基于PLC的变压器故障诊断控制系统设计

万传强 颜安

摘要：变压器故障诊断系统作为变压器主要的安全设备，对变压器故障诊断发挥着重要的作用。传统的变压器故障诊断操作复杂、可靠性差、效率低、操作复杂等缺点，而不同类型、不同用途的变压器在某些线路和设备的连接方式上是不同的，这就给员工在对变压器进行错误的性能分析和诊断出现误诊，检修难度较大，给工业生产带来了极大的不便和损失。针对这种情况采用PLC的控制方案对对变压器故障进行诊断。具有安全可靠性、诊断精度高及反应速度快的优点。变压器在供电系统中扮演着重要的角色，变压器出现故障会造成整个配电系统停止运转，只有保障变压器及时进行故障检测，排除故障，才能保障整个配电系统的稳定运行。本文主要分析了变压器常出现的几种故障和传感器在解决变压器问题的具体应用，对正常运行中的变压器采出数据并记录，对检测中的变压器参数进行比较分析从而确定具体故障。本文在分析变压器故障诊断系统功能的基础上，进行了硬件和软件两方面的设计。硬件方面，选用的可编程控制器系列为西门子S7-200，构造了实时监测故障系统。另一种是保护控制，具有如下诊断功能：温度过高、烟雾检测、噪声检测、油位过低检测、湿度过大检测，对提高变压器故障檢测的效率具有十分重要的意义。

关键词：传感器;PLC;人机界面;

1.引言

随着科技和社会不断进步，许多大型自动化生产企业崛地而起。大型企业在发展的同时，变压器故障的问题伴随而来。传统的变压器故障诊断操作复杂、可靠性差、效率低、操作复杂等缺点，而不同类型、不同用途的变压器在某些线路和设备的连接方式上是不同的，这就给员工在对变压器进行错误的性能分析和诊断出现误诊，检修难度较大，给工业生产带来了极大的不便和损失。针对这种情况采用PLC的控制方案对对变压器故障进行诊断。具有安全可靠性、诊断精度高及反应速度快的优点。本文设计一款基于PLC变压器故障诊断系统来解决此问题。

2.变压器故障诊断工作原理

基于工作环境的复杂性，本设计用PLC作为核心控制，结合传感器的特性能，系统加电按下启动按钮SB1后，程序初始化I/O通道，传感器模拟信号输入到扩展单元EM235中，PLC内部进行一系列的数据转换最后将转换后的数据结果输出声光报警器。然后返回主程序，进行实时故障诊断。由触摸屏进行显示实时状态当温度、烟雾、噪声、油位、湿度有一项越限时都会发出报警信号进行检修使其避免对变压器不可逆的损坏。然后依次读入温度、烟雾、噪声、油位、湿度信号，依照以上的顺序并行执行，循环以上步骤。

3.故障诊断系统设计方案

3.1控制系统整体结构图

3.2程序设计模拟图及过程

系统加电按下启动按钮SB1后，程序初始化I/O通道，传感器模拟信号输入到扩展单元EM235中，PLC内部进行一系列的数据转换最后将转换后的数据结果输出声光报警器。然后返回主程序，进行实时故障诊断。由触摸屏进行显示实时状态当温度、烟雾、噪声、油位、湿度有一项越限时都会发出报警信号进行检修使其避免对变压器不可逆的损坏。然后依次读入温度、烟雾、噪声、油位、湿度信号，依照以上的顺序并行执行，循环以上步骤。由上图部分程序图已温度程序为例可以看出本设计是对传感器采取信号的读取，经过模拟量输入模块的转换为数字量送入PLC。具体编程思路如下：因为一般传感器固定输出0-10V（可看成百分比）对应PLC模拟信号为32000，进行换算阈值，在PLC程序中设定固定参数在进行设置参数范围前必须要将变压器输入信号转换为和PLC内部当中可读取的数。最后进行固定阈值进行比较，若传感器当中的换算信号大于等于即：整数-双整数-浮点数-加减乘除-双整数-整数-比较指令，信号处理主要还是通过程序处理具体程序如图3-2所示，写出程序进行仿真当仿真写入温度大于等于85°C时Q1线圈闭合即声光报警器动作，程序仿真图如图3-3所示。其他传感器原理类似。

在本设计中温度传感器的测量范围为0～100℃，输入信号的数字量为0～32000。我们可以设置当温度大于等于85℃系统发出报警信号。通过计算：85/100=0.85。0.85*32000=27200（模拟信号）3.3程序设计模拟图及过程

本文采用S7-200编程工具软件。可用梯型图、指令表编程且，具有程序编辑、相关参数值设置、网络设置、监控、仿真调试、在线修改程序等功能，可以在PLC人机交互界面实现修改与运动执行器之间进行共享。

3.4变压机故障诊断系统的功能及优点

变压器故障诊断系统可应用于各种工作环境，采用PLC来控制变压器内部的多个传感器实现多种功能，如检测温度、烟雾、噪声、油位、湿度等功能。本文主要内容是设计了一个对变压器常出现的故障进行检测的系统。这个系统的基础是PLC，并且结合了变压器的故障特点。这个系统的优点很多，比如它能够让使用者简便快捷地关注着变压器的实事实情况，能够第一时间对变压器进行检修，增大变压器使用寿命。本诊断系统采用PLC标准模块，实现功能可靠、抗干扰能力强，工作环境相对恶劣，成功实现自动化工作。

4.结语

变压器故障诊断采用PLC控制多个传感器实现智能、高效、全自动化诊断目的，同时采用人机界面实时监测变压器故障，供电系统的构造相对比较复杂，设备的种类和数量也很多，因此只依靠人力进行监测和维护很难达到全部覆盖的效果，也不能及时发现变压器的故障问题。而将传感器使用到变压器当中就可以很好的解决这一问题，传感器可以实时的将变压器的各项数据传输给管理人员，同时可以实现变压器的在线监测，利用计算机信息技术对数据进行详细的分析，就可以智能化的对各变压器的运行状况进行统计。同时在变压器的故障诊断中，传感器也可以发挥自身的作用。传感器可以对变压器的各种故障具体情况进行实时的监测，在信息平台上对各种传感器故障检测情况进行统一的分析，及时发现变压器的故障问题和原因。

通过在线监测和直接检测，我们可以掌握设备的运行情况，因为我们试图在设备中实现操作系统问题，全面分析新的操作系统问题，控制设备的运行。解决操作系统问题，并纠正设备状态，制定合理的维护策略，并根据我们的实际建议执行这些策略，避免变压器因为未发现其中问题导致变压器损坏。随着传感器、计算机信息技术的快速发展，其应用途径也会越来越多，在变压器检测中使用传感器进行故障排除，可以提高工作效率的同时，解决变压器故障的问题。

参考文献

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