貴陽(yáng)市南供電局110kV觀水變電站是貴陽(yáng)市南明區(qū)的主要供電站，變電站用配電盤(pán)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性直接影響到向整個(gè)區(qū)大部分的生產(chǎn),、生活供電,，原用的配電盤(pán)系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度不高,、控制方式落后,，對(duì)供電局實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守變電站和配網(wǎng)自動(dòng)化帶來(lái)很多不變，也不能時(shí)刻保證城區(qū)電網(wǎng)供電的電源質(zhì)量,。因此,，2005年5月對(duì)該配電盤(pán)進(jìn)行了設(shè)備改造，改造以西門(mén)子公司的S7—200PLC做控制中心,，TP270做監(jiān)控操作中心,，其它配電設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備均采用國(guó)外知名廠家產(chǎn)品。
新的配電盤(pán)通過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)1,、2號(hào)變電站站用變壓器的供電情況,，由PLC控制ATS開(kāi)關(guān)（Automatic Transfer Switch）進(jìn)行自動(dòng)投切和互投操作，饋線(xiàn)監(jiān)測(cè)模塊將饋線(xiàn)裝置的狀態(tài),、動(dòng)作及多種電能參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控,，確保變電站的各輔助系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，所有裝置的操作,、運(yùn)行情況和電能參數(shù)通過(guò)PLC在TP270上得以體現(xiàn)和記錄,，并通過(guò)RS-485或LAN將各種信號(hào)傳送到供電調(diào)度中心和集控中心，以便及時(shí)進(jìn)行供電調(diào)度和設(shè)備檢修,。
設(shè)備改造中使用了西門(mén)子公司的224XP-CPU,、TP270人機(jī)界面、EM221數(shù)字量輸入模塊,、EM222數(shù)字量輸出模塊和CP243-1以太網(wǎng)通訊模塊,。
圖1 企業(yè)照片
圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
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名 稱(chēng) |
型 號(hào) |
數(shù) 量 |
備 注 |
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PLC |
224XP |
1 |
AC/DC/R/Port×2 |
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DI |
EM221×8 |
4 |
DC24V |
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DO |
EM222×8 |
2 |
DC24V |
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CP |
243-1 |
1 |
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HMI |
TP270 |
1 |
10寸 |
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電壓監(jiān)測(cè)模塊 |
GKR-02 |
2 |
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多功能監(jiān)測(cè)模塊 |
DIRIS AP |
1 |
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饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊 |
OF |
40 |
DC24V |
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隔離開(kāi)關(guān) |
CD630A |
2 |
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ATS |
MICRO |
1 |
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電動(dòng)操作饋電開(kāi)關(guān) |
NS200A |
2 |
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饋電開(kāi)關(guān) |
NS125A |
6 |
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饋電開(kāi)關(guān) |
C65/63A |
28 |
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電源模塊 |
24V/2.5A |
1 |
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編程軟件 |
MicroWin4.0 |
1 |
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編程軟件 |
ProTools/Pro6.0 |
1 |
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表1 系統(tǒng)配置表
圖3應(yīng)用中的畫(huà)面
應(yīng)用S7-200PLC升級(jí)過(guò)后的變電站站用配電盤(pán)（智能配電屏），改變了以前電能數(shù)據(jù)采集麻煩,、運(yùn)行方式單一,、必須現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作等問(wèn)題,，現(xiàn)在除了保留必須的手動(dòng)操作方式外，根據(jù)運(yùn)行方式PLC能控制ATS開(kāi)關(guān)任意切換在電源I或II上運(yùn)行,，當(dāng)運(yùn)行電源進(jìn)線(xiàn)失壓時(shí),，另一電源進(jìn)線(xiàn)能可靠自投或恢復(fù)，同時(shí)可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作,，解決了目前ATS產(chǎn)品控制投切不準(zhǔn)確，操作方式單一和遠(yuǎn)程控制的問(wèn)題,。改造以前的配電盤(pán)上有著各種電能儀表,，現(xiàn)在只需一塊多功能儀表就能完成電壓、電流,、頻率,、有功功率、無(wú)功功率等各種電能參數(shù)的監(jiān)測(cè),、采集和數(shù)據(jù)分析,，還有諧波分析、模擬量和報(bào)警輸出等功能,。站用配電屏還能監(jiān)控每一饋電回路的電流和工作狀態(tài),，整個(gè)配電盤(pán)的任何一個(gè)動(dòng)作、操作和故障報(bào)警都及時(shí)顯示并儲(chǔ)存在TP270上,，通過(guò)MODBUS總線(xiàn)可以把這些數(shù)據(jù)傳到附近的控制中心,，也可以通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳到數(shù)公里之外的調(diào)度中心，以便于進(jìn)行更好的運(yùn)行維護(hù)和管理,。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中最大的問(wèn)題就是如何將智能儀表的數(shù)據(jù)通過(guò)S7-200PLC讀到TP270上,。本系統(tǒng)中的智能儀表用的是MODBUS_RUT協(xié)議，只能做從站使用,，也就是說(shuō)S7-200PLC必須做主站去讀取儀表的數(shù)據(jù),，在現(xiàn)行的資料中只有S7--200PLC做MODBUS從站的資料，要S7-200PLC做主站就只有自己編寫(xiě)用自由口做MODBUS主站的程序,，由于儀表提供的數(shù)據(jù)較多且數(shù)據(jù)地址分散,，再加上要求每秒刷新一次，還要做數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn),，編寫(xiě)這樣的通訊程序是有一定難度的,，如果逐一地址的編寫(xiě)程序，那么程序就會(huì)過(guò)長(zhǎng),，會(huì)影響總循環(huán)時(shí)間,，不但做不到1秒鐘刷新一次，可能還會(huì)引起端口發(fā)送,、接收沖突和CRC校驗(yàn)出錯(cuò),，經(jīng)過(guò)反復(fù)的研究實(shí)驗(yàn),，最后在程序中采用了用計(jì)數(shù)器來(lái)輪詢(xún)地址的方法，從而減少了程序量和總循環(huán)時(shí)間,。部分程序如下：（OB1主要功能為初始化端口為自由口,，初始化發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)格式，設(shè)定輪詢(xún)時(shí)間,，輪詢(xún)和中斷連接,；SBR5和SBR6做發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)，CRC檢驗(yàn)主要通過(guò)字節(jié)異或循環(huán),，移位循環(huán)和公式異或做發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)；中斷1為接收數(shù)據(jù),；中斷2對(duì)接收CRC校驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證）
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 初始化發(fā)送數(shù)據(jù)
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 初始化接收數(shù)據(jù)
MOVB 16#09, VB1200
MOVB 16#05, VB1201
MOVB 16#03, VB1202
MOVB 16#04, VB1203
LD SM0.0 設(shè)定輪詢(xún)時(shí)間
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 發(fā)送輪詢(xún)數(shù)據(jù)
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 中斷連接
ATCH INT_0:INT0, 9
ATCH INT_1:INT1, 23
ENI
SRB6(SBR5同SBR6)
LD Always_On:SM0.0 讀出數(shù)據(jù)長(zhǎng)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 字節(jié)異或循環(huán)
+D 16#1, VD1400
MOVB *VD1400, VB1410
XORB VB1410, VB1307
FOR VW1310, 16#1, 16#08
LD Always_On:SM0.0 移位循環(huán)
MOVW VW1306, VW1420
SRW VW1306, 1
LD SM1.1 公式異或
XORW 16#A001, VW1306
NEXT
NEXT
LD Always_On:SM0.0 CRC16字傳遞
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
…… ……
經(jīng)過(guò)改造的設(shè)備自2005年7月運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)穩(wěn)定,、功能強(qiáng)大,、操作簡(jiǎn)單，贏得了用戶(hù)的一致好評(píng),，為變電站的無(wú)人值守和變電站的安全運(yùn)行提供了有利保障,。