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S7—200PLC在变电站用交流配电盘上的应用

 摘要:介绍S7—200PLC在变电站用交流配电盘上的应用。重点阐述了该系统的组成,系统功能及特点;该系统自运行以来,各项功能正常,设备运行稳定,完全达到了设计要求。

关键字:S7-200PLC, 变电站, 配电盘

Application of S7-200 in transformer substation switchboard

Weil in

(Guiyang Nenghui Electric Equipment Co., Ltd, Guizhou, Guiyang)

Abstract: This paper introduces the application of S7—200PLC in transformer substation. The paper describes configuration of hardware, function and characteristics of system. The system’s every function work well, and devices operate steadily since system run into automatic operation, so it has reached the design requirement completely.

Key words: S7--200PLC, Transformer Substation, switchboard

贵阳市南供电局110kV观水变电站是贵阳市南明区的主要供电站,变电站用配电盘运行的稳定可靠性直接影响到向整个区大部分的生产、生活供电,原用的配电盘系统功能简单、自动化程度不高、控制方式落后,对供电局实现无人值守变电站和配网自动化带来很多不变,也不能时刻保证城区电网供电的电源质量。因此,2005年5月对该配电盘进行了设备改造,改造以西门子公司的S7—200PLC做控制中心,TP270做监控操作中心,其它配电设备和监测设备均采用国外知名厂家产品。

新的配电盘通过电压监测模块监测1、2号变电站站用变压器的供电情况,由PLC控制ATS开关(Automatic Transfer Switch)进行自动投切和互投操作,馈线监测模块将馈线装置的状态、动作及多种电能参数进行监控,确保变电站的各辅助系统稳定运行,所有装置的操作、运行情况和电能参数通过PLC在TP270上得以体现和记录,并通过RS-485或LAN将各种信号传送到供电调度中心和集控中心,以便及时进行供电调度和设备检修。

设备改造中使用了西门子公司的224XP-CPU、TP270人机界面、EM221数字量输入模块、EM222数字量输出模块和CP243-1以太网通讯模块。


                                                              图1 企业照片


                                                             图2系统结构图

名 称

型 号

数 量

备 注

PLC

224XP

1

AC/DC/R/Port×2

DI

EM221×8

4

DC24V

DO

EM221×8

2

DC24V

CP

243-1

1

HMI

TP270

1

10寸

电压监测模块

GKR-02

2

多功能监测模块

DIRIS AP

1

馈线开关状态监测模块

OF

40

DC24V

隔离开关

CD630A

2

ATS

MICRO

1

电动操作馈电开关

NS200A

2

馈电开关

NS125A

6

馈电开关

C65/63A

28

电源模块

24V/2.5A

1

编程软件

MicroWin4.0

1

编程软件

ProTools/Pro6.0

1

                                                               表1 系统配置表


                                                             图3应用中的画面

应用S7-200PLC升级过后的变电站站用配电盘(智能配电屏),改变了以前电能数据采集麻烦、运行方式单一、必须现场手动操作等问题,现在除了保留必须的手动操作方式外,根据运行方式PLC能控制ATS开关任意切换在电源I或II上运行,当运行电源进线失压时,另一电源进线能可靠自投或恢复,同时可进行远程操作,解决了目前ATS产品控制投切不准确,操作方式单一和远程控制的问题。改造以前的配电盘上有着各种电能仪表,现在只需一块多功能仪表就能完成电压、电流、频率、有功功率、无功功率等各种电能参数的监测、采集和数据分析,还有谐波分析、模拟量和报警输出等功能。站用配电屏还能监控每一馈电回路的电流和工作状态,整个配电盘的任何一个动作、操作和故障报警都及时显示并储存在TP270上,通过MODBUS总线可以把这些数据传到附近的控制中心,也可以通过以太网将数据传到数公里之外的调度中心,以便于进行更好的运行维护和管理。

在设计过程中最大的问题就是如何将智能仪表的数据通过S7-200PLC读到TP270上。本系统中的智能仪表用的是MODBUS_RUT协议,只能做从站使用,也就是说S7-200PLC必须做主站去读取仪表的数据,在现行的资料中只有S7--200PLC做MODBUS从站的资料,要S7-200PLC做主站就只有自己编写用自由口做MODBUS主站的程序,由于仪表提供的数据较多且数据地址分散,再加上要求每秒刷新一次,还要做数据的CRC校验,编写这样的通讯程序是有一定难度的,如果逐一地址的编写程序,那么程序就会过长,会影响总循环时间,不但做不到1秒钟刷新一次,可能还会引起端口发送、接收冲突和CRC校验出错,经过反复的研究实验,最后在程序中采用了用计数器来轮询地址的方法,从而减少了程序量和总循环时间。部分程序如下:(OB1主要功能为初始化端口为自由口,初始化发送和接收的数据格式,设定轮询时间,轮询和中断连接;SBR5和SBR6做发送和接收数据的CRC校验,CRC检验主要通过字节异或循环,移位循环和公式异或做发送数据的CRC校验;中断1为接收数据;中断2对接收CRC校验结果验证)

OB1

LD     SM0.1                       初始化端口

MOVB   16#09, SMB30

MOVB   16#9C, SMB87

MOVW   +150, SMW92

MOVW   +0, SMW90

MOVB   50, SMB94

LD     SM0.1                     初始化发送数据

MOVB   16#08, VB2100

MOVB   16#05, VB2101

MOVB   16#03, VB2102

MOVB   16#03, VB2103

MOVB   16#0, VB2104

MOVB   16#0, VB2105

MOVB   16#02, VB2106

LD     SM0.1                   初始化接收数据

MOVB   16#09, VB1200

MOVB   16#05, VB1201

MOVB   16#03, VB1202

MOVB   16#04, VB1203

LD     SM0.0                     设定轮询时间

AN     T96

TON    T32, +150

LD     SM0.0

A         T32

TON    T96, +150

LD     T32

EU

LD     C1

CTU    C1, 16#10

LD     SM0.0

AW=    16#0, C1

EU

MOVW   16#0300, VW2103            发送轮询数据

CALL   CRC:SBR5

XMT    VB2100, 0

LD     SM0.0

AW=    16#1, C1

EU

MOVW   16#0302, VW2103

CALL   CRC:SBR5

XMT    VB2100, 0

LD     SM0.0

AW=    16#02, C1

EU

MOVW   16#0304, VW2103

CALL   CRC:SBR5

XMT    VB2100, 0 …… ……

LD     SM0.7                      中断连接

ATCH   INT_0:INT0, 9

ATCH   INT_1:INT1, 23

ENI

SRB6(SBR5同SBR6)

LD     Always_On:SM0.0       读出数据长度 ,初始化CRC字

MOVB   VB1200, VB1301

MOVW   VW1300, VW1302

-I     16#02, VW1302

MOVW   16#FFFF, VW1306

MOVD   &VB1200, VD1400

FOR    VW1304, 16#1, VW1302

LD     Always_On:SM0.0           字节异或循环

+D     16#1, VD1400

MOVB   *VD1400, VB1410

XORB   VB1410, VB1307

FOR    VW1310, 16#1, 16#08

LD     Always_On:SM0.0           移位循环

MOVW   VW1306, VW1420

SRW    VW1306, 1

LD     SM1.1   公式异或

 XORW   16#A001, VW1306

NEXT

NEXT

LD     Always_On:SM0.0 CRC16字传递

MOVB   VB1307, VB1100

MOVB   VB1306, VB1101

INT1

LD     Always_On:SM0.0

RCV    VB2200, 0

INT2

LD     SM86.7

O      SM86.6

O      SM86.0

CRETI

LD     Always_On:SM0.0

MOVD   VD2204, VD1204

LD     Always_On:SM0.0

CALL   CRC16:SBR6

LDW<>  VW1100, VW2208

CRETI LDW=   16#0, C1

MOVD   VD2204, VD2500

LDW=   16#1, C1

MOVD   VD2204, VD2504 …… ……

经过改造的设备自2005年7月运行以来,系统稳定、功能强大、操作简单,赢得了用户的一致好评,为变电站的无人值守和变电站的安全运行提供了有利保障。