调功柜说明.docx
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调功柜说明
系统组成
1.1.系统由高压开关柜、多档变压器、负载开关柜、还原炉调压器、隔离开关柜、打压变压器、打压调压器、动补柜、PLC信号柜、上位机系统组成。
系统组成表：
项目
调压器
PLC
通讯网络
1
显示板
高压开关柜远程/就地信号、合闸/分闸信号
打压接触器合闸/分闸信号
短对接触器合闸/分闸信号
打压柜内接触器合闸/分闸信号
PLC通讯网络：
上位机，交换机，PLC光电转换模块，通讯模块，PLC
2
高压检测板
变压器超温报警故障信号
打压报警报警铃
DCS通讯网络：
上位机、交换机、DCS
3
调压器主控板
负载接触器合闸/分闸信号
负载断路器合闸/分闸信号
负载断路器合闸/分闸命令
负载接触器合闸/分闸命令
调压器通讯网络：
上位机、RS-232/光纤转换器、9转1转换板、显示板、调压器主控板
4
可控硅、阻容吸收、快熔
高压开关柜合闸/分闸命令
短对接触器合闸/分闸命令
打压接触器合闸/分闸命令
打压柜内接触器合闸/分闸命令
1.2.开关量输入：
●高压开关柜包括：
远程/就地信号、合闸/分闸信号。
●变压器包括：
超温报警故障信号。
●短对接触器：
合闸/分闸信号。
●打压接触器：
合闸/分闸信号。
●打压柜内接触器：
合闸/分闸信号。
1.3.开关量输出：
1.3.1.高压开关柜：
合闸命令、分闸命令。
1.3.2.打压接触器：
合闸/分闸命令。
1.3.3.短对接触器：
合闸/分闸命令。
1.3.4.打压柜内接触器：
合闸/分闸命令。
1.3.5.打压结束命令。
1.3.6.打压报警：
报警铃。
1.4.高压开关柜分闸
高压开关柜分闸由故障分闸和上位机操作分闸两部分构成。
1.4.1.故障分闸包括：
●变压器超温跳闸。
●高压开关柜过流及短路故障信号。
1.5.负载断路器及接触器分闸
负载断路器及接触器分闸由故障分闸和上位机操作分闸构成两部分构成，统一由调压主控板发出。
1.5.1.上位机通过调压主控板发出负载断路器及接触器分闸操作命令。
1.5.2.调压器过流故障分闸。
分闸表：
项目
负载断路器及接触器
高压开关柜
打压接触器
短对接触器
1
上位机可操作（通过调压主控板输出）
上位机操作（通过PLC输出）
上位机操作（通过PLC输出）
2
调压器过流故障分闸
变压器超温跳闸（直接传给高压开关柜）
3
变压器：
超温报警信号
1.6.调压器信号输入：
1.6.1.高压开关柜：
电网电压输入。
1.6.2.硅棒：
硅棒电压、硅棒电流。
1.6.3.负载断路器及接触器合分闸信号
1.6.4.打压结束信号
1.7.调压器信号输出：
1.71负载断路器及接触器合分闸命令
2.通讯网络
2.1.通讯网络由PLC网络（PLC-上位机）、调压器网络（调压器－上位机）、DCS网络（上位机-DCS）三个网络构成。
2.2.PLC网络：
由上位机、交换机、PLC、开关量输入、开关量输出组成，采用TCP/IP协议。
2.3.调压器网络：
由2台上位机、2块9转1转换板、6块显示板（4块调压显示板，2块打压显示板）、12块调压主控板组成（9块还原炉调压主控板、3块打压调压主控板），采用modbus协议。
2.3.1.数据交换：
1台上位机、1块9转1转换板、3块显示板、9块调压主控板构成一个通讯网络，这个网络分2层，上层网和现场网；采用主从总线网结构：
上层网上位机为主站、各显示板为从站，通过光纤通讯，包括上位机串口->RS-232/光纤转换器->光纤->9转1转换板->光纤->显示板；现场网显示板为主站、各调压主控板为从站，通过双绞线通讯，包括显示板->调压主控板；也可以把这个网络->视为1个网络，上位机通过显示板（显示板功能类似于中继）与调压主控板通讯。
2.3.2.现场网：
2块显示板、6块调压主控板（对于打压调压器为3块调压主控板）组成一套现场网，还原炉调压系统共有3套现场网。
modbus协议、传输介质：
485双绞线。
其中一块显示板为主站（由上位机指定），另外一块显示板和6块调压主控板为从站。
主站发出指令，从站根据指令类型进行应答。
主站显示板由上位机指定。
●主站显示板功能为：
1）应答上位机呼叫命令（每个调压器工作状态及故障状态）；2）向调压主控板下达各种指令（写硅棒电流给定、写系统参数、起动/停止调压器等），并读取调压器工作状态和故障信息；3）呼叫从站，根据从站应答信息判断是否退出主站模式进入从站模式。
●从站显示板功能为：
1）应答上位机呼叫命令（当前是否与主站连接正常）；2）根据上位机要求应答主站命令（从站模式、申请主站模式）。
●调压主控板作为从站应答主站显示板命令。
2.3.3.上层网：
两台上位机、两块9转1转换板、8块显示板构成。
modbus协议，传输介质：
光纤。
●两上位机间通过交换机交换信息。
（各显示板主从站分配表、各调压器工作状态）。
●两上位机分别通过9转1转换板连接还原炉调压系统主、从站显示板，与调压主控板通讯，构成冗余网络。
●两上位机同时通过各自网络分别访问4套现场网。
●两上位机根据各显示板主从站分配表指定各自网络中显示板为主站或从站。
●上位机从主站显示板读取调压器工作状态，上位机从从站显示板读取通讯网络工作状态。
●每次上位机初次进入监控画面要从另外一台上位机读取主从站分配表。
●每5秒两上位机要调整一次主从站分配表。
⏹在只有一台上位机工作时，与本台上位机相连的显示板均为主站。
⏹与主站显示板通讯故障，主站被调整为从站。
⏹现场网通讯故障（显示板与所有调压主控板通讯故障），主站被调整为从站。
2.4.网络设备说明
2.4.1.两上位机分别为S1,S2；区别：
上位机S1记录运行曲线，上位机S2与DCS通讯。
2.4.2.与上位机S1相连显示板叫0A,1A,2A，20A;与上位机S2相连显示板叫0B,1B,2B，20B。
●0A,0B两显示板与3个调压主控板构成一个现场网（1#炉、2#炉调压器）。
●1A,1B两显示板与6个调压主控板构成一个现场网（3#4#炉、5#6#炉调压器）。
●20A,20B两显示板与3个打压主控板构成一个现场网（打压调压器）。
3.调压器
3.1.变压器的四档输出连到调压器的四组可控硅功率单元，调压主控板根据给定的电流来选择一组合适的档位，输出负载所需要的电流。
3.2.调压柜检测负载的电流和电压，用于电流闭环控制、换档条件的判别以及故障的监控。
3.3.调压柜采用积分调节的控制方法来完成闭环控制，根据给定的电流来调节可控硅的触发α角，从而改变负载上的电压值，保证负载上的电流值跟随给定硅棒电流的改变而改变，而不是随负载阻值的变化而变化。
3.4.调压柜根据负载电流的大小、负载电压的大小以及预先设置的调压柜每档的容量来分析，从1档到4档自动换档，连续工作，不需要人工干预。
3.5.调压柜可以自行进行故障分析，同时对故障作相应的处理，并且在上位机上显示出故障名称，以便于人工进行处理。
并且故障可以通过参数修改成报警故障或封锁故障，如果发生报警故障，调压柜只做故障提示，不进行处理。
如果发生封锁故障，调压柜不仅做出故障提示，而且封锁脉冲，停止调压柜的运行。
4.故障
4.1.故障类型：
还原炉调压系统故障包括四部分，PLC故障、调压器故障、通讯设备故障、上位机故障。
4.2.PLC故障：
高压开关柜包括：
过流故障、过载故障；变压器包括：
超温故障；高压开关柜、负载断路器及接触器、打压接触器及短对接触器操作与结果不一致三类故障。
4.3.调压器故障包括：
硅棒电压通讯故障、欠压故障、同步故障、风机单堵故障、风机单断故障、风机双堵故障、风机双断故障、快熔故障、外封锁故障、闭环故障、各档可控硅短路、各档电流过载、各档电流过流、各档直流故障、各档断路故障、可控硅短路故障。
4.4.通讯设备故障：
上位机与PLC通讯故障、两上位机间通讯故障、显示板通讯故障、485总线通讯故障、主控板通讯故障。
4.4.1.上位机与PLC通讯故障：
检查上位机-交换机的网线、检查交换机-PLC光电转换模块网线、检查PLC光电转换模块连接电源、检查光电转换模块-光电转换模块的光纤、检查PLC-光电转换模块网线、检查PLC是否处于运行状态。
上位机与PLC通讯通道为：
主信号柜电源->PLC->通讯模块->光电转换模块->光纤->光电转换模块（AC/DC电源）->交换机->上位机。
4.4.2.两上位机间通讯故障：
检查上位机到交换机的网线。
两上位机间通讯通道为：
上位机->交换机->上位机。
4.4.3.显示板通讯故障：
显示板->光纤->9转1转换板对应口。
4.4.4.485总线通讯故障：
检查显示板。
4.4.5.多个485总线通讯故障：
上位机串口->RS-232/光纤转换器->光纤->9转1转换板。
4.4.6.主控板通讯故障：
检查主控板（显示板->主控板）。
4.5.上位机故障及处理
4.5.1.基本要求：
上位机严格禁止安装任何软件、禁止上网、禁止考文件、禁止修改计算机的任何设置、禁止删除任何软件。
4.5.2.上位机的任何故障通知北京众义恒盛电力电子公司，用户在北京众义恒盛电力电子公司技术人员的指导下排除故障。
4.5.3.监控软件消失处理方法：
（关闭计算机，重新启动计算机，点击桌面上监控软件图标）。
4.5.4.计算机坏处理方法（拆除已坏计算机硬盘，安装到新计算机上）。
4.5.5.提示"本机与PLC及另外一台计算机连接错误，检查网卡及本机网线,重新开机"，检查网卡、网线、交换机等。
5.常见问题：
5.1.通讯故障：
见第4节。
5.2.可控硅过流故障、负载断路器跳闸
5.2.1.硅棒过粗时，由于硅棒断裂造成硅棒电阻变大，调压器升压，又产生硅棒断裂部位局部放电，造成可控硅过流。
5.2.2.倒棒造成短路。
5.2.3.断电再上电过程中电流上升太快。
5.3.断电再上电
断电再上电应保证平滑升温，即先降低电流给定、逐步提高电流给定直到达到断电前电流给定值。
5.4.不同类型故障的处理方法
5.4.1.通讯故障：
应及时处理。
5.4.2.报警故障：
例如单风机故障，记录并等停炉后处理。
5.4.3.跳闸故障：
过流故障、双风机故障，停炉处理后再上电。
6.附录1：
LCD板使用说明
检测数据的观察和参数的设置是通过128×64点阵液晶屏和四个触摸按键实现的。
液晶屏可以显示4行*8汉字、数字、符号，如图。
6.1.键盘
四个触摸键分别是：
“+1”、“-1”、“模式”、“确认”。
“+1”、“-1”键有两种功能：
光标移动和各种修改值的改变。
当画面处于最底层时，用来改变数的大小（“+1”数值+1，“-1”数值-1），否则，用来实现光标的移动（“+1”光标向上移动，“-1”光标向下移动），所选中的菜单闪烁。
“确认”键也有两种功能：
当画面处于最底层时，存储当前修改的数值并且返回上一级画面，否则，进入下一级画面。
在任何画面中，按“模式”键，进入第一级画面，如图。
6.2.显示
液晶屏有四种显示模式：
查询模式、仪表模式、故障模式、设定模式。
每排最多8个汉字或英文、数字混合。
通过“+1”或“-1”键选择所要显示的模式，按“确定”进入所选模式。
上电以后，没有外部故障时液晶屏自动进入仪表显示画面，循环显示所选的仪表显示数据。
当有外部故障时，自动进入故障模式，显示当前故障。
故障消失后，返回仪表模式。
在其它画面中，两分钟内没有按键操作时，液晶屏自动进入仪表模式。
当要修改数据时，首先需要设置系统密码，设好密码后，密码开关状态为“开锁”。
连续两分钟没有按键操作，则密码自动失效，标题中的密码开关状态为“关锁”。
●设定
设定的作用是设置与显示板通讯的各控制板、上位机通讯地址、冗余设定，如图下所示。
第一行显示是设置通讯显示板的密码，只有在密码设置正确的情况下才可修改各种参数。
第二行显示通讯显示板的板地址以及各种线路板的有无情况，一共有32块线路板。
第三行显示上位机通讯地址。
第四行显示是冗余设定。
⏹
密码
在参数设置模式中，用“+1”或“-1”键选择第一行密码设置，按“确认”进入密码设置画面，如下图所示：
第一行显示标题“设置修改值关锁”，第二行显示“密码设置”，第二行闪烁显示密码值。
按“+1”或“-1”键来改变密码值得大小，使其为系统密码，按“确认”保存密码并返回查询显示模式。
此时标题中的密码开关状态为“开锁”可以修改各种参数。
两分钟没有按键操作时，密码自动失效。
⏹通讯设置
用来设定显示板分别带哪些控制板。
在参数设置模式中，用“+1”或“-1”键选择第二行通讯设置，按“确认”进入通讯设置画面，如下图所示。
该界面设置LCD通讯地址以及各种线路板（32种）的有无，每页显示4行，第一行显示标题“选择修改项开锁”，第二、三、四行显示设置项，一共有11页，可以通过连续“+1”或“-1”键来选择，选中后的菜单闪烁显示，按“确认”键进入修改画面。
⏹上位机通讯地址
用来设定上位机分配给本显示板通讯地址，范围0－31。
在设定画面中，用“+1”或“-1”键选择上位机通讯地址”设置，按“确认”进入LCD通讯地址修改画面，如下图所示。
利用“+1”或“-1”键修改通讯地址，使其为分配地址，修改完成后按“确认”键存储地址并返回到通讯设置画面。
⏹冗余设定
用来设定本控制系统
●查询
查询显示模式的作用是逐个线路板对所有检测数据进行观察和对所有参数进行设置。
查询显示模式时，“开锁”表示当前密码已经设置好，可以修改数据，否则显示“关锁”。
第一行显示电路板名称（可修改）。
第二行表示参数名称，分两项显示，左边显示要观察的状态或参数的名称（可修改），右边显示此时所显示的是状态或者是参数（不可修改）。
第三行分两项显示内容，左边显示要观察的状态或参数的大小（状态时不可修改，参数时可修改），右边是当前参数对应的状态值（不可修改），当第二行左边显示状态时，右边数据不显示。
在查询模式中可以查询和修改各个参数值，具体方法如下：
在第一级画面中，利用“+1”“-1”键来选择“查询”，此时该菜单闪烁，按“确认”键，进入查询模式画面，此时，按“+1”“-1”键可以在选择板号、参数（或状态）名称、参数（或状态）值。
按“确认”键，进入修改画面，可以修改所选择的值，状态值不可修改。
修改画面的第一行显示标题“设置修改值开锁”或“设置修改值关锁”。
●仪表
在正常工作且没有外部故障时，进入仪表显示模式，该模式的作用是显示各电路板核心状态，自动翻页显示方式。
进入仪表显示模式后，通过“+1”、“-1”键来实现手动翻页，按“+1”键，向上翻页；按“-1”键，向下翻页。
如果没有按键，则根据仪表循环方式来确定自动翻页显示的页数，每一分钟向下翻页一次，到达最后一页后，再从第一页开始翻页。
●故障
故障显示模式用于显示最近的49次故障情况如图所示，液晶屏第一行是故障板名称（5个汉字，后排数字表示目前故障总数）。
第二行是故障名称，闪烁表示当前故障，不闪烁表示历史故障（8个汉字），第三行、第四行显示5个故障现场数据。
最后显示有多少个历史故障。
在任何时候出现新的故障，显示模式立刻自动切换到故障显示模式，显示当时的故障情况。
如果有人按键，可以进入其他任何显示模式，进行检测数据的观察和参数的设置。
如果补偿装置现在仍有故障，并且两分钟无人按键，显示模式又自动切换到故障显示模式，显示当时的故障情况。
故障消失后，显示模式将自动切换到仪表显示模式。
故障查询操作
进入故障显示画面后，可以通过“+1”或“-1”键来观察当前故障和历史故障。
按“+1”键，可以查看历史故障（最多50个），按“-1”键可以查看当前故障。
LCD板接口说明
端子
连接对象
信号类型
X1:
1,2
无功控制板X1:
3,4;无功监控板X1:
3,4
485通信线
X1:
3,4
DC1的24V,0V端子
24V电源
7.附录2：
网络介绍：
7.1.概述：
本通讯系统由三部分网络构成PLC网络、调压器网络、DCS网络。
名称
调压器网络
PLC网络
DCS网络
上位机串口
PLC及电源
上位机
RS-232/光纤转换器
通讯模块
交换机
9转1转换板
光电转换模块
DCS服务器
显示板
光纤
主控板
交换机
7.2.PLC网络
7.2.1.概述：
两上位机（S1,S2）、PLC、交换机构成的网络，在这个网络中，一台上位机与PLC连接，另外一台上位机通过另外上位机与PLC交换信息
7.2.2.与PLC连接：
（2秒判别1次）
●两上位机连接正常，并且都不连接PLC时，S1连接PLC。
●两上位机连接正常，并且都连接PLC时，S2断开与PLC的连接。
●如果本机与另外上位机连接故障，本机连接PLC。
7.2.3.与PLC通讯：
●与PLC连接的上位机：
每分钟读取一次PLC分信号柜数据，每分钟向PLC分信号柜写一次打压调压器的数据（档位、硅棒电流、故障数量、硅棒电压）、调压调压器的数据（档位、硅棒电流、故障数量、电流给定）。
随时向PLC写开关柜、断路器、接触器等合闸、分闸命令（本机画面操作或另外上位机操作）。
●与PLC不连接的上位机：
每分钟通过与PLC连接的上位机读取PLC数据，随时通过与PLC连接的上位机向PLC写开关柜、断路器、接触器等合闸、分闸命令。
7.3.DCS网络：
7.3.1.概述：
通过S2上位机DCS通讯，采用OPC通讯协议。
7.3.2.连接：
上位机（S2）与两个DCS服务器分别连接。
每2秒向DCS服务器写一次数据。
当通讯故障后，断开与DCS服务器的连接，1小时后重新连接DCS服务器。
7.3.3.通讯：
每2秒分别向两台DCS服务器写一次数据。
7.4.调压器网络见下图
7.4.1.通讯描述：
由6块调压器主控板、一个主站显示板、一个从站显示板的现场网通过这两显示板分别与两台上位机连接，组成冗余通讯网络。
两台上位机通过主、从通讯表，管理多个现场网。
例如上位机S1主从通讯表为：
0A,显示板为主站，1A,20A为从站通讯表，上位机S1通过0A显示板读取现场数据；上位机S2主从通讯表为：
1B,20B显示板为主站，0B为从站通讯表，上位机S2通过1B,20B显示板读取现场数据系。
上位机通过0A,1B,20B访问现场网。
7.4.2.主、从通讯表：
每台上位机分别存一张主、从通讯表，上位机根据这张通讯表决定是否通过显示板访问调压器或通过另外一台上位机访问调压器。
7.4.3.主、从通讯表更改：
（2秒进行一次）
●本上位机与PLC通讯正常、与另外上位机通讯故障，本上位机的主、从通讯表均为主站通讯方式。
●本上位机与PLC及另外上位机通讯故障，主、从通讯表均为主站通讯方式。
（风险为如果交换机坏，两显示板显示板均申请主站显示）
●本上位机另外上位机连接正常情况下：
●两上位机分别与两块显示板通讯均为故障：
与S1连接显示板为从站显示板，与S2连接显示板为主站显示板。
●一上位机与显示板通讯故障，另外上位机与显示板通讯正常，通讯正常的为主站显示板，通讯故障的为从站显示板。
●两块显示板485全坏故障：
S1为从站显示板，S2为主站显示板。
●一块显示板485好，另外一块坏，485好的作为主站显示板。
●两485全好，并且都为主站显示板时，S1退为从站显示板。
●两485全好，并且都为从站显示板，S2变为主站显示板。
8.附录1：
硅棒电流给定及开关量给定（调压器起动停止、开关柜合闸、负载断路器）设计
8.1.两上位机均存硅棒电流给定及开关量给定表，上位机实时监控对应调压器的硅棒电流给定及开关量给定，如果发现对应调压器的硅棒电流给定及开关量给定与上位机均存硅棒电流给定及开关量给定表不一致，强行向调压器写给定（硅棒电流给定或开工量给定）直至相等为止。
8.2.本系统只要保证任何一个控制板（调压器主控板、显示板）或任何一台上位机工作，其他断电再上电，硅棒电流给定及开关量给定均不会丢失。
8.3.上位机初次进入监控画面，先从另外一台上位机读给定表，如果与另外上位机通讯故障，本上位机直接从显示板读给定表来初始化本上位机的硅棒电流给定及开关量给定表。
8.4.画面操作修改上位机给定表中的硅棒电流给定及开关量给定的调压器起动停止位；根据PLC状态来修改给定表的开关量（开关柜合闸、负载断路器位）。
通过修改上位机的给定表，达到修改对应调压器的给定表目的。
9.附录2：
打压设计
9.1.进入打压画面后，监控软件读取PLC的“切换电流”。
9.2.对应调压器负载断路器处于断开状态时，自动启动还原调压器，并且设定还原调压器硅棒电流给定＝（切换电流＋2）A，设定打压调压器给定硅棒电流＝（切换电流＋2）A。
9.3.把要打压的炉所有控制板改为读“核心状态”。
9.4.从PLC读电流给定作为1号和2号打压调压器的电流给定。
9.5.起动1号和2号打压调压器。
打压过程
1：
等待状态,停止打压调压器，指定打压调压器、还原调压器的电流给定
10：
下达合打压柜内部接触器
11：
判断合打压柜内部接触器是否正确
12：
合打压接触器
13：
判断合打压接触器是否正确
16：
起动打压警示，起动还原调压器
17：
判断还原调压器是否正常
18：
起动第一个打压调压器
19：
判断第一个打压调压器是否起动
23：
等待第一个打压调压器电流大于切换电流并且档位号=总档数；起动第二个打压调压器
24：
判断第二个打压调压器起动
25:
等待两个打压调压器的硅棒电流>切换电流,硅棒电压<=切换电压，档位号=总档数，起动第三个打压调压器
26：
判断第三个打压调压器是否起动
29：
等待三个打压调压器电流大于切换电流，三个打压调压器电压小于切换电压并且档位号=总档数
30：
等待延时到，断开打压接触器,停止打压调压器，启动还原调压器
31：
断开打压柜内部接触器，取消打压警示。
以上步骤号中的数字表示不同的操作步骤。
在任何一步出现故障时都会提示故障，并自动进入故障退出步骤，99：
~106：
为故障退出步骤；打压过程中，如果用户操作“取消打压”，则自动进入故障退出步骤；打压过程中，如果用户操作“强制倒换”，则步骤号自动变为30，即自动执行正常打压结束后的步骤。
99：
先停还原调压器和发打压柜结束命令,
100“断打压柜内部接触器,打压柜分闸
101:
断开打压接触器
自动停炉
1：
条件：
在某炉某相处于运行状态且给定电流大于300A时，通过“电流给定画面”->“起停调压器”按钮进入“起停调压器画面”
2：
选择“自动停炉”选项，设置好停炉时间
3：
确认“操作”即可自动停此炉的三相调压器
4：
画面显示停止=0运行=1自动停炉=2Dcs给定=3稳定电压=4（裂棒时显示）
自动停炉规定：
1：
每分钟降一次电流
2：
前一小时按0.8倍降，以后按1倍降
3：
当电流降到小于100A时，给定电流直接降为0，并且停止调压器
取消自动停炉：
在“电流给定”画面，升或降此炉任何一相的电流给定，此炉自动停炉功能取消
上位机操作规程
1.打压操作规程
1.1.合打压调压器柜内空气开关。
1.2.检查上位机“电流给定画面”，要求打压炉还原电器无故障。
1.3.通过上位机监控画面
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