说明书-基于S7-200PLC的医院备用电源控制系统设计.doc
基于S7-200PLC的医院备用电源控制系统设计含程序
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基于S7-200PLC的医院备用电源控制系统设计摘 要新时代以来，人民的生活质量有了大幅度提升，对于健康方面的重视程度也大大提升，在此情况下，现代综合性医院使用能应对复杂病情的医疗设备数量和质量也与日俱增。医院用电标准的提高对供电电源的依赖性、电源线路的稳定性，供电过程的安全性有了更高的要求。本设计主要从现代综合性医院所使用的重要供电场所的电路设计中的以下几个方面进行分析和讨论：不同等级的负载线路，针对不同场所的供电电源，高压低压配电，以及相应的安全接地系统。现代化医院对于不同部门的用电需求分级是按照一系列标准进行的，同时对于工作电源、备用电源，应急电源之前的切换接替工作的时长间隔也存在相应的要求。为保证现代综合性医院重要用电线路供电的可靠性，医院使用的供电系统通常使用2个或2个以上的供电线路进行供电，并且考虑到多电源相互备用的方式。备用电源自动投入系统（BZT）能够实现电气系统中当供电电源出现故障时将备用电源自动切换替代故障电源进行供电的功能。与传统使用的方案相互对比发现采用微机型备作为用电源自投方案的核心控制装置可以实现完善的故障逻辑判别，并且能够提供可靠的故障反馈，同时该种方案下的设备维护更加方便。可编程控制器（PLC）能够作为备用电源自动投入系统的控制核心，进而为重要用电线路提供一种稳定性好，安全性高，不间断供电的电源切换方案。这种控制过程是使重要用电回路在有多条供电线路作为供电系统的工作电源的情况下，同时安装应急柴油机组发电,可提供稳流作用的不间断电源，并通过可编程控制器（PLC）进行通控。这样有多个供电线路，在有特殊紧急情况市电不能供电时，采用本地柴油机组发电，保证部分重要用电回路继续用电的需要，实现备用电源的自动投入和切换。关键词：备用电源自动投入装置；PLC；自动控制；重要用电回路AbstractSince the new era, peoples quality of life has greatly ascend, to enhance the importance of health also, in this case, a modern comprehensive hospital use can deal with complicated condition of quantity and quality of medical equipment is also growing. The dependence of the power supply and the stability of the power supply line are improved, and the safety of the power supply process is higher. Used in this design is mainly from the modern comprehensive hospital in the important place of power supply circuit design were analyzed and discussed the following several aspects: different levels of load circuit, power supply for different places, high voltage low voltage power distribution, and the corresponding safety grounding system.Modern hospital to demand of different sector classification is carried out in accordance with the set of standard, and the working power supply, standby power supply, emergency power supply switch replacement work before the length of the interval also exist corresponding requirements.In order to ensure the modern comprehensive hospital important electric circuit of power supply reliability, hospital use of a power supply system usually uses two or more power supply circuit for power supply, and considering the mutual standby power supply. The backup power automatic input system (BZT) can realize the power supply function of the backup power supply when the power supply fails. Compare to traditional use solution found by microcomputer type case as a power source at the core of the control device can realize perfect failure logic, and can provide reliable fault feedback, at the same time, the plan of equipment maintenance more convenient.Programmable controller (PLC) as control core of standby power automatic input system, which is important power lines to provide a good stable, high safety, uninterrupted power supply of the switch power supply scheme. This control process is to make the important electric circuit as a power supply system with multiple power supply line under the condition of working power supply, emergency diesel generating units installed at the same time, can provide uninterrupted power supply of the role of steady flow, and through the programmable controller (PLC) to control. That there are multiple power lines, in a special emergency mains cannot supply, using local diesel generating units, continue the need for electricity, part of the important electric circuit implementation of standby power automatic devotion and switch.Keywords: Standby power automatic device;PLC;automatic control;Major power line目 录目 录1第一章 备用电源自动切换投入系统的概述21.1备用电源自动切换投入系统的基本概念21.2备用电源自动切换投入系统的方案设计21.2.1明备用方案21.2.2暗备用方案31.2.3备用电源自动投入系统（BZT）的基本工作要求51.2.4 备用电源自动投入装置控制回路中使用的稳压供电装置6第二章 备用电源自动投入系统的设计82.1供电系统的设计82.2供电系统的工作状态92.3 PLC选型及I/O地址定义92.3.1 PLC的基本结构92.3.2 PLC产品的选型102.3.3 编制I/O地址号分配对照表102.3.4 可编程控制器与现场器件的实际、安装连线图11第三章 备用电源自动投入系统顺序控制的设计123.1 自动工作时的工作顺序123.2 手动工作时的工作顺序15第四章 编程软件介绍说明及程序仿真184.1 STEP 7-Micro/WIN软件的介绍184.2 S7-200仿真软件 V3.0的使用184.3 程序仿真19总 结21参考文献22附 录23致 谢33引 言随着健康这一主题在生活中所占关注度的快速提升，医院也在我们生活中成为越来越重要的要素，为了能够更好的实行它的功能，医院的建设投入也越来越多。 医院作为不同与其他民用建筑的专用场所，具有更多类别的功能，且功能交叉实现。其中医院众多功能中-供电系统作为其服务功能运转的动力支撑，起重视程度也逐渐凸显出来。医院占面积的增加，规模的扩大，功能的提升，更多复杂先进设备的投入使用使医院对供电源的需求也相应的大幅度提升，对供电系统的稳定性和高质量提出了更进一步的要求。供电系统的正常运行已成为医院功能完美实现的核心要求之一。现代化综合各医院对供电系统的要求有以下几点需要重点注意：医院的功能分区有：重要用电线路，其对于不间断供电的需求很大，重要用电线路的中断会对急救病房等重要医疗场所的病人以及精密医疗仪器造成重大危害。一般用电线路，包括人员流动，药品调配，空气流动，通行场所照明等功能需求，对于故障后供电时间的间隔也有要求。在出现医院对供电系统稳定性与高效性的特殊要求的情况下，国际电工委员会（IEC）对于医院电气系统和医疗设备能够正常运行提出了标准化的要求，并制订了详细的规范规则-IEC60364-7-710：2001标准建筑物电气装置：特殊装置或场所医疗场所。其中对于医院中不同场所与医疗装置所要求的供电切换时间制定了等级要求。传统的医院重要用电回路采用能够实现简单逻辑运行的继电器、开关等构建备用电源的自动切换系控制过程。但这种简单的控制过程已不能满足现代化的医院重要用电回路的供电需求，因此能够应对更多电气系统的功能要求，实现更加复杂的逻辑运算的可编程控制器（PLC）便应运而生。可编程控制器（PLC）的使用能够实现医院重要用电回路供电系统的不间断工作，同时将故障的线路反馈出来，满足现代化医院更更好发挥自身服务功能的需求。第一章 备用电源自动切换投入系统的概述1.1备用电源自动切换投入系统的基本概念备用电源自动切换投入系统能够实现供电电源出现故障被断开与用电回路的连接后，能不间断地将备用电源或备用设备投入供电系统，使用电回路不停止工作的一种控制系统，简称为BZT系统。备用电源自动切换投入系统主要用于工作范围110KV-220KV的中、低压供电场所中，是能满足用电回路所需求的稳定性高、安全性好、不间断供电的等用电要求。备用电源自动切换投入系统的使用条件：（1） 医院，冷藏库，变电站等需要安装使用不间断供电系统的场所；（2） 由多条供电线路进行供电，其中一个供电电路一般不参与直接供电的用电场所；（3） 用电场所内有备用变压装置或使用互为备用的母线段；（4） 安装有专用发电机组的某些重要机器。 安装使用BZT装置后可体现如下优点：（1） 能够提升用电场所的供电可靠性，并且节省采用远距离多线路建设的投资；（2） 能够提升重要用电回路的供电的安全性，保护电路；（3） 限制由供电线路故障引起的线路失压过压短路断路的情况，并稳定线路电压。 1.2备用电源自动切换投入系统的方案设计备用电源自动切换投入系统通常会采用以下几种方案进行参考设计： 1.2.1明备用方案在明备用方案下，会将一条专门的供电线路作为日常工作电源的备用电源。如图1-1明备用方案所示，图中：TM1变压器为与工作电源相连接的变压器，TM2为与备用电源连接的变压器。正常工作时：开关QF1、QF2处于闭合状态，KM1的继电器得电闭合，重要用电回路上的负荷由工作电源通过TM1变压器连接电源供给；此时开关QF3、QF4处于闭合状态，TM2变压器连接电源处于备用状态。当TM1变压器连接电源出现故障失压过压短路断路时，在KM1的继电器失电断开后， KM2的继电器得电闭合，恢复对重要用电回路的供电。 图1-1 明备用方案1.2.2暗备用方案在暗备用方案下，不会将一条专门的供电线路作为日常工作电源的备用电源，而是将两个供电电源互相设置为备用电源。如图1-2暗备用方案所示。图中：TM1变压器、TM2变压器联系的供电线路均为用电回路供电的工作电源。正常工作时，重要用电回路1和重要用电回路2分别由TM1、TM2变压器连接的电源供电，开关KM5处于断开状态。当重要用电回路1或重要用电回路2出现故障失压过压短路断路时，在KM1或KM2的继电器失电断开后， KM5的继电器得电KM5 合上，恢复对重要用电回路2或重要用电回路1的供电。这种TM1、TM2变压器连接的电源既互相作为备用电源又接入用电回路供电的方案，称为暗备用方案。图1-2 暗备用方案暗备用方案又有以下备用电源切换方案：（1） 备用方案1：TM1、TM2变压器连接的电源分别负责一段用电线路的供电，KM1继电器失电断开后KM5的继电器得电合上，重要用电回路2由TM2变压器连接的电源供电。（2） 备用方案2：TM1、TM2变压器连接的电源分别负责一段用电线路的供电，KM2继电器失电断开后KM5的继电器得电KM5合上，重要用电回路2由TM1变压器连接的电源供电。（3） 备用方案3：KM5的继电器得电开关闭合，KM2断开，重要用电回路1和重要用地安徽路2由TM1变压器连接的电源供电；当KM1继电器失电断开后，KM2继电器在BZT系统的控制下得电开关合上，重要用电回路1和重要用电回路2由TM2变压器连接的电源供电。（4） 备用方案4：KM5的继电器得电开关闭合，KM1断开，重要用电回路1和重要用电回路2由TM2变压器连接的电源供电；当KM2继电器失电开关断开后，KM1继电器在BZT系统的控制下得电开关合上，重要用电回路1和重要用电回路2由TM1变压器连接的电源供电。1.2.3备用电源自动投入系统（BZT）的基本工作要求（1）应确保电气系统供电电源与用电回路的连接断开后， BZT系统才能进行控制操作。出现工作电源发生故障的情况时，应该将供电电源与重要用电回路的连接开关断开，如果不断开连接就直接接入备用电源进行供电，使故障线路与正常供电电路、重要用电回路接通，必然造成更大的损失。（2）为用电系统提供工作电源的供电线路发生故障时， BZT系统都应进入控制状态。但当电气系统需要全部断电时，BZT系统不会对备用电源的切换和投入进行控制。电力系统的故障可能会使重要用电回路工作电路、备用电路同时失电，此时 BZT 不应动作，以免负荷由于BZT装置动作而转移。在BZT系统对备用电源的切换进行控制时，应使用电压电流互感器等设备对备用电源进行检测。并判断备用电源是否处于正常工作状态，否则将其接入重要用电回路时，会对重要用电回路范围内的人员设备造成多重伤害加重事态严重性。因此需要在重要用电回路与各电源的连接线路上安装稳压设备，并设计安装备用电源电压电流监视器。（3）引起工作电源电路上发生故障的原因是很多的。明暗备用方案中TM1连接电路电压消失的原因可能有：工作线路上发生短路；由于上级变电站故障使正常供电线路的电压消失等。BZT系统在发生以上问题时，都应该对电气系统内的各电路进行控制操作，这样才能尽可能减少并避免因用电回路失电所造成的损失。（4）BZT系统应在启动后保持持续工作状态。当连接工作电源的供电线路发生失压过压短路断路故障时，工作电源与重要用电回路的连接在BZT装置的动作下断开，经过短暂的延时，备用电源便自动投入。如果工作电源供电线路的故障仍未消失，则备用电源的将继续作为供电线路直到工作电源故障修复。（5）将一条备用电源连接的线路同时作为几个为重要用电回路供电的线路的备用线路时,如果该备用电源已经切换并接替一个出现故障的供电线路进行工作供电时,另外又有一个工作电源发生故障时, BZT系统应仍能进行控制操作将备用电源切换并接入此条用电回路中。（6）在该情况下应安装使用能够提供满足要求容量的备用电源作为备用。当备用电源自动切换投入系统进行控制操作时，如安装使用在重要程度高的电路中时，应使其电路连接切换速度加快。（7）应检测备用电源电路的电压电流情况和备用设备投入之前的状态。BZT系统控制的电路切换时间应尽量与所安装的使用环境相适应，以使用电线路恢复正常工作的时间间隔按要求缩短。 BZT系统控制操作的时间是从故障供电线路与重要用电回路的连接断开到备用电源电路切换接入与重要用电回路的连接之间的时间，也就是用电线路失电的时间。停电时间的缩短对用户的使用更加便利，但恢复时间间隔也不宜太短，否则会对某些精密仪器造成损伤。BZT系统控制备用电源切换投入的时间在有高压大容量电动机的场合允许时间为1s至1.5s，低压场合可允许0至0.5s。 1.2.4 备用电源自动投入装置控制回路中使用的稳压供电装置1.UPS电源的基本组成不间断电源简称UPS(Uninterruputable Power system)，一般UPS电源，主要由充电器、逆变器、整流开关、转换开关组成、蓄电池和控制部分组成，如图1-3UPS电源组成。图1-3 UPS电源组成2.UPS电源的工作原理充电器负责从供电线路吸收电量，并经过内部整流线路处理后以直流电的形式输送给蓄电池和逆变器；逆变器是UPS电源的关键部分，能够将充电器或者蓄电池输入的直流电转化为交流电输出；转换开关在UPS电源连接的供电电源能够正常工作时，让UPS电源转换为充电状态，当UPS电源连接的供电电源发生故障时，将其转换为放电状态，为重要用电回路供电；蓄电池在UPS电源为充电状态时吸收电量，在UPS电源为放电状态时释放电量。3.UPS电源的工作特点蓄电池有两种充电模式，一是在亏电时进行均衡充电，二是在电量充满时进入浮充模式。逆变器输出的交流电能够使供电线路中的微小波动变化平稳化，起到稳压稳流作用，调高供电质量。同时UPS电源充电放电的状态切换能够实现0-0.5s级的切换。7 第二章 备用电源自动投入系统的设计2.1供电系统的设计本控制系统有TM1变压器连接电源作为1号供电电源，TM2变压器连接的电源作为2号供电电源（备用供电电源），以及柴油发电机组构成的应急电源组成。系统接线图如附录附件一供电系统接线图所示。正常工作时，TM2变压器连接的电源的2号供电电源作为TM1变压器连接电源的1号供电电源的明备用，应急电源柴油发电机组在有工作电路为重要用电回路正常供电的情况下不启动。此时继电器KM1得电开关闭合，TM1变压器连接电源的1号供电电源投入使用；继电器KM5得电开关闭合，TM1变压器连接电源的1号供电电源为重要用电回路供电。应急电源柴油发电机组不参与供电，继电器KM3失电处于断开状态不参与重要用电回路的供电。1.当TM1变压器连接电源的1号供电电源出现失压过压短路端路等故障，即电压互感器TV失压过压并且电流互感器TA欠流过流时，延时一定时间，确保当TM1变压器连接电源的1号供电电源不能供电后，继电器KM1失电开关断开，切断当TM1变压器连接电源的1号供电电源；如果这时负责检测TM2变压器连接电源的2号供电电源的电压互感器TV及电流互感器TA检测电压电流正常能够正常供电，那么继电器KM2接通得电开关闭合，TM2变压器连接电源的2号供电电源对重要用电回路供电，此时，TM1变压器连接电源的1号供电电源成为TM2变压器连接电源的2号供电电源的备用。当TM1变压器连接电源的1号供电电源恢复正常工作时，自动断开KM2，延时一定时间，TM2变压器连接电源的2号供电电源和重要用电回路的连接后，闭合KM1，恢复正常供电。2.当TM1变压器连接电源的1号供电电源和TM2变压器连接电源的2号供电电源同时出现故障，既在TM2变压器连接电源的2号供电电源接替出现故障的TM1变压器连接电源的1号供电电源给重要用电回路供电时，电压互感器TV失压/过压并且电流互感器TA欠流/过流，同时电压互感器TV失压/过压并且电流互感器TA欠流/过流，延时一定时间，确保TM1变压器连接电源的1号供电电源和TM2变压器连接电源的2号供电电源不能给重要用电回路供电后，断开KM1，KM2，切断TM1变压器连接电源的1号供电电源和TM2变压器连接电源的2号供电电源与重要用电回路的连接，此时先由不间断电源UPS暂时为重要用电回路供电，同时启动应急电源柴油发电机组发电，由于柴油发电机组启动到正常投入工作需要一段时间，因此此阶段重要用电回路的供电由不间断电源UPS 提供。应急电源柴油发电机组起动发电，并在电压互感器TV和电流互感器TA检测到电压电流正常时，继电器KM3得电开关闭合，使应急电源柴油发电机组对重要用电回路供电。当TM1变压器连接电源的1号供电电源或TM2变压器连接电源的2号供电电源恢复正常时，断开KM3，断开急电源柴油发电机组对重要用电回路的连接，停止对柴油发电机组加油，停止柴油发电机组发电，并根据具体情况，恢复TM1变压器连接电源的1号供电电源或TM2变压器连接电源的2号供电电源对重要用电回路的供电。2.2供电系统的工作状态正常工作状态：合上KM1、KM4、KM5开关后，TM1变压器连接电源的1号供电电源给重要用电回路供电，TM2变压器连接电源的2号供电电源与应急电源柴油发电机组此时不工作。1.故障时的自动切换：当1号电源TM1变压器连接电源的1号供电电源发生故障（失压，过压，欠流，过流）不能正常供电给重要用电回路或TM2变压器连接电源的2号供电电源发生故障（失压，过压，欠流，过流）不能正常供电给重要用电回路时，故障报警灯亮起，故障线路对应开关KM1或KM2断开，且正常工作线路上的开关KM2或KM1闭合，切换到可以正常供电的电源。如果TM1变压器连接电源的1号供电电源和TM2变压器连接电源的2号供电电源同时发生故障则在不间断电源UPS暂时为重要用电回路供电的期间，启动应急电源柴油发电机组发电，故障线路报警亮起。2.TM1变压器连接电源的1号供电电源和TM2变压器连接电源的2号供电电源恢复正常后能够进行自动切换：当故障排除后，继电器KM3,KM2,KM1自动切换到正常工作时的状态，故障线路报警灯熄灭。3.手动切换备用电源状态：在控制某条供电线路与重要用电回路连接处开关的继电器发生故障不受控制的情况下，可以将BZT系统切换到手动切换状态，使用手动控制操控能够正常工作的电源线路与重要用电线路连接。2.3 PLC选型及I/O地址定义2.3.1 PLC的基本结构PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程软件组成2。PLC的组成，如图2-1PLC的基本结构所示。图2-1 PLC的基本结构2.3.2 PLC产品的选型在进行可编程控制器系统的设计时，第一步按要求设计合适的控制方案，接下来按控制系统的功能要求进行可编程控制器的型号选择。可编程控制器PLC能够以一种标准化的形式与整个控制系统集成为一个整体。可编程控制器由其便于拓展其控制能力的特点，能够满足更复杂的功能要求。可编程控制器PLC进行复杂逻辑运算时其需要的存储器内存也可根据PLC应用环境进行选择。在以上条件满足时性价比较高的型号可以选择使用。本备用电源自动切换投入系统选用的是西门子公司的S7-200系列。Simatic S7-200是西门子公司生产的一款小型可编程控制器。S7-200型号的PLC是在中小型控制系统中使用的最受欢迎的可编程控制器系列之一。西门子公司的S7-200系列常用型号有：CPU 221,CUP 222,CPU 224,CPU 226等。2.3.3 编制I/O地址号分配对照表I/O地址数量的选择，应考虑到预留适当的地址数量，一般来说会在设计系统的设计的输入输出节点数基础上，再增加20%的地址数量以满足系统的进一步升级。实际安装使用时，还需根据制造PLC制造商所售产品的具体参数，对I/O地址数进行取整。在本设计中按照已设计的备用电源自动切换投入系统选用产品型号为CPU 226的主机。本系统继电器控制开关开合状态对应的I/O触点及输出值表格及电流互感器和电压互感器，UPS电源的工作状态以及手动控制开关断开闭合等对应的I/O触点表格见附录附件二表1-1、表1-2。2.3.4 可编程控制器与现场器件的实际、安装连线图可编程控制器与现场器件的实际、安装连线图见附录附件三PLC接线图所示。第三章 备用电源自动投入系统顺序控制的设计3.1 自动工作时的工作顺序1.当按下启动开关SB1并且PLC控制开关处在自动控制状态时，首先接口I0.0接通，这时可编程控制器控制系统开始工作，如果TM1变压器连接电源的1号供电电源的电压互感器TV和电流互感器TA检测到TM1变压器连接电源的1号供电电源电压电流稳定时，通过I0.1、I0.4接口传输稳定电信号，使得PLC内部T37定时器开始工作，同时输出接口Q0.3接通，继电器KM4得电开关闭合，重要用电回路接入供电系统。2.定时器T37计时10秒后接通Q0.0，使得继电器KM1得电，并且KM1常开触点闭合，TM1变压器连接电源的1号供电电源给重要用电回路供电，同时定时器T38 计时10秒后接通Q0.4，使得继电器KM5得电开关闭合，不间断电源UPS接入供电系统，处在充电状态 。3.当TM1变压器连接电源的1号供电电源发生故障时（电压互感器TV失压或者过压并且电流互感器TA欠流或者过流）即接口 I0.1、I0.4都没电信号时，继电器KM1失电，KM1常开触点断开，此时与TM2变压器连接电源的2号供电电源电压互感器YV与电流互感TA检测电压电流正常时，接口I0.2、I0.5接通，定时器T39开始计时，10秒后接通继电器KM2，使KM2常开触点闭合，此时重要用电回路由TM2变压器连接电源的2号供电电源供电。同理，当TM2变压器连接电源的2号供电电源发生故障时（电压互感器TV失压或者过压并且电流互感器TA欠流或者过流）即接口 I0.2、I0.5同时没电信号时，继电器KM2失电，KM2开关断开，此时重要用电回路由不间断电源UPS供电。4.当TM1变压器连接电源的1号供电电源、TM2变压器连接电源的2号供电电源同时故障时（电压互感器TV、TV失压或者过压并且电流互感器TA、TA欠流或者过流）接口 I0.1、I0.4、I0.2 、I1.5没电信号时 ，继电器KM1、KM2失电，KM1、KM2常开触点断开，此时定时器T40开始计时，20秒后接通启动应急电源柴油发电机组的点火系统，同时电压互感器TV和电流互感器TA检测到电压电流稳定时，接口I0.3、I0.6接通，定时器T41开始计时，10秒后接通继电器接口Q0.2接通，继电器KM3得电，KM3常开触点闭合，应急电源柴油发电机组为重要用电回路供电。当TM1变压器连接电源的1号供电电源或TM2变压器连接电源的2号供电电源故障修复时，继电器KM3失电，KM3常开触点断开，TM1变压器连接电源的1号供电电源或TM2变压器连接电源的2号供电电源接入线路给重要用电回路供电。自动控制原理图，如附录附件四所示。自动控制梯形图如下图所示：3.2 手动工作时的工作顺序当可编程控制器控制系统处于手动状态时，这时各电源切换投入的每一项控制都由手动控制进行，当闭合I1.4开关时，继电器KM1得电，KM1常开触点闭合，TM1变压器连接电源的1号供电电源接入供电系统。当按下I1.7开关时，继电器KM4得电，KM4常开触点闭合，重要用电回路接入供电系统。当按下I2.0开关时，继电器KM5得电，KM5常开触点闭合，不间断电源UPS接入供电系统。此时重要用电回路进入正常工作状态。当TM1变压器连接电源的1号供电电源发生故障，这时断开开关I1.4，继电器KM1失电，KM1常开触点断开。然后闭合开关I1.5,继电器KM2得电，KM2常开触点闭合，TM2变压器连接电源的2号供电电源接入线路给重要用电回路供电。当TM1变压器连接电源的1号供电电源和TM2变压器连接电源的2号供电电源都出现故障时断开开关I1.5，继电器KM2失电，KM2常开触点断开。此时不间断电源UPS切换为放电状态，为重要用电回路供电。期间应急电源柴油发电机组启动并开始工作，待电压电流稳定后，闭合开关I1.6，继电器KM3得电，KM3常开触点闭合.应急电源柴油发电机组接入供电系统。当1号电源或2号电源当中有一个恢复正常状态时，系统能够自动关闭柴油发电机组的供电，再由手动控制开关，恢复重要用电回路的正常工作。手动控制梯形图如下图所示：第四章 编程软件介绍说明及程序仿真4.1 STEP 7-Micro/WIN软件的介绍安装STEP 7-Micro/WIN编程软件应在使用Windows操作系统的计算机上进行。STEP 7-Micro/WIN操作界面如附录附件六所示。程序项目的组成在编程软件中，一个完整的PLC控制系统称为项目。一个项目包括下列基本组件：（1）程序块：程序块由可执行的代码和注释组成，可执行的代码由主程序（OBI）、可选的子程序和中断程序。代码被编译并下载到PLC，程序注释被忽略。（2）数据块：数据块用来对V存储器（变量储存器）赋初值。（3）系统块：系统快用来设置系统的参数，程序块下载到PLC后才起作用。（4）符号表：允许程序员用符号代替储存器的地址，符号地址便于记忆，使程序更容易理解。符号表中定义的符号为全局变量，可以用于所有程序。程序编译后下载到PLC时，所有的符号地址都被转换为绝对地址，符号信息不会下载到PLC。（5）状态表：用表格或趋势图来监视、修改和强制程序执行时指定的变量的状态，状态并会不下载到PLC。（6）交叉引用表：用于检查程序中地址的赋值情况，可以防止无意间的重复赋值2。4.2 S7-200仿真软件 V3.0的使用1仿真软件S7-200仿真软件 V3.0本次备用电源自动切换投入系统的仿真模拟软件使用不需要安装便可直接使用，由于仿真软件编制时间较短不能模拟S7-200的全部指令和全部功能。2仿真参数设置软件打开后，点击执行菜单中的命令“配置”下拉菜单中的“CPU型号”，选择选用的可编程控制器CPU的型号。双击紧靠已配置的模块右侧的方框，可添加对应可编程控制器相适应的I/O扩展模块。3STEP 7-Micro/WIN编程软件生成ASCII文本文件在STEP 7-Micro/WIN编程软件中打开编译成功的OB1，点击执行菜单命令“文件”下拉菜单中的“导出”，然后选定格式导出文件。4加载程序5模拟调试程序如果用户程序中有仿真软件不支持的指令或功能，点击【运行】按钮后，“RUN”LED的状态不变。用鼠标点击模块下面的小开关产生输入信号。6监控变量点击执行菜单命令“查看”下拉菜单中的“内存监视”，在出现的对话框中，可以监视V、M、T、C等内部变量的值。用二进制格式监视字节、字和双字，可以在一行中同时监视多个位变量9。4.3 程序仿真首先运用STEP 7-Micro/WIN编译软件编辑控制系统的梯形图，选用的CPU型号为CPU 226。对系统梯形图编辑完后，对梯形图进行编译（单击编译按钮，STEP 7-Micro/WIN系统自动编译，如果有错误，系统会提示有几处错误并且错误的地方颜色显示为红色），然后点击执行菜单“文件”下拉菜单下的”导出“选项，导出所编译的梯形图语句表。STEP 7-Micro/WIN编译软件同时可以显示梯形图、语句表和功能块图。导出程序语句表后，打开S7-200模拟软件 V3.0，对程序进行模拟。首先设置CPU的型号为226，然后点击程序菜单下的“载入程序”选项载入由STEP 7-Micro/WIN导出的程序文件，点击开始“运行”按钮，这时模拟CPU开始接通。系统的模拟过程见附件七，具体操作如下：1.演示正常工作时的模拟顺序，首先按下I0.0按钮，Q0.3灯亮起（继电器KM4得电开关闭合，重要用电回路接入供电系统），系统正常工作时I0.1、I0.4接通，两接口分别由与1号电源连接的电压互感器TV、电流互感器TV输入信号接通，延时一定时间后，输出口Q0.0灯亮起（表示输出口Q0.0接通，对应供电系统图上的继电器KM1得电，KM1常开触点接通，TM1变压器连接电源的1号供电电源接入供电系统）。延时一段时间后，Q0.4灯亮起（继电器KM5得电开关闭合，不间断电源UPS接入供电系统）。2.演示TM1变压器连接电源的1号供电电源发生故障，TM2变压器连接电源的2号供电电源接入供电系统的模拟顺序，由与TM1变压器连接电源的1号供电电源连接的电压互感器TV、电流互感器TA失去输入信号，断开I0.1、I0.4按钮（此时I0.1、I0.4分别为无电信号输入），此时QO.6灯亮起，TM1变压器连接电源的1号供电电源故障报警。按下按钮I0.2、I0.5（TM2变压器连接电源的2号供电电源连接的电压互感器TV、电流互感器TA检测正常输入电信号），延时一定时间后Q0.1灯亮起（继电器KM2得电闭合，TM2变压器连接电源的2号供电电源接入供电系统给重要用电回路供电）。3.演示由柴油发电机组供电时的模拟顺序，当I0.1、I0.4、I0.2、I0.5都断开时（即1号电源和2号电源都发生故障时），不间断电源UPS处于放电状态，I1.1接通，延时一定时间后，Q0.5灯亮起(Q0.5表示柴油发电机组开始点火、供油) ，按下按钮I0.3（柴油发电机组启动），延时一定时间后，I0.3、I0.6接通（电压互感器TV、电流互感器TA检测电压电流正常），Q0.2接通（表示继电器KM3得电，KM3常开触点接通，柴油发电机组投入供电系统）。当1号电源或者2号电源恢复正常时报警停止，并将恢复正常的电源接入供电系统。最后停止模拟CPU的工作。总 结此次毕业设计的题目是基于PLC的医院重要用电回路备用电源自动投入系统的设计，从题目的确定到现在设计的完成经历了一个学期的时间。设计过程从一开始的现有方案学习、改进优化，到自主设计方案的敲定，再到后来CPU的选型，接线，模拟仿真等等，期间在老师和同学们给予的帮助和鼓励下，努力学习新知识，并更加熟练运用已经学过的知识点来攻克难题。本次设计让我也意识到在某些知识的薄弱点，并且设计的系统能服务的区域存在一定局限性和不足之处。通过这次的毕业设计，会鼓励自己在今后的的工作学习中能够更好的将自己的所学进行运用，并以更加谦逊的姿态来学习所需要的新事物。这是四年来所学知识的综合运用，也是给自己的一份毕业答卷。同时也是作为一名延边大学机械人自我展示的机会，能够在这个舞台上展现所学深感荣幸，在此由衷的感谢老师以及同学们的支持和帮助。参考文献1 王宁. 基于PLC备用电源自动投入装置的实现J. 华电技术, 2008, 30(3):33-36.2 周俊虎, 聂欣, 周志军,等. 无油点火燃烧器的数值试验研究J. 中国电机工程学报, 2004, 24(9):243-247.3 廖常初. PLC编程及应用.第2版M. 机械工业出版社, 2013.4 晁阳, 胡军, 熊伟. 可编程控制器原理应用与实例解析M. 清华大学出版社, 2007.5 骆智. 可编程控制器(PLC)运行系统设计与实现D. 北方工业大学
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