可编程控制器在高压开关中的设计

杨雪蕾

(西安西电开关电气有限公司，陕西 西安 710077)

1 概述

随着PLC功能的不断提高和完善，几乎可以完成工业控制领域的所有任务。PLC具有通用性好、功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小、易于维护、耐恶劣环境等优点，目前已被广泛地应用于工业的各个领域。

110 kV GIS变电站的主要设备之一。要保证PLC在GIS的二次回路中正常工作，PLC在GIS二次回路中硬件、软件设计十分重要。要求PLC在GIS硬件输入/输出电路设计准确，软件程序精确，安全实现GIS设备控制、联锁、通信。

2 硬件设计

从硬件结构看，PLC由CPU、存储器、输入输出接口、电源等组成，见图1。

图1 PLC结构框图

图2为 PLC的开关量输入输出通过电缆和GIS各间隔就地控制柜连接，如图中箭头实线所示。通过电缆连接将GIS中各个设备状态及操作命令输入给PLC，另外在PLC开关量输出时，启动GIS设备动作。

图2中各间隔的CPU基板之间、PLC控制柜与主控室之间的数据传输与通信用网线连接，虚线所示。通过网线连接使得各个间隔的信息共享，实现数字化通信。

2.1 输入电路设计

PLC的输入主要有开关量输入和模拟量输入两种。在GIS设备中PLC输入主要有就地分合命令，远方分合命令，机构位置等。其中远方分合命令是通过继电器RELAYa来完成的，继电器RELAYa的启动电源在远方操作命令的回路中，接点在本回路PLC输入回路中，执行远方命令的输入。

图3 输入电路框图

2.2 输出电路设计

PLC的输出信号可以是开关量，也可以是模拟量。在GIS控制中采用开关量和模拟量同时输出的方式。

开关量输出用于连接继电器、接触器、电磁阀线圈等，是PLC的主要输出，是连接PLC与控制设备的桥梁。图4为PLC开关量输出模块外部电路框架。若输出条件满足，PLC输出命令后，PLC输出回路导通，继电器B带电启动继电器B，同时的RELAYb的接点接通，启动GIS控制回路。

模拟量输出是将输出的数字量转换成外部设备可接收的模拟量。CLP控制GIS设计中是通过网线实现各间隔PLC数字量通信、信息共享及与主控室通信。

图4 输出电路框图

3 软件设计

PLC在GIS控制回路中的设计软件主程序流程图见图5。

图5 主程序流程图

从程序开始，先判断是否为就地位置，如果就地位置，判断是否有就地合闸或者就地分闸命令。采用的就地－远方转换开关只有就地和远方两个位置。如果不在就地位置，就在远方位置，同理判断是否有远方合闸或者远方分闸命令。在同一个时间内，就地位置和远方位置只能选择一个，合闸命令和分闸命令也只能有一个进行操作。因此，就地合命令、就地分命令、远方合命令、远方分命令只有一个命令执行下去。执行下来的命令再判断是否满足软件联锁条件。如果满足软件联锁，PLC就输出分闸或者合闸的信号。

4 调试

在设计完成后，需要进行调试。首先对程序进行仿真调试，见图6。在仿真调试成功后，进行与GIS设备连接调试。通过调试证明，设计满足要求，实现了110 kV GIS控制、联锁、通信功能。

图6 程序仿真调试

5 总结

本文介绍了PLC在110 kV GIS 控制回路中的设计，通过调试证明，设计满足要求，PLC实现了110 kV GIS控制、联锁、通信功能。希望本文能给需要的人员以帮助，共同探讨，在今后的设计工作中得到更多的总结。

[1]漆汉宏．PLC电气控制技术[M]．北京：机械工业出版社，2012．

[2]封孝辉，王长利．现代电气控制及PLC应用技术[M]．北京：国防工业出版社，2013．

[3]何献忠．电气控制与PLC应用技术[M]．北京：化学工业出版社，2014．

[4]黄永红．电气控制与PLC应用技术[M]．北京：机械工业出版社，2011．

[5]邹金慧，祝晓红，车国霖．电气控制与PLC实训教程[M]．北京：清华大学出版社，2012．

[6]李宁．电气控制与PLC应用技术[M]．北京：北京理工大学出版社，2011．

[7]华满香，刘小春．电气控制与PLC应用[M]．北京：人民邮电出版社，2012．

[8]梅丽凤．电气控制与PLC应用技术[M]．北京：机械工业出版社，2011．

[9]王仁详．现代电气控制与PLC应用教程[M]．北京：机械工业出版社，2014．

[10]刘长青．电气控制与PLC应用技术[M]．北京：科学出版社，2008．

[11]李兰忖，曹金娟．电气控制与PLC[M]．北京：清华大学出版社，2012．

[12]常文平．电气控制与PLC原理及应用[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2012．