基于PLC控制的断路器电寿命试验

谢向楠

河南省濮阳市中原大化电气公司

基于PLC控制的断路器电寿命试验

谢向楠

河南省濮阳市中原大化电气公司

本文利用西门子公司的S7－200型PLC作为主控制系统，使用PLC自身所具备的逻辑运算和数据处理功能，通过输入/输出模块、A/D模块、D/A模块和编制PLC控制程序，实现了断路器电寿命实验的硬件系统和软件控制程序的设计。

PLC；电寿命；故障诊断

本文结合断路器电寿命试验，详细说明了真空断路器电寿命试验的PLC设计程序以及个人计算机与S7－200型PLC之间的串行通信。

1.断路器电寿命实验PLC程序的实现

电寿命试验的目的是考核产品在正常负载条件下能否耐久和可靠地工作至寿命终止为止。

断路器试验有两种类别:一种是配电用途的考核；另一种是用着直接启动电动机的考核。本试验按AC3—I类别使用。两种试验要求见下表:

表1 电寿命试验条件

AC3-I为起动电动机类别的电寿命试验的一种工作制

下面给出了实验主电路的示意图:

图1 实验主电路示意图

图中QF为被试断路器，QF1和QF2为辅助断路器。QF1首先接通QF通以Ue和6Ie，QF接通。这时，QF1断开，QF2接通，QF通以0.17Ue和Ie，QF断开。实验完成一个循环次数。

1.1 S7-200PLC的接线

图2中，SB为启动开关，QF1.1和QF2.1为辅助断路器的辅助触头，因此，I0.1和I0.2可以起到监控断路器通断的作用。K控制的是示波器的启动，K1和K2分别控制QF1和QF2，K3用来控制QF。HL1－5是用来提示线路的运行状态，分别是:示波器通，QF1接通，QF接通，QF2接通，报警灯亮。

该试验是以断路器型号NM6-125为被试电器，其额定电流为125A，额定电压为380V。该试验要求在分断过程中，加在触头两端的电压为额定工作电压的17%，其作用是模拟笼型异步电动机在运转中断开的实际情况。为满足这一要求特采用两个不同的电源供电:在试验过程中用两个陪试接触器KM1和KM2将电源从Ue切换至0.17Ue，其中KM1所承受的分断能量相当于试品的20倍以上，故选用额定电流为100A的交流接触器。

图2 S7－200PLC的接线图

图3 操作控制梯形图

由于短路器试验次数多，试验从开始到结束要持续较长时间，可能出现短路、过载、试品或电路中用于控制的电器触头熔焊等故障。主电路中的熔断器和断路器的复式脱扣器（瞬时脱扣器和热脱扣器）分别用作线路的短路和过载保护；而触头熔焊则可利用PLC内部定时器来够成保护，故不必另外采用时间继电器等外部电器。

电寿命试验的全过程需要一定的时间，在这段时间里电源电压不可能是恒定不波动的，所以试验电流的标称值应以相当于电压为Ue时之值，如测量时电压偏离Ue值，则可以换算得出。这个标称值的允许偏差为±5%，在试验全过程中无须在调整这一数据，全过程的电压允许偏差为±5%，电源频率允许在45Hz～62Hz。

1.2 操作控制的软件设计

根据断路器电寿命试验的要求，可画出用PLC实现控制的梯形图如图3所示。

图4 通信设置界面

2. 西门子系列PLC的通讯协议

在这里介绍一种简单的通信方式，采用的PPI连接方式。

首先，网络的连接，使用双绞线及网络连接器将网络内设备的RS－485口连接起来，连接一般为总线方式。其次，设置STEP7－Micro/WIN地址及波特率，操作如下:

(1) 在STEP7－Micro/WIN编程软件操作栏中点击通讯图标。

(2) 双击通讯设置图标。（图4）

(3) 在SetPG/Printerface对话框中点击属性按钮。

图5 设置PG/PC接口界面

(4) 为STEP7－Micro/WIN选择站地址。

(5) 为STEP7－Micro/WIN选择波特率。

图6 选择波特率界面

为S7－200设置波特率与站地址的方法与以上类似，可以在操作栏中点击系统块图标或者在命令菜单中选择View＞Component＞System Block，然后进行选择。值得注意的是，设置的地址及波特率需和应用程序一起下载到CPU中生效，设置时还应同时安排该站为主站或从站。

图7 S7－200设置波特率与站地址界面

3.小结

本篇所介绍的电寿命试验方法，在通过DCS组态之后，增强其可视化和操作性，改善人机交互环境。节省了人工，增加工作效率。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.17.048