基于PLC双电源设计.docx
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基于PLC双电源设计
毕业设计（论文）
题目
基于PLC双电源开关设计
系（院）
自动化系
专业
电气自动化技术
班级
2009级2班
学生姓名
孙凤宝曹成帅李广斌
学号
20090223842009022390
20090224272009022410
指导教师
张宝国
职称
副教授
二〇一二年六月三日
摘要………………………………………………………………………………………2
Abstract…………………………………………………………………………………3
绪论………………………………………………………………………………………4
第1章基于PLC双电源开关总体方案设计…………………………………………5
1.1总体方案的确定……………………………………………………………………5
第2章基于PLC双电源开关控制系统硬件设计………………………………………7
2。
1电气控制方案设……………………………………………………………………10
2.2特殊功能模块的选择………………………………………………………………10
2.2。
1技术参数…………………………………………………………………………10
2.3I/O口设计…………………………………………………………………………10
第3章基于PLC双电源开关控制系统软件设计……………………………………11
3.1PLC控制系统程序设计主要步骤…………………………………………………11
3.2流程图设计…………………………………………………………………………11
3。
3梯形图设计…………………………………………………………………………12
3.4PLC程序语句表……………………………………………………………………13
第4章结论……………………………………………………………………………14
参考文献…………………………………………………………………………………14
致谢………………………………………………………………………………………14
基于PLC双电源开关设计
摘要
随着人们对供电的可靠性要求越来越高，所以很多场合需要用两路电源来保证供电的可靠性，这就需要一种双电源切换器在两路电源之间进行智能可靠的切换可编程控制器（PLC）对解决这类问题具有独特的优势,在电气自动化方面具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。
与传统继电控制系统相比较，可编程控制器（PLC）的优势在于：
体积小型化、高度集成,同时还有数字运算、数据处理和数据通讯功能。
PLC作为新一代的工业控制装置，结构简单、性能全面、可靠性高。
本课题是基于可编程控制器的双电源开关设计，用以实现双电源开关的自投自复，缺相和欠压保护，使之可以适应用电要求较高企业的需求。
本文分析了基于PLC的双电源开关的设计理念,设计方法，主要阐述了系统硬件、软件的设计。
关键词：
双电源、可编程逻辑控制器PLC、启动条件、闭锁条件
PLC-baseddesignofdual—powerswitch
ABSTRACT
Inordertomakeequipmentnotbedamagedandguaranteethesmoothprogressoftheproductionprocess,itisrequiredthatthepowercannotbreakintheoperationofequipment.Therefore,whenthelineoccurfaults，itisnotonlytohavebackuppower,butalsocanbeputtingintousedtimely。
Thesuccesstoputintothebackuppowerautomaticallycanmaketheequipmentscontinuetoworkintime.Alsoitcaneliminatetherunningpersonnel'smanualoperationintheoperationofinaccurateorwrongmoves，reducetherunningpersonnel’sstrengthofthelabor,raisethelaborproductivity，guaranteethepowerusers’thesafety，reliabilityandcontinuity。
ThispaperintroducesaschemeofprogrammablelogiccontrollerPLCinputtingintothebackuppowerautomatically.PLCgatherthefirstequipmentthenormaloperationofstatesignalaslaunceconditionsandclosedconditionsofputtingintothebackuppowerautomaticallyandthroughprogrammingtoachievedifferentfunctionstoadapttodifferentoperatingmanner.Comparedwiththerelayconsistenceofputtingintothebackuppowerautomaticallydevice，thisschemehasadvantagesofhighreliability,simplewiring，controlflexibility，conveniencedebugging，smallinvestmentandsoon。
Therefore,theprogrammablelogiccontrolleriswidelyusedinthefieldofpowersystemautomation.
Keywords:
putintothebackuppowerautomatically；PLCprogrammablelogiccontroller;launceconditions;closedconditions
绪论
双电源切换控制主要用于三相交流（380V／220V3N50Hz）供配电控制。
这类电源切换控制多数采用继电器逻辑控制电路实现。
其特点是：
其输入有两路供电电源A和B对负载供电.正常工作时，只电源A对负载供电,电源B作为备用电源；当电源A发生故障时，控制系统能快速切断故障电源A,接通备用电源B.由此存在的问题是:
（1）无缺相保护功能。
当发生一相或两相缺相时，由于控制系统没有缺相检测和保护切换措施，造成缺相的故障电源不能正常切断,正常供电电源不能及时投入，又没有相应的信号提示，这样会导致负载长时间缺相运行,造成机械损坏甚至更严重的后果。
（2）故障电源恢复正常时，系统不能自动进行反切换,要靠人工操作反切换到正常工作状态。
（3）由于采用继电器逻辑控制电路实现,器件和电路的故障率高。
采用PLC控制时，其缺相保护主要采取的技术方案是：
设置有三相缺相检测信号回路，该三相缺相检测信号回路直接取自于三相电源的主回路，即用中间继电器分别接于电源主回路A和B的U相、V相和W相单相回路中，中间继电器常开触点分别作为PLC的输入信号,即作为编制PLC的A和B三相缺相检测逻辑控制程序时的输入条件。
其次,利用PLC的特殊功能模块,可以实现对电源电压的精确的检测，从而又可以实现对电源的欠压和过压检测。
第一章基于PLC双电源开关总体方案设计
1.1总体方案的确定
在基于PLC的双电源开关的过程中，必须只能有一个电源与负载接通,且在一路电源故障时要实现自动切换。
又由于在重要的会议室、机场、宾馆等紧急供电场所,各用电设备的总功率较大,必须使用发电机设备供电。
那么根据设计要求，可设计总体结构方案如下图1.1所示：
图1.1总体方案框图
在图1。
1中，A为主电源，B为备用电源,分别与PLC连接，作为PLC输入检测信号。
首先进行主电源A的输入检测，当PLC检测A无任意相缺相时，相应的逻辑开关会闭合,使FX2N—4A/D接受经过PLC基本单元检测后传过来的无缺相的电压信号，则随后进行A电源的三相回路欠压检测,如果此时主电源A良好的话，相应的状态指示灯会亮，说明此刻主电源状态良好，同时主电源与负载接通。
在主电源A出现故障后（即主电源A出现缺相或者欠压时），此时会启动发电机，使备用电源B启动，同时主电源会自动断开。
备用电源B启动后,同样要进行三相回路的缺相检测和欠压检测，检测过程同A。
检测无故障后,随即实现备用电源与负载的接通。
第二章基于PLC双电源开关控制系统硬件设计
2.1电气控制方案设计
电气控制过程分析：
根据总体方案框图，设计电气控制方案如图1。
2、图1.3、图1.4、图1.5所示。
又如图1.2的电气控制过程图中,KA1，KA2，KA3分别作为主电源A的三相检测（如图1.2所示），有且当KA1,KA2，KA3线圈同时得电时（即无任意相缺相）,才会驱动KM3线圈，使动和触点KM3闭合，从而进行A的三相欠压检测（如图1.5所示）。
又当三相欠压检测后,电压在设定范围内时，驱动KA4，使触点KA4闭合，此时主电源状态显示灯HL1亮，说明此时A电源状态良好，同时驱动KA5线圈，使动合触点KA5闭合，允许A电源的投入使用。
而后KA5闭合时，使KM1得电，负载与电源A接通。
其次,主电源输入检测回路（图1。
2）中的常闭触点KA5分别与发电机启动控制回路（图1.3）中的延时继电器线圈和备用电源检测回路（图1.4）中的三相检测回路相连接。
目的是，如果主电源A状态良好的话，那么常闭触点KA5会得电断开，同时发电机启动控制回路（图1.4）中的延时继电器线圈便不会得电，则不会启动发电机；同时在备用电源检测回路（图1。
5）中的三相检测回路中，也会由于KA5的作用,不会进行备用电源的输入检测,避免备用电源的误动，从而实现控制系统的连锁保护作用.
图1。
2主电源检测回路
在如图1。
3所示的发电机启动控制回路中，在主电源故障后,由于在主电源检测回路中的KA5不能得电，KA5常闭触点不能断开，所以延时继电器线圈会得电延时闭合.在这里延时继电器的作用是防止在主电源电压波动的情况下，发电机会产生误动的动作，使发电机启动.在延时时间到了以后，即确认主电源故障无误，延时闭合触点闭合,从而实现对发电机的启动。
图
1。
3发电机启动控制回路
图1.4所示的备用电源检测回路，KA6，KA7，KA8分别作为备用电源B的三相检测时，有且当KA6，KA7，KA8线圈同时得电时（即无任意相缺相），才会驱动KM4线圈，使动合触点KM4闭合，从而进行B的三相欠压检测（如图1。
5所示）。
又当三相欠压检测模块FX2N-4A/D检测到电压在设定范围内时,驱动KA9，使触点KA9闭合，此时备用电源B状态显示灯HL2亮，说明此时B电源状态良好，同时驱动KA10线圈，使动触点KA10闭合,允许B电源的投入使用。
图1。
4备用电源检测回路
图1.5电源欠压检测控制
2。
2特殊功能模块的选择
2。
2。
1技术参数
因为要对三相电源的三线检测，所以选用带4点模拟量输入的模数转换特殊功能模块FX2N—4A/D。
2.3I/O口设计
地址
元件
注释
X0
KA1
主电源U1相输入检测
X1
KA2
主电源V1相输入检测
X2
KA3
主电源W1相输入检测
X3
KA6
备用电源U2相输入检测
X4
KA7
备用电源V2相输入检测
X5
KA8
备用电源W2相输入检测
Y0
KM3
主电源A欠压与过压检测
Y1
KA5
主电源A工作正常
Y2
KM1
主电源A投入工作
Y3
KM4
备用电源B欠压与过压检测
Y4
KA10
备用电源B工作正常
Y5
KM2
备用电源B投入工作
表2。
1I/O口地址表
控制（工作）状态说明：
正常工作时，对于A电源，成立的条件是，三相任意相无缺相现象，同时电压的范围在指定的工作电压范围之内，此时状态指示灯HL1亮，在此情况下,即使电源B状态良好,也会因为B电源控制回路动断触点KM1的作用使B电源不会投入使用。
又如果A电源出现故障的话，在A电源控制回路的KM1线圈则不会得电，那么连接在B控制回路的动断触点KM1不会动作,使B投入使用。
此后，如果A电源恢复正常的话，A电源控制回路KM1线圈得电，使电源B断开，如此循环。
第三章基于PLC双电源开关控制系统软件设计
3。
1PLC控制系统程序设计主要步骤
PLC控制系统程序设计步骤主要可以分为五个步骤,分别为：
（1）对于较为复杂的控制系统,需要绘制系统流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件.对于简单的控制系统可省去这一步.
（2）设计梯形图。
这是程序设计的关键一步.要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的实践经验。
（3）根据梯形图编制语句表和程序清单.
（4）用程序编程器键入到PLC得用户存储器中,并检查键入的程序是否正确。
（5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。
3.2程序图设计
主电源检测过程:
PLC初始化→判断主电源A输入是否缺相→无缺相则进行主电源A的过压与欠压检测→主电源状态良好→主电源投入使用→与负载接通.备用电源的检测过程：
A有缺相或有过压与欠压现象时，经延时后确认无误，起动发电机→进行备用电源B的缺相检测→进行备用电源B的过压与欠压检测→备用电源状态良好→备用电源投入使用,与负载接通。
相应控制流程图如下所示：
图3。
1
3.3形图设计
图3.2
三相缺相检测采样信号回路中,作为U1和U2的三相缺相检测的开关量采样信号的KA1-KA3和KA6—KA8，其常开触点分别作用于PLC的输入端的XO—X2、X3—X5。
在PLC梯形图程序中，辅助继电器Y0作为三相电源U1的三相缺相检测，其接通条件为常开输入XO、X1和X2的“与”逻辑；同理，内部中间继电器Y3作为三相电源U2的三相缺相检测，其接通条件为常开输入X3、X4和X5的“与”逻辑。
3。
4PLC程序语句表
LDX0
ANDX1
ANDX2
OUTY0
LDY0
TOKOKOH300DK1
FROMKOK5D0K3
CMPK1500DOM0
CMPK1500D1M3
CMPK1500D2M6
ANIM0
ANIM3
LDY3
ANIM6
TOKOKOH300DK1
FROMKOK5D0K3
CMPK1500DOM9
CMPK1500D1M12
CMPK1500D2M15
LDM9
ANDM12
ANDM15
OUTY4
LDY4
LDM0ANIY2
ANDM3OUTY5
ANDM6
OUTY1
LDY1
OUTY2
LDX3
ANDX4
ANDX5
OUTY3
第四章结论
在老师的悉心指导和同学们的努力下我们终于完成了此项设计。
我们从实际出发解决了工厂医院等无法断电地区的双电源供电的问题.首先我们找准问题的切入点，在我国双电源供电大多靠人工实现还处去断电以后人工启动备用电源。
这样不仅妨碍生产甚至由于送电不及时导致巨大的安全生产责任事故。
而我们研发的自动双电源开关实现了瞬时停电瞬时供电提高了供电效率从而保障了生产的需要，最大限度的减少事故的发生。
在研发过程中我们通过查阅资料向老师请教解决了很多我们在书本中无法学到问题.通过此次研究是我们的业务能力有了很大的提高为我们在以后的工作积累了丰富的经验。
参考文献：
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致谢
此次设计是在张宝国老师的悉心指导下完成的。
导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见,为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。
张宝国老师严谨治学的工作作风,孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良多在本文结束之际，特向我的导师说声感谢!
通过此次设计，一方面使我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处;另一方面又巩固和积累了丰富的知识,吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决方法和能力，为自己今后的工作和学习打下坚实的基础。
经过这次努力，使我顺利的完成了毕业设计这份毕业设计既是对我过去三年知识的总结又是自己知识的积累也大大加深了对可编程控制器PLC和双电源自动投入的了解。
也感谢滨州学院所有教导过我的老师,谢谢你们三年来的悉心教导与关心爱护。
最后，感谢我亲爱的同学，感谢他们在生活及情感上的容忍及包容,在我完成论文的学习生活中,默默的支持着我。
因为有了他们我才坚持到了最后，因为有了他们我才获得了成功。
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