PLC在直流電源監控器中的應用

1 引言

　　直流電源設備是電力系統不可缺少的輔機設備。供給斷路器分合閘用電，后備電池充電以及二次回路的儀器儀表等低壓設備用電都采用直流電源。目前國內發電廠及變電站使用的直流電源設備已廣泛采用高頻整流模塊為功率單元，為了對整個直流系統進行合理的實時監控、管理，本文設計了一種基于西門子s7-200plc［1］的高頻直流監控器。其功能主要是實時采集直流系統的電壓、電流及供電支路的開關狀態等運行參數，并對數據進行分析處理，判斷直流系統的運行工況，并根據pid控制理論進行實時運行控制和故障處理，并對蓄電池進行在線監測，為電力綜合自動化控制系統提供安全、穩定、可靠的直流電源。

2 系統硬件組成及工作原理

　　系統硬件組成原理框圖如圖1所示。系統主要由高頻直流監控器（以下簡稱監控器）、模擬量采樣板、高頻整流模塊等組成。其中監控器是整個系統的核心部分，主要由西門子s7-216cpu配以em-235模擬量模塊、臺灣人機電子mt-510t觸摸屏等組成。

　　系統交流供電采用兩路三相三線制方式實現主備用供電電源的自動切換，經過交流配電輸入單元供電給智能高頻整流模塊，智能高頻整流模塊按監控器控制方式輸出所需的直流電壓供合閘母線、控制母線、蓄電池充電用。監控器通過plc各開關量輸入通道采集各模塊報警量輸入、各饋線開關量輸入、各熔斷器信號輸入等開入量；通過模擬量采樣板將模塊采集交流輸入電壓、直流輸出電壓、合母電壓、蓄電池電壓、輸出電流、控母電流、合母電流、充電電流等模擬轉化為0-5vdc電壓量或4-20ma電流量由em-235模塊12位a/d通道采樣；通過程序內部數據處理，按照程序設定的控制曲線，利用比例微分積分pid（proportional integral differential）控制算法［2］，產生調節量，由em-235模擬量輸出口產生0-10vdc電壓量，控制高頻整流模塊的輸出電流、電壓，實現閉環控制。

　　監控器采集現場各種運行參數，系統故障時發報警信息；系統事故時保護動作，保護充電設備和電池安全。觸摸屏是整個監控器的人機接口部分，通過rs485與plc通訊，顯示直流系統的各種信息，如系統直流電壓、電流參數，系統狀態信息、故障信息、系統設置參數等，并可設置系統各參數，控制監控器的運行狀態。可通過rs485通信接口與上位計算機及智能通訊設備通訊，以實現“四遙”功能［3］。

3 程序設計

　　3.1 程序流程圖設計

　　plc終端軟件采用stl語言編寫，程序設計采用模塊化，功能化結構，便于維護、擴展。為提高終端的抗干擾能力，軟件控制中采用了數字濾波、故障自檢、控制口令等措施，保證控制操作的正確性和可靠性。裝置plc主要程序流程如圖2所示，主要由初始化程序、數據采集處理子程序、時鐘處理子程序、充電轉換子程序、故障報警及保護子程序、交流中斷子程序、pid調節計算子程序、硅鏈投切控制子程序等組成。