PLC通过对高压配电室的主要电器进行采样论文

1绪论随着经济、科学技术的发展，为了顺应减人增效的经济效益，配电室从有人值班演变到无人值班，这是社会发展的必然，也是科技进步的使然，带来了巨大的经济效益和社会效益。随着电力系统的不断发展，无人值班配电室的逐渐增多，为保障电网安全运行，并解决无人值班配电室的安全防范问题，有必要进行配电室远程监控系统的建设。针对高压配电室进行远程监控，不仅提高了运行的可靠性，减少了人为事故，而且保障了系统安全，提高了劳动生产率，降低了建设成本，从而推动了电力行业的科技进步。1.1课题研究的内容和意义本课题主要采用PLC通过对高压配电室的主要电器进行采样，实现参数的提取和传输，为了便于控制和管理，通过PLC和上位机的通讯，PLC将采集的数据，发送至上位机，进行处理，应用组态软件，实现对系统的远程监控和管理。PLC技术在高压配电室远程监控系统中应用的主要内容如下：（1）对高压配电室的非正常运行进行报警。当高压配电室有非正常状态发生或设备异常时，监控系统能及时地发出事故报警，并在计算机显示器上自动推出报警画面，使运行人员能够进行相应处理来防止事件的扩大。（2）对高压配电室事故报警的处理功能。报警处理一方面是通过对各种采集方式获取的相关数据进行逻辑组合，并对组合结果进行判别，然后输出异常报警信息；另一方面是对报警信息的分类和分层管理，有利于查阅和检索，方便了运行人员监视和事故故障分析。（3）对高压配电室运行状态的自恢复功能。当由于某种原因导致系统停机时，能自动产生恢复信号，对外围设备接口重新初始化，保留历史数据，实现无扰动的软、硬件自恢复，保障系统正常且可靠的运行。运行人员可以在中心控制室全面地实现掌握高压配电室运行状况并进行相应的操作，使运行人员在第一时间内可迅速了解故障信息，快速排除故障。不仅提高了运行管理水平，还实现了减员增效，并且可扩展性强，并使远程监控的技术水平不断提高，系统结构体系不断完善。高压配电室是配变电站中不可或缺的重要组成部分，其内部各种电器的正常工作对于配变电站的正常工作和检测十分重要，因此对于高压配电室的检测和管理的远程监控意义明显。1.2目前高压配电室远程监控系统的发展现状随着科学技术的发展，设备的分布越来越离散，单一的、各自独立的监测系统已不能适应工业化的需求，于是便产生了分布式系统。这种系统以计算机为基础，使系统资源分配趋于合理，通常把能够实现远程监控的通信媒体、计算机软件、硬件系统称为远程监控系统。在现场设备分布广泛或数据不易采集的场合，要能够及时地监视设备的运行状态并进行有效控制，这就是远程监控技术在高压配电室的需求。通过前端数据采集模块对不同配电室的监测点进行信号的实时采集，同时将结果储存在本地控制器中，根据需要主动传输到主控机，或由主控机直接从控制器提取数据。主控机将各配电室的监测数据提取后集中储存，通过组态软件实时显示监测结果以及数据的管理，在一个中心控制台完成各个地点的监测和计量工作。通过远程监控可以实现对高压配电室现场运行数据的实时采集，能够快速集中地获得现场监控数据，为远程故障诊断技术提供了物质基础，通过远程监控，运行人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制高压配电室内各种设备的运行状态及各种参数

。自动化领域经历了一场新的革命，它结合了现代控制技术、图形技术，其目标是随时随地为人们提供无缝的、高质量的、易用的、廉价的信息资源，使其能真正进入人们的生活。高压配电室的远程监控系统的技术水平也从初期的模拟信息传输与控制飞速发展到了数字化、网络化信息传输与控制。目前远程监控技术的主流是应用Internet技术，在TCP/IP协议和WWW规范的支持下，合理组织软件结构，使工作人员通过访问网络服务器来迅速获取自己权限下的所有信息并及时做出响应。将来嵌入式系统的发展会越来越迅速，越来越成熟，这项新技术迟早必将用于远程监控系统上，是监控系统未来发展方向之一。嵌入式监控系统可以使信息实现本地化处理，改善服务器性能，可以使每一个设备具备上网与服务功能，即每一个设备都可以独立进行服务，从而大大提高监控的质量和范围。目前高压配电室的远程远程监控系统可实现如下几个功能：(1)采集与处理功能：主要是对生产过程的各种模拟或数字量进行检测、采样和必要的预处理，并且以一定的形式输出，为运行人员提供详实的数据，帮助他们进行分析，以便了解高压配电室内设备的运行情况。(2)监督功能：将检测到的实时数据进行分析、归纳、整理、计算等二次加工，并分别作为实时数据和历史数据加以存储。(3)管理功能：利用己有的有效数据、图像、报表等对工况进行分析、故障诊断、险情预测，并以声光电的形式对故障和突发事件报警。(4)控制功能：在检测的基础上进行处理，根据事先决定的控制策略形成控制输出，便于配电室内的电器正常运行。高压配电室是供电系统的神经中枢，配电系统的正常工作和我们的生活保障及工作秩序密不可分，这就要求它有更高的可靠性，同时配电系统的智能化、节能、操作简便、方便维护是经济高速发展的需要，配电系统操作和维护对工作人员的安全系数要求更高、劳动强度更低和设备的性价比更高是人们所希望的。监控技术的发展始终与最新技术的发展息息相关，使用者不断对远程监控的简便性及实时性提出了更高的要求，因此必须要更好地、更及时地应用最新技术，这样才能使得远程监控不断地发展，不断地满足人们的需求。2高压配电室的远程监控系统2.1高压配电室的远程监控系统概述当高压配电室中的设备出现故障或异常时会直接影响电能的传输、变换与分配等问题。目前，对电气设备的故障诊断主要依靠计划检修和平时巡检，如果设备突然出现异常或存在潜伏性故障，事实上在大多情况下运行人员都不能及时处理，使电力系统供电可靠性降低。利用“远程监控技术”能够及时发现高压配电室中设备隐患，为迅速排除故障，节省检修时间，提高电力系统安全、稳定运行。该系统不受地理条件、气候条件的影响独立工作，解决通常人工巡检方式平时无法经常到达现场、紧急时刻无法及时到达远距离危险监控点现场的难题，实现了全天候的远程自动巡检。系统可远程在线监视高压输配电设备的运行状况及其参数和设备周围的环境状况及其参数。2.2高压配电室的组成电压等级变电站的高压配电室一般指6kV－10kV高压开关室，高压配电室其实就是从110kV的电压等级输变电系统到10kV的输配电系统的桥梁。在110kV变电站的主变压器10kV输出端，由10kV母线连接到10kV输配电线路的各个开关柜。由柜体和断路器二大部分组成的高压开关柜是高压配电柜的一种，具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。柜内电器元件有：1、柜内常用一次电器元件（主回路设备）常见的有如下设备：电流互感器简称CT[如：LZZBJ9—10]，电压互感器简称PT[如：JDZJ—10]，接地开关[如：JN15—12]，避雷器（阻容吸收器）[如：HY5WS单相型，TBP、JBP组合型]，隔离开关[如：GN19—12、GN30—12、GN25—12]，高压断路器[如：少油型（S）、真空型（Z）、SF6型（L）]，高压接触器[如：JCZ3—10D/400A型]，高压熔断器[如：RN2—12、XRNP—12、RN1—12]，变压器[如：SC（L）系列干变、S系列油变]，高压带电显示器[GSN—10Q型]，绝缘件[如：穿墙套管、触头盒、绝缘子、绝缘热缩（冷缩）护套]，主母线和分支母线，高压电抗器[如：串联型CKSC和起动电机型：QKSG]，负荷开关[如：FN26—12（L）、FN16—12（Z）]，高压单相并联电容器[如：BFF12—30—1]等。2、柜内常用的主要二次元件（又称二次设备或辅助设备，是指对一次设备进行监察、控制、测量、调整和保护的低压设备），常见的有如下设备：继电器，电度表，电流表，电压表，功率表，功率因数表，频率表，熔断器，空气开关，转换开关，信号灯，电阻，按钮，微机综合保护装置等。图2.1高压配电室的一次系统框图2.3基于PLC远程监控的原理高压配电室内的电器设备的状态通常可以分为三种情况：正常状态、异常状态以及故障状态。正常状态时设备的整体或者局部没有缺陷，或者虽然有缺陷但是不影响设备的正常运行。异常状态是指缺陷已有一定程度的扩展，使电器设备状态信号发生一定的变化，电器设备的性能已经劣化，但仍能维持工作，此时要注意设备性能发展的趋势，要制定相关的检修计划。故障状态则是指设备的性能指标已有明显的下降，设备已经不能维持正常工作，包括电器设备不能继续运行的严重故障以及已经导致灾害事故的破坏性故障等。应用PLC构成的高压配电室的远程监控系统的原理是分别监视高压配电室的总受柜、1#变压器配出柜及2#变压器配出柜的三相电压是否欠压和三相电流是否过流等。对高压配电室的非正常运行进行报警，当高压配电室有非正常状态发生或设备异常时，监控系统能及时地发出事故报警，并在计算机显示器上自动推出报警画面，使运行人员能够进行相应处理来防止事件的扩大采用。PLC通过对高压配电室的各种电器进行采样，实现参数的提取和传输，为了便于控制和管理，通过PLC和上位机的通讯，PLC将采集的传感器数据，发送至上位机，进行处理，应用组态软件，实现对系统的远程监控和管理。3系统的设计方案3.1基于PLC控制系统的设计3.1.1PLC的概述及其特点PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于PLC的产生基于工业控制的要求，是面向工业控制领域的专用设备，具有以下几个特点：①可靠性高，抗干扰能力强。②灵活性强，控制系统具有良好的柔性。③编程简单，使用方便。④控制系统易于实现，开发工作量少，周期短。⑤维修方便。⑥体积小，功耗低。⑦功能强，性价比高。3.1.2PLC的基本组成PLC是一种工业控制用的专用计算机，以中央处理单元（CPU）为核心，在系统程序的管理下运行。PLC与控制对象的接口由专门设计的I/O部件来完成，通常还需要配以专用的供电电源及其他专用功能模块。中央处理单元（CPU）是PLC运算和控制的的核心，指令功能系统强大，主要完成用户程序及数据的接收与存储；检查和诊断程序设计时的语法错误，内部工作故障和电源故障等；按扫描方式接收来自现场的输入信号到输入映像寄存器；在运行方式下从存储器读取并执行用户程序，刷新输出映像寄存器并将结果输出控制外部设备。PLC的存储单元分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器主要存放PLC生产厂家编写的系统监控程序，用户程序不能访问也不能修改。用户程序存储器按内容分为程序存储区和数据存储区。程序存储区用于存放针对控制任务编写的用户程序。数据存储区用来存放PLC在运行过程中所生成的各种数据。电源单元将外界提供的电源转换成PLC的工作电源后，提供给PLC。有些电源单元可以作为负载电源，通过PLC的I/O接口向负载提供直流24V电源。PLC的电源一般采用开关电源，输入电压范围宽，抗干扰能力强。电源单元还提供掉电保护电路和后备电池电源，以维持部分RAM存储器的内容在外界电源断电后不会丢失。PLC的输入、输出单元也称为I/O单元，I/O单元分为数字I/O单元和模拟I/O单元，包含一些智能化的输入和输出模块，PLC与工业现场的接口，以及现场信号与PLC之间的联系都是通过I/O单元实现的。输入单元将来自现场的电信号转化为处理器能够接收的电平信号，输出单元是将用户程序执行的结果转化为现场控制电平，或者模拟量，输出至被控对象。PLC编程器监控设备PLC编程器监控设备外存储器打印机条码读入器外部设备接口存储器（ROM/RAM）系统程序+用户程序I/O扩展I/O扩展接口扩展接口中央处理器CPU中央处理器CPU输出接口电源输入接口输出接口电源输入接口输出设备输入设备输出设备输入设备图3.1PLC的基本组成部件件图3.1PLC的基本组成部件件3.1.3PLC的工作过程PLC控制系统与继电—接触器控制系统都包含输入部分、逻辑电路部分和输出部分，重要区别之一是PLC的逻辑电路部分用软件来实现，用户所编制程序体现了特定的输入、输出逻辑关系。PLC的工作过程以循环扫描的方式进行，当PLC在运行状态时，其运行周期可划分为三个基本阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。（a）输入采样阶段在当前扫描周期开始，CPU采用集中批处理的方式进行输入端信号顺序扫描与采集，并将外部输入端的当前值读取到内存对应的输入映像寄存器中。这时用户程序根据输入信号状态，从输入映像寄存器中读取数据。即使外部输入信号的状态发生变化，输入映像区对应的状态也不会发生变化。（b）程序执行阶段CPU采用集中批处理的方式，先上后下，从左到右对用户程序进行扫描，每扫描到一条指令，把需要的输入信息的状态从输入映像寄存器读出，并根据后面指令要求执行相应运算，再把运算结果写到相应的映像寄存器中，为后面被扫描到的指令计算所用，直到用户程序扫描结束为止。（c）输出刷新阶段CPU执行完用户程序后，把输出映像寄存器中的的状态传送到输出锁存器，再采用集中输出工作方式进行输出刷新，传送控制信号到输出端子，从而驱动外部负载运行。上电处上电处理开始上电初始化内部、外部初始化内部、外部继电器等读取输入处理（输入信号、传送等）读取输入处理（输入信号、传送等）时钟、特殊寄存器的时钟、特殊寄存器的更新等周期扫周期扫描处理停止CPU运行停止CPU运行模式？运行运行执行用户控制程序执行用户控制程序输出刷新处理输出刷新处理执行自诊断检查执行自诊断检查PLC工作正常？PLC工作正常？YYNN存放自诊断结果存放自诊断结果N出错N出错处理执行有错误？执行有错误？YY强制CPU为停止强制CPU为停止图3.2PLC的工作全过程图3.2PLC的工作全过程3.1.4PLC技术性能及其应用领域PLC的性能指标决定了控制要求，其中主要的性能指标如下：（1）存储器容量指用户控制程序存储器的容量，以“字节”为单位计算容量，决定了PLC可容纳的用户程序大小。（2）输入/输出点数包括数字量输入/输出点数、模拟量输入/输出点数等，输入\输出点数越多，控制外部的输入器件和输出器件也就越多，控制规模就越大。（3）CPU扫描速度指PLC执行用户控制程序的速度，以执行“IK字”所用时间来衡量CPU扫描速度。（4）编程指令种类及条数越多越多，其功能就越强，处理及控制能力就越强。（5）快速响应能力包括脉冲的捕捉能力（如使用普通端子捕捉到小于一个CPU扫描周期的短脉冲信号等）、中断能力（如对输入信号的上升沿响应等）、高速计数器能力、高速脉冲输出能力等。（6）PLC的扩展能力包括数字量输入/输出扩展、模拟量输入/输出、其它功能模块的扩展等。（7）软件智能模块包含智能控制法、故障自诊断等。随着实际系统复杂程度和控制质量要求提高，PLC的数字化、智能化以及网络化成为了发展趋势。当今社会，PLC的控制系统已经广泛地应用于国民经济的各个领域，并占有主导地位。主要应用于逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理以及网络化控制。3.1.5PLC控制系统的设计（1）设计的总体思路PLC控制系统的主要目的是满足控制要求的前提下，最大限度地提高生产效率和产品质量，同时也要明确系统总体设计思路。（a）熟悉和掌握被控对象的生产工艺、工作原理、控制要求以及实现的功能。（b）硬件系统设计，包括PLC的选型、确定输入/输出点数、选择通讯方式、输入/输出地址分配、绘制电气接线图等。（c）软件系统设计，包括程序结构设计（采用主程序、子程序和中断程序的模块化结构）、程序功能图设计、程序流程图设计、控制程序设计等。（d）硬件和软件系统调试，通过硬件系统和软件系统调试，解决出现的问题，满足控制功能要求。评估控制任务评估控制任务PLC机型的选择控制柜设计及布线程序设计联机调试PLC安装程序检查、调试控制流程的设计程序备份修改软、硬件模拟运行投入使用是否满足要求图3.3PLC控制系统设计流程图3.3PLC控制系统设计流程（a）根据工艺流程，要最大限度地满足被控对象要求。（b）满足工艺要求的前提下，要保证系统简单、经济、安全可靠、适用以及维护方便。（c）PLC选型时要留有适当的余量。3.2远程监控系统的设计分析3.2.1系统工作流程图3.4PLC控制系统框图图3.4PLC控制系统框图从图3.4中可知设计的高压配电室的远程监控先利用PLC对高压配电室的主要设备的参数进行采集，再进行远程遥控和保护。该装置需要控制的主要设备有：总受柜、1#变压器配出柜、2#变压器配出柜，采用传感器来检测连续变化的模拟输入信号物理量，如电压和电流，通过具有2路模拟量输入通道的S7—200PLC的模拟量输入模块进行采集、滤波、放大、模/数转换后得到数字量信号，其中电压模拟量输入的编程元件为“AIW0”，电流模拟量输入的编程元件为“AIW2”。在断路器合闸的前提下，通过开关SA1、SA3、SA5来分别遥控总受柜、1#变压器配出室和2#变压器配出室的开，对总受室、1#变压器配出室和2#变压器配出室的U、V、W三相电压和电流分别进行采集后，若出现欠压和过流则对该现象发出相应的欠压、过流警报，当总受柜、1#变压器配出室和2#变压器配出室的三相电压出现欠压或者三相电流出现过流或者断路器跳闸时则停，也可以通过开关SA2、SA4和SA56手动来控制总受柜、1#变压器配出柜和2#变压器配出柜的停。通过进行数据的采集，从而实现了自动监测和远程遥控，并进行相应的保护。3.2.2上位监控管理机本系统介绍了采用PLC通过对高压配电室的各种电器进行采样，通过电缆将采集的参数进行提取，并传输给上位监控管理机进行处理，可以实时监测所控设备的运行状态，从而实现了对系统的远程监控和管理。4硬件部分的设计4.1PLC的选择对于高压配电室的远程监控系统，利用PLC对高压配电室的各种电器进行采样，实现参数的提取和传输。PLC的CPU是采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点（包括其常开或常闭触点）不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。本系统选用西门子S7-200系列，主机型号为CPU224XP，具有2个模拟输入点和1个模拟输出点，具有14个数字输入点和10个数字输出点。图4.1S7-200系列PLC实物图PLC编制程序克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，采用一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易，调试与查错也很方便。4.2I/O分配表与电路设计4.2.1I/O分配表根据控制要求与设计方案，列出I/O分配表，如表4.2所示。表4.2I/O分配表输入点地址功能输出点地址功能I0.0总受柜开Q0.0总受柜开停I0.1总受柜停Q0.11#变压器配出柜开停I0.21#变压器配出柜开Q0.22#变压器配出柜开停I0.31#变压器配出柜停Q0.3总受柜欠压警示I0.42#变压器配出柜开Q0.4总受柜过流警示I0.52#变压器配出柜停Q0.51#变压器配出柜欠压警示Q0.61#变压器配出柜过流警示Q0.72#变压器配出柜欠压警示Q1.02#变压器配出柜过流警示4.2.2硬件电路接线图根据实际PLC模块，I/O分配表，连接PLC各模块，并通过PC机联机，实现程序控制要求。如图4.3所示。图4.3PLC模块连线图4.3主要监控设备中的电器元件高压配电室内主要的监控设备是总受柜、1#变压器配出柜及2#变压器配出柜，其内部由断路器、电压互感器、电流互感器、避雷器、移相电容器和接地开关等电器元件组成。4.3.1断路器断路器是机械的分合设备，能够关合、承载或断开在正常运行情况下的电流，或者是特殊的在一定期限内的非正常电流，如短路电流。断路器可以用来连接母线，在多母线的配置接线中，允许功率从一条母线传输到另一条母线。断路器也被用于分合架空线、电缆馈线、变压器、电抗线圈和电容器。断路器的开断能力主要由以下四个关键因素决定：（1）由断路器操作机构驱动的触头移动速度，操作机构可能是弹簧驱动的、液压的，或者是二者的组合。如果断路器是吹气式的，其动力是压缩空气。（2）由熄弧介质提供的吹弧压力，以及固定触点的形状。（3）故障电流的幅值。（4）暂态恢复电压的幅值和上升的速率。前两个关键因素与断路器的运行状况有关，后两个因素与故障和电网的状况有关。4.3.2电压互感器电压互感器是将高电压转换为统一的、可以安全测量的数值，并且损耗很小，几乎工作在开路的情况下。电压互感器将系统电压转化为可测量的二次电压，供表计和保护使用。其中感应式电压传感器有一个低的二次电压输出，这个输出与一次侧的电压成比例，并且相位一致，一次侧和二次侧是互相隔离的，且必须按照一次侧和二次侧的额定电压进行选型，并且二次绕组的精确等级和额定输出要与所连接的设备要求一致。4.3.3电流互感器电流互感器是将大电流转换为统一的、可以安全测量的数值，并且损耗很小，几乎工作在短路的情况下。电流互感器的一次侧和线路成一体，并有电网的电流流过，根据一次侧绕组的设计不同，可以分为单匝和多匝。电流互感器设计为在预设的误差范围内转换一次侧电流，包括幅值和相角，主要的转换误差来源于自磁化电流。为了确保转换误差保持在很小的范围内，线圈的材料由镍铁合金做成，在一些特殊情况下，使用有空气间隙的线圈来改变暂态过程中的互感器的特性。4.3.4避雷器金属氧化物避雷器（简称MO避雷器）的工作原理是基于金属氧化物所具有的极端的非线性电压电流特性和很高的能量吸收能力，用于保护重要的设备，尤其是变压器，免受因雷击产生的大气过电压和操作过电压。避雷器连续运行电压为其能够承受的最大工频电压，连续运行电压的峰值必须高于运行电压的峰值。一方面，它是由与电网最大电压相对应的工频电压决定；另一方面，必须考虑可能的谐波电压。在正常的电网中，超过系统电压5%的裕度就足够了。4.3.5移相电容器移相电容器主要是指额定频率为50HZ或60HZ的电容器，它可以用在需要大量无功功率补偿的电网或工业用户网络中，其无功功率是由它的电容、电网运行电压的有效值和系统频率决定的。将移相电容器安装在靠近最大无功负荷（电机、变压器）的地方，目的是为了减轻输电网络中包括变压器和发电机的无功负荷，并提供相应部分的无功电流。接地开关接地开关是机械的分合设备，用来接地和短路回路电流，能在不正常的情况下，如短路时承受一定时间的电流（1S、3S），但是它们不要求通过连续的工作电流。

5软件部分的设计5.1程序的流程图程序主要依据上断电控制用开关量，选用控制开关便可以实现，过流、欠压保护利用数据采集，进行自动检测来实现保护，具体高压配电室远程监控系统的流程图如图5.1所示。图5.1高压配电室远程监控一个周期的流程图5.2梯形图程序根据控制要求、I/O分配表，设计PLC梯形图，如图5.2所示。主程序：图5.2梯形图程序5.3PLC的调试根据系统控制要求，利用编程软件进行编程，得到了如图5.2所示的梯形图程序，为了检验所编的程序能否满足该设计的控制要求，所以必须进行PLC调试。PLC调试前，先对该程序进行编译，编译显示没有错误后，将程序下载到PLC中，然后进行调试，用开关来模拟对高压配电室的远程监控。上断电控制是开关量，选用控制开关便可以实现，过流、欠压保护利用数据采集，进行自动检测来实现保护。PLC的调试过程如下：（1）在RUN运行方式下，开始对该系统进行数据采集、遥控和保护，当断路器QF2合闸时，拨动总受柜开控制的开关SA1，Q0.0输出为“1”。拨动总受柜停控制的开关SA2，Q0.0输出为“0”，当断路器QF1跳闸时，Q0.0输出为“0”。（2）当检测到总受柜的U、V、W三相电压欠压或者过流时，发出相应的欠压及过流警报，则Q0.3和Q0.4输出为“1”，同时Q0.0输出为“0”。（3）当断路器QF3合闸时，拨动1#变压器配出柜开控制的开关SA3，Q0.1输出为“1”。拨动1#变压器配出柜停控制开关SA4，Q0.1输出为“0”，当断路器QF3跳闸时，Q0.1输出为“0”。(4)当检测到1#变压器配出柜的U、V、W三相电压欠压或者过流时，发出相应的欠压及过流警报，则Q0.5和Q0.6输出为“1”，同时Q0.1输出为“0”。（5）当断路器QF4合闸时，拨动2#变压器配出柜开控制的开关SA5，Q0.2输出为“1”。拨动2#变压器配出柜停控制开关SA6，Q0.2输出为“0”，当断路器QF4跳闸时，Q0.2输出为“0”。（6）当检测到2#变压器配出柜的U、V、W三相电压欠压或者过流时，发出相应的欠压及过流警报，则Q0.7和Q1.0输出为“1”，同时Q0.2输出为“0”。

6PLC与组态王通讯的控制系统设计6.1组态王6.53的介绍组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，具有人机界面友好、结果可视化等优点。它提供了集成、灵活、易用的开发环境和广泛的功能，能够快速建立、测试和部署自动化应用，来连接、传递和记录实时信息，使用户可以实时查看和控制工业生产过程。6.1.1组态王6.53的特点它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。6.2S7-200系列PLC的PPI通信协议点到点接口协议（PPI）是西门子专门为S7—200系列PLC开发的一个通信协议。主要应用于对S7—200的编程、S7—200之间的通信及S7—200与HMI产品的通信，可以通过PC/PPI电缆或两芯双绞线进行联网。PPI是一个主从协议，S7—200为从站，可以响应多个主站的通信请求，只有当主站给从站发送申请时，从站才进行响应。如果用户程序将S7—200设置为PPI主站模式，则S7—200CPU在RUN模式下作为主站，当设置为PPI主站模式时便可以利用网络读（NETR）和网络写（NETW）指令来读写另一个S7—200中的数据。6.3上位监控系统设计采用组态王监控软件，设计出高压配电室的远程监控系统。进入新工程创建环境双击桌面上“组态王6.53”软件图标，在“文件”中选择“新建工程”，弹出“新建工程向导一”对话框，如图6.1所示。单击“下一步”后输入新建工程所在项目，如图6.2所示。单击下一步，填入新建的工程名为“高压配电室的远程监控系统”，并对该工程进行“远程监控”描述，最后单击完成，便完成了新工程的建立，如图6.3所示，进入了“工程浏览器画面”。定义I/O设备组态王把下位机（包括PLC、仪表、模块、板卡、变频器等）作为外部设备，开发驱动程序，通过串行口等与上位机进行交换数据。单击“设备”并双击右侧的“新建”，弹出“设备配置向导”对话框，在PLC设备中找到西门子S7—200系列的“PPI”通讯，逻辑名称设为“CPU224”，串行通讯设为“COM1”，设备地址设为“2”，通信参数的“尝试恢复间隔”设置为“30s”，“最长恢复时间”设置为“24h”,完成了设备配置向导。双击“设备”中的“COM1”，弹出设置串口画面，进行设置串口通讯参数，如图6.4所示。定义数据库变量实时数据库是实现动画连接的核心，是连接上位机与下位机的桥梁，数据库中变量的集合称为“数据词典”，记录了用户可使用的数据变量的详细信息。选择工程浏览器左侧大纲项“数据库”中的“数据词典”，双击右侧的“变量名”下的“新建”，弹出“定义变量”的对话框，分别在“基本属性”、“报警定义”以及“记录和安全区”的各项中进行定义，如图6.5所示。该系统数据和变量的定义如图6.6所示创建工程组画面选择工程浏览器左侧大纲项“文件”中的“画面”，双击右侧的“新建”，进入“新画面”，确定新画面的名称、位置、风格以及背景色等，如图6.7所示。单击“确定”后进入“开发系统画面”，在图库中选择相应需要的控制元件，如果没有可自己使用“工具箱”上的图形画出需要的元件。在“开发系统画面”上制作画面后，选择“文件”中的“全部存”来保存现有的画面。（5）动画连接后进行运行和调试高压配电室PLC控制程序与上位机监控系统联机调试，步骤如下：将高压配电室程序下载到PLC的CPU中并运行。②关闭计算机中的PLC控制程序，打开组态王中高压配电室的组态画面，在VIEW状态下运行，反复调试监控系统，直到满足该监控系统的控制要求为止。③调试达到控制要求后，断路器合闸，调节电位器，通过改变模拟量的输入来达到遥控和保护的效果，当总受柜、1#变压器配出柜和2#变压器配出柜的三相电压欠压或三相电流过流时，相应的欠压或者过流指示灯发出警报成为红色，并且被控设备停，如图6.8到6.11所示。6.8配电网络界面6.9模拟屏界面6.10报警数据6.11数据查询结束语随着国民经济的持续发展，电力用户对供电质量的要求愈来愈高，加强电网建设和改造成为电力系统新的工作重点，而依靠科技的进步，采用先进的技术和现代化的管理手段是电网建设和改造的出发点，实现电网自动化则是重要手段。高压配电室是电力系统中的一个重要环节，它的运