC PM581-ETH用于构建通信治理中心。2PC的智能型低压开关柜一般低压开关柜采纳 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=107 t _blank HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=11802 t _blank 继电器建立电气逻辑操纵

6、关系,它存在继电器较易损坏、触点抖动、线路复杂和数据发送困难等问题。利用PLC能够完全地解决上述问题。解决的要点为: 建立总线系统,解决“四遥”前端信号的采集、传递的通道问题; 利用智能仪表采集各种电参量,各种数字信息通过通信总线传递给上位电力监控系统;系统中设置手动和自动操作模式,方便操作操纵; 操纵程序对所采集各种电参量进行解读、分析和处理,除供自身使用外,还可将各种信息加上SOE时刻标签后发送给上位系统; 利用PLC可建立冗余的操纵逻辑、总线体系和通信治理,提升了系统的智能化及可靠性。2. 1三进线两母联智能型低压开关柜固件配置三进线两母联低压系统(见图1)各路进线回路和母联回路采纳万能

7、式断路器,进线回路的电力仪表采纳EM-Plus,母联回路的电力仪表采纳EM。QF4的逻辑操纵单元采纳07KR51,其余断路器的逻辑操纵单元采纳ICMK14F1。在每段母线中配套安装了多路塑料外壳式断路器馈电回路和1套电容补偿开关柜。馈电回路的信息采集装置为RSI 32、RCM 32和RCU 16,电容回路的测控仪表采纳RVT。馈电回路监测开关和爱护动作状态及单相输出电流,执行遥控分闸操作。系统中配置了 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=11813 t _blank 发电机进线断路器。当任两路市电失压时起动发电机对系统供电;当两路以上市电恢

8、复后则由市供电,同时关闭发电机。发电机的起停由备自投程序负责。在开关柜的母联回路中安装了CCU及HMI等设备。其中,逻辑操纵单元为07KR51,通信单元为07KP53, CCU为PM5812ETH, HM I为CP450-ETH。上位电力监控系统需要采集开关柜中的所有信息,并通过以太网与CCU交换信息。开关柜内的总线采纳RS-485 /Modbus-RTU接口和规约。2. 2系统操纵电气逻辑讲明I段进线接线如图2所示。QF1 的D I/DO信息接入远程单元ICMK14F1中, KC和KO为合闸与分闸出口继电器。PLC的工作电源由3套市电进线端经继电器互投构成的WK工作电源。建立WK工作电源的目

9、的是防止因为某段进线出现失压而使PLC系统掉电。EM2Plus的通信接口接入COM3 /COM4 环形通信总线,而远程功能扩展单元ICMK14F1的通信接口则连接到07KR51的CS31总线。2. 3现场通信网络系统中配置了2套命名为1CCU和2CCU的07KR51和07KP53组合。1CCU的COM2 设置为RS-485 /CS31 总线接口, 速率为187. 5 kb / s。COM2 连接远程扩展单元ICMK14F1,由此将6台断路器的自动操作互相关联起来。现场通信网络如图3所示。常态下BZT将COM3 设置为主用,而COM4设置为备用,故COM4 处于高阻态,现在的环状总线实质为起始于

10、COM3 的链状总线;当BZT侦测到COM3 发生通信故障后,立立即COM3 设置为备用,同时将COM4 设置为主用,如此,环状通信总线变为起始于COM4的链状总线;当通信回路的中间某处发生断路时,BZT还可将COM3 和COM4同时设置为主用,形成两条分不起始于COM3 和COM4 的链状总线与子站交换信息。07KR51与智能装置之间的通信速率为19. 2kb / s,而07KR51与PM5812ETH之间的通信速率为0. 96750 kb / s。电力监控系统在以太网上用Modbus-TCP从PM5812ETH中猎取数据定义表。2. 4BZT软件功能BZT的互锁逻辑是以电力系统状态的方式隐

11、含的,BZT依据电力系统的状态进行断路器的投退操作。BZT程序流程如图4所示。2. 5PM5812ETH与人机界面CP4502ETHPM5812ETH 通过COM2 通信接口与HMICP450-ETH连接起来。在HM I中,操作者可读取所有被监测的遥信、遥测和遥调参量,并可执行遥控操作。3智能型低压开关柜MCC与PC相比,有如下不同: MCC的重点在电动机综保单元MCU与CCU的信息处理和信息交换上; 在MCC的通信组网中更加注重于MCU与CCU的快速信息传输。利用ABB 的M1022M电动机综保单元配套PLC和HM I,按Modbus总线方案构建MCC的智能化系统。3. 1固件组成3. 1.

12、 1M1022M的标准接线在MCC型低压开关柜中通常配置了数百套电动机回路。其中M1022M的RS-485通信接口数量为2 套。M1022M采集系统的输入电压、输出电流和零序电流等参量,还采集断路器、 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=10201 t _blank 接触器、外部互锁接点等遥信参量,M1022M据此猎取了表征电动机运行工况的全部信息资料。DCS系统可通过通信治理中心CCU猎取这些信息资料,还可对电动机实施遥控操作。3. 1. 2使用Modbus总线的网络结构系统有上位监控系统、通信治理中心和MCC开关柜现场3个工作层面(见图

13、5) 。(1) 上位监控系统。包括过程操纵系统DCS和 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=10504 t _blank 变电站电力监控系统SCADA。(2) CCU。其任务是,今后自现场层面的各种数据打包传输给SCADA和DCS,同时,今后自SCADA和DCS的操纵信息发送到相关的MCC开关柜现场。CCU的要紧部分由PM581-ETH及其附件构成。AC500 的以太网通信 HYPERLINK /ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=12592 t _blank 模块CM577-ETH具有1 套RJ45 接口,

14、 通过该接口PM581-ETH与SCADA 和DCS交换数据, 通信协议是Modbus-TCP,传输速率为10 Mb / s。上位监控系统在以太网上通过IP地址区分MASTER-CCU和SLAVE-CCU。HMI通过PM581-ETH的本体以太网连接到MASTER-CCU和SLAVE-CCU。(3) MCC开关柜现场。其任务是,建立冗余的信息访问通道,通过对MCU单元的循环访问使CCU获得所需信息。3. 2CCU与MCU之间的访问机制描述常态下CCU 与MCU 之间的访问是通过MASTER2CCU通道进行的。平常MASTER-CCU与M1CCU进行正常的数据交换,通过交换获得的数据在MASTE

15、R-CCU中打包保存。在常态下,MASTER-CCU中的正常工作标志NORMAL 有效, SLAVE-CCU 检测到MORMAL有效后,定时从MASTER-CCU 的数据区中猎取数据来更新自己的数据区。CP450-ETH也不断检测MASTER-CCU 的状态标志NORMAL 是否有效,在NORMAL 有效的状况下,人机界面从MASTER-CCU中猎取信息并形成各种功能界面供操作者使用。当MASTER-CCU发生故障时NORMAL = 0,则SLAVE2CCU 启动相关进程与S1CCU 交换信息,同时从S1CCU猎取M1022M的数据。人机界面的交换信息也发生类似的变更; 若MASTER-CCU死机,则必须由上位系统对SLAVE-CCU 公布启动命令。当MASTER-CCU 故障解除后, SLAVE-CCU在侦测到NORMAL = 1 后立即执行更新MASTER-CCU的数据区的操作, 之后MASTER-CCU重新开始执行治理中心工作,系统恢复为原状态。在正常工作状态下,若M1CCU 与某路MCU的通信发生故障,则系统将自动记录该MCU的地址数据, 然后从SLAVE-CCU /S1CCU 通道与该MCU建立信息交换通道,并将信息传递给MASTER-CCU的对应数据区中; 同时MASTER-CCU和M1CCU中都将出现报警信息,DCS/SCADA能依照报警信息得知故障缘故及当前