1、0畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）二一二年六月三日題 目基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 系 （院）自動(dòng)化系專 業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)班 級(jí)2009 級(jí) 2 班學(xué)生姓名 孫鳳寶 曹成帥 李廣斌學(xué) 號(hào) 2009022384 2009022390 2009022427 2009022410指導(dǎo)教師張寶國(guó)職 稱副教授濱州學(xué)院專科論文 1目目 錄錄摘要摘要2ABSTRACTABSTRACT3緒論緒論4第第 1 1 章章 基于基于 PLCPLC 雙電源開(kāi)關(guān)總體方案設(shè)計(jì)雙電源開(kāi)關(guān)總體方案設(shè)計(jì)51.1 總體方案的確定5第第 2 2 章基于章基于 PLCPLC 雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)72.1 電氣控制方案

2、設(shè)102.2 特殊功能模塊的選擇102.2.1 技術(shù)參數(shù)102.3 I/O 口設(shè)計(jì)10第第 3 3 章章 基于基于 PLCPLC 雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)113.1 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要步驟113.2 流程圖設(shè)計(jì)113.3 梯形圖設(shè)計(jì)123.4 PLC 程序語(yǔ)句表13第第 4 4 章章 結(jié)論結(jié)論14參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)14致謝致謝14濱州學(xué)院?？普撐?2基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)摘要隨著人們對(duì)供電的可靠性要求越來(lái)越高，所以很多場(chǎng)合需要用兩路電源來(lái)保證供電的可靠性，這就需要一種雙電源切換器在兩路電源之間進(jìn)行智能可靠的切換 可編程控制器(PLC)對(duì)解決這類問(wèn)題具有

3、獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在電氣自動(dòng)化方面具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力。與傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)相比較，可編程控制器(PLC)的優(yōu)勢(shì)在于：體積小型化、高度集成，同時(shí)還有數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通訊功能。PLC 作為新一代的工業(yè)控制裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能全面、可靠性高。本課題是基于可編程控制器的雙電源開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，用以實(shí)現(xiàn)雙電源開(kāi)關(guān)的自投自復(fù)，缺相和欠壓保護(hù)，使之可以適應(yīng)用電要求較高企業(yè)的需求。本文分析了基于 PLC 的雙電源開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)方法，主要闡述了系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：雙電源、可編程邏輯控制器PLC、啟動(dòng)條件、閉鎖條件濱州學(xué)院專科論文 3PLC-based design of dual-

4、power switch ABSTRACTIn order to make equipment not be damaged and guarantee the smooth progress of the production process, it is required that the power cannot break in the operation of equipment. Therefore, when the line occur faults, it is not only to have backup power, but also can be putting in

5、to used timely.The success to put into the backup power automatically can make the equipments continue to work in time. Also it can eliminate the running personnels manual operation in the operation of inaccurate or wrong moves, reduce the running personnels strength of the labor, raise the labor pr

6、oductivity, guarantee the power users the safety, reliability and continuity.This paper introduces a scheme of programmable logic controller PLC in putting into the backup power automatically. PLC gather the first equipment the normal operation of state signal as launce conditions and closed conditi

7、ons of putting into the backup power automatically and through programming to achieve different functions to adapt to different operating manner. Compared with the relay consistence of putting into the backup power automatically device, this scheme has advantages of high reliability, simple wiring,

8、control flexibility, convenience debugging, small investment and so on. Therefore, the programmable logic controller is widely used in the field of power system automation.Key words: put into the backup power automatically; PLC programmable logic controller; launce conditions; closed conditions濱州學(xué)院專

9、科論文 4緒論 雙電源切換控制主要用于三相交流(380V220V 3N 50Hz)供配電控制。這類電源切換控制多數(shù)采用繼電器邏輯控制電路實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)是：其輸入有兩路供電電源 A 和 B 對(duì)負(fù)載供電。正常工作時(shí)，只電源 A 對(duì)負(fù)載供電，電源 B 作為備用電源；當(dāng)電源 A 發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)能快速切斷故障電源 A，接通備用電源 B。由此存在的問(wèn)題是：(1)無(wú)缺相保護(hù)功能。當(dāng)發(fā)生一相或兩相缺相時(shí)，由于控制系統(tǒng)沒(méi)有缺相檢測(cè)和保護(hù)切換措施，造成缺相的故障電源不能正常切斷，正常供電電源不能及時(shí)投入，又沒(méi)有相應(yīng)的信號(hào)提示，這樣會(huì)導(dǎo)致負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間缺相運(yùn)行，造成機(jī)械損壞甚至更嚴(yán)重的后果。(2)故障電源恢復(fù)正常時(shí)

10、，系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行反切換，要靠人工操作反切換到正常工作狀態(tài)。(3)由于采用繼電器邏輯控制電路實(shí)現(xiàn)，器件和電路的故障率高。采用 PLC 控制時(shí)，其缺相保護(hù)主要采取的技術(shù)方案是：設(shè)置有三相缺相檢測(cè)信號(hào)回路，該三相缺相檢測(cè)信號(hào)回路直接取自于三相電源的主回路，即用中間繼電器分別接于電源主回路 A 和 B 的 U 相、V 相和 W 相單相回路中，中間繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)分別作為 PLC 的輸入信號(hào)，即作為編制 PLC 的 A 和 B 三相缺相檢測(cè)邏輯控制程序時(shí)的輸入條件。其次，利用 PLC 的特殊功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電壓的精確的檢測(cè)，從而又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的欠壓和過(guò)壓檢測(cè)。濱州學(xué)院?？普撐?5第一章 基于

11、PLC 雙電源開(kāi)關(guān)總體方案設(shè)計(jì)1.11.1 總體方案的確定總體方案的確定 在基于 PLC 的雙電源開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，必須只能有一個(gè)電源與負(fù)載接通，且在一路電源故障時(shí)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。又由于在重要的會(huì)議室、機(jī)場(chǎng)、賓館等緊急供電場(chǎng)所，各用電設(shè)備的總功率較大，必須使用發(fā)電機(jī)設(shè)備供電。那么根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)方案如下圖 1.1 所示：圖圖 1.11.1 總體方案框圖總體方案框圖在圖 1.1 中， A 為主電源，B 為備用電源，分別與 PLC 連接，作為 PLC 輸入檢測(cè)信號(hào)。首先進(jìn)行主電源 A 的輸入檢測(cè)，當(dāng) PLC 檢測(cè) A 無(wú)任意相缺相時(shí)，相應(yīng)的邏輯開(kāi)關(guān)會(huì)閉合，使 FX2N-4A/D 接受經(jīng)過(guò)

12、PLC 基本單元檢測(cè)后傳過(guò)來(lái)的無(wú)缺相的電壓信號(hào)，則隨后進(jìn)行 A 電源的三相回路欠壓檢測(cè)，如果此時(shí)主電源 A 良好的話，相應(yīng)濱州學(xué)院專科論文 6的狀態(tài)指示燈會(huì)亮，說(shuō)明此刻主電源狀態(tài)良好，同時(shí)主電源與負(fù)載接通。在主電源A 出現(xiàn)故障后（即主電源 A 出現(xiàn)缺相或者欠壓時(shí)） ，此時(shí)會(huì)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，使備用電源 B 啟動(dòng)，同時(shí)主電源會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)。備用電源 B 啟動(dòng)后，同樣要進(jìn)行三相回路的缺相檢測(cè)和欠壓檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程同 A。檢測(cè)無(wú)故障后，隨即實(shí)現(xiàn)備用電源與負(fù)載的接通。濱州學(xué)院?？普撐?7第二章 基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.12.1 電氣控制方案設(shè)計(jì)電氣控制方案設(shè)計(jì)電氣控制過(guò)程分析：根據(jù)總體方案框圖

13、，設(shè)計(jì)電氣控制方案如圖 1.2、圖1.3、圖 1.4、圖 1.5 所示。又如圖 1.2 的電氣控制過(guò)程圖中，KA1,KA2,KA3 分別作為主電源 A 的三相檢測(cè)（如圖 1.2 所示） ，有且當(dāng) KA1,KA2,KA3 線圈同時(shí)得電時(shí)（即無(wú)任意相缺相） ，才會(huì)驅(qū)動(dòng) KM3 線圈，使動(dòng)和觸點(diǎn) KM3 閉合，從而進(jìn)行 A 的三相欠壓檢測(cè)（如圖 1.5 所示） 。又當(dāng)三相欠壓檢測(cè)后，電壓在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)KA4,使觸點(diǎn) KA4 閉合，此時(shí)主電源狀態(tài)顯示燈 HL1 亮，說(shuō)明此時(shí) A 電源狀態(tài)良好，同時(shí)驅(qū)動(dòng) KA5 線圈，使動(dòng)合觸點(diǎn) KA5 閉合，允許 A 電源的投入使用。而后 KA5 閉合時(shí)，使 K

14、M1 得電，負(fù)載與電源 A 接通。其次，主電源輸入檢測(cè)回路（圖 1.2）中的常閉觸點(diǎn) KA5 分別與發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路（圖 1.3）中的延時(shí)繼電器線圈和備用電源檢測(cè)回路（圖 1.4）中的三相檢測(cè)回路相連接。目的是，如果主電源 A 狀態(tài)良好的話，那么常閉觸點(diǎn) KA5 會(huì)得電斷開(kāi)，同時(shí)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路（圖 1.4）中的延時(shí)繼電器線圈便不會(huì)得電，則不會(huì)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)；同時(shí)在備用電源檢測(cè)回路（圖1.5）中的三相檢測(cè)回路中，也會(huì)由于 KA5 的作用，不會(huì)進(jìn)行備用電源的輸入檢測(cè)，避免備用電源的誤動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的連鎖保護(hù)作用。濱州學(xué)院專科論文 8圖圖 1.21.2 主電源檢測(cè)回路主電源檢測(cè)回路 在如圖

15、1.3 所示的發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路中，在主電源故障后，由于在主電源檢測(cè)回路中的 KA5 不能得電，KA5 常閉觸點(diǎn)不能斷開(kāi)，所以延時(shí)繼電器線圈會(huì)得電延時(shí)閉合。在這里延時(shí)繼電器的作用是防止在主電源電壓波動(dòng)的情況下，發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)的動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。在延時(shí)時(shí)間到了以后，即確認(rèn)主電源故障無(wú)誤，延時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)。圖1.31.3 發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路濱州學(xué)院?？普撐?9 圖 1.4 所示的備用電源檢測(cè)回路，KA6,KA7,KA8 分別作為備用電源 B 的三相檢測(cè)時(shí)，有且當(dāng) KA6,KA7,KA8 線圈同時(shí)得電時(shí)（即無(wú)任意相缺相） ，才會(huì)驅(qū)動(dòng) KM4 線圈，使動(dòng)合

16、觸點(diǎn) KM4 閉合，從而進(jìn)行 B 的三相欠壓檢測(cè)（如圖 1.5 所示） 。又當(dāng)三相欠壓檢測(cè)模塊 FX2N-4A/D 檢測(cè)到電壓在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，驅(qū)動(dòng) KA9,使觸點(diǎn) KA9 閉合，此時(shí)備用電源 B 狀態(tài)顯示燈 HL2 亮，說(shuō)明此時(shí) B 電源狀態(tài)良好，同時(shí)驅(qū)動(dòng) KA10 線圈，使動(dòng)觸點(diǎn) KA10 閉合，允許 B 電源的投入使用。 圖圖 1.41.4 備用電源檢測(cè)回路備用電源檢測(cè)回路 濱州學(xué)院專科論文 10圖圖 1.51.5 電源欠壓檢測(cè)控制電源欠壓檢測(cè)控制2.22.2 特殊功能模塊的選擇特殊功能模塊的選擇2.2.12.2.1 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)因?yàn)橐獙?duì)三相電源的三線檢測(cè)，所以選用帶 4 點(diǎn)模擬量輸入

17、的模數(shù)轉(zhuǎn)換特殊功能模塊 FX2N-4A/D。2.32.3 I/OI/O 口設(shè)計(jì)口設(shè)計(jì) 地址元件注釋X0KA1主電源 U1 相輸入檢測(cè)X1KA2主電源 V1 相輸入檢測(cè)X2KA3主電源 W1 相輸入檢測(cè)X3KA6備用電源 U2 相輸入檢測(cè) X4KA7備用電源 V2 相輸入檢測(cè)X5KA8備用電源 W2 相輸入檢測(cè)Y0KM3主電源 A 欠壓與過(guò)壓檢測(cè)Y1KA5主電源 A 工作正常Y2KM1主電源 A 投入工作濱州學(xué)院專科論文 11Y3KM4備用電源 B 欠壓與過(guò)壓檢測(cè)Y4KA10備用電源 B 工作正常Y5KM2備用電源 B 投入工作表表 2.12.1 I/OI/O 口地址表口地址表控制 (工作)狀態(tài)

18、說(shuō)明：正常工作時(shí)，對(duì)于 A 電源，成立的條件是，三相任意相無(wú)缺相現(xiàn)象，同時(shí)電壓的范圍在指定的工作電壓范圍之內(nèi)，此時(shí)狀態(tài)指示燈 HL1亮，在此情況下，即使電源 B 狀態(tài)良好，也會(huì)因?yàn)?B 電源控制回路動(dòng)斷觸點(diǎn) KM1 的作用使 B 電源不會(huì)投入使用。又如果 A 電源出現(xiàn)故障的話，在 A 電源控制回路的KM1 線圈則不會(huì)得電，那么連接在 B 控制回路的動(dòng)斷觸點(diǎn) KM1 不會(huì)動(dòng)作，使 B 投入使用。此后，如果 A 電源恢復(fù)正常的話，A 電源控制回路 KM1 線圈得電，使電源 B斷開(kāi)，如此循環(huán)。第三章 基于 PLC 雙電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.13.1 PLCPLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要步驟控制系統(tǒng)

19、程序設(shè)計(jì)主要步驟 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)步驟主要可以分為五個(gè)步驟，分別為： （1）對(duì)于較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)可省去這一步。 （2）設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（3）根據(jù)梯形圖編制語(yǔ)句表和程序清單。（4）用程序編程器鍵入到 PLC 得用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。（5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。3.23.2 程序圖設(shè)計(jì)程序圖設(shè)計(jì)主電源檢測(cè)過(guò)程：PLC 初始化判斷主電源 A 輸入是否缺相無(wú)缺相則進(jìn)行主電源 A 的過(guò)壓與欠壓檢測(cè)主電源

20、狀態(tài)良好主電源投入使用與負(fù)載接通。備用電濱州學(xué)院專科論文 12源的檢測(cè)過(guò)程：A 有缺相或有過(guò)壓與欠壓現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)延時(shí)后確認(rèn)無(wú)誤，起動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行備用電源 B 的缺相檢測(cè)進(jìn)行備用電源 B 的過(guò)壓與欠壓檢測(cè)備用電源狀態(tài)良好備用電源投入使用，與負(fù)載接通。相應(yīng)控制流程圖如下所示：圖圖 3.13.1 3.33.3 形圖設(shè)計(jì)形圖設(shè)計(jì) 濱州學(xué)院?？普撐?13圖圖 3.23.2三相缺相檢測(cè)采樣信號(hào)回路中，作為 U1 和 U2 的三相缺相檢測(cè)的開(kāi)關(guān)量采樣信號(hào) 的 KA1-KA3 和 KA6-KA8，其常開(kāi)觸點(diǎn)分別作用于 PLC 的輸入端的 XO-X2、X3-X5。在 PLC 梯形圖程序中，輔助繼電器 Y0 作為三相

21、電源 U1 的三相缺相檢測(cè)，其接通條件為常開(kāi)輸入 XO、X1 和 X2 的“與”邏輯 ；同理，內(nèi)部中間繼電器 Y3 作為三相電源 U2 的三相缺相檢測(cè)，其接通條件為常開(kāi)輸入 X3、X4 和 X5 的 “與”濱州學(xué)院?？普撐?14邏輯。3.43.4 PLCPLC 程序語(yǔ)句表程序語(yǔ)句表LD X0AND X1AND X2OUT Y0LD Y0TO KO KO H300D K1FROM KO K5 D0 K3CMP K1500 DO M0CMP K1500 D1 M3CMP K1500 D2 M6ANI M0ANI M3 LD Y3 ANI M6 TO KO KO H300D K1 FROM KO K

22、5 D0 K3 CMP K1500 DO M9 CMP K1500 D1 M12 CMP K1500 D2 M15 LD M9 AND M12 AND M15 OUT Y4 LD Y4LD M0 ANI Y2 AND M3 OUT Y5AND M6 OUT Y1 LD Y1OUT Y2LD X3AND X4AND X5OUT Y3 第四章結(jié)論第四章結(jié)論濱州學(xué)院?？普撐?15在老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的努力下我們終于完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)。我們從實(shí)際出發(fā)解決了工廠醫(yī)院等無(wú)法斷電地區(qū)的雙電源供電的問(wèn)題。首先我們找準(zhǔn)問(wèn)題的切入點(diǎn)，在我國(guó)雙電源供電大多靠人工實(shí)現(xiàn)還處去斷電以后人工啟動(dòng)備用電源。這樣不僅妨礙生產(chǎn)甚

23、至由于送電不及時(shí)導(dǎo)致巨大的安全生產(chǎn)責(zé)任事故。而我們研發(fā)的自動(dòng)雙電源開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)停電瞬時(shí)供電提高了供電效率從而保障了生產(chǎn)的需要，最大限度的減少事故的發(fā)生。在研發(fā)過(guò)程中我們通過(guò)查閱資料向老師請(qǐng)教解決了很多我們?cè)跁?shū)本中無(wú)法學(xué)到問(wèn)題。通過(guò)此次研究是我們的業(yè)務(wù)能力有了很大的提高為我們?cè)谝院蟮墓ぷ鞣e累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)：1 祝軍.一種簡(jiǎn)單易行的備用電源自投裝置.繼電器：1999，27（1）：54-57.2 林宗漢，吳獻(xiàn)如.備用電源自投裝置在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用.福建電力與電工：1996， 16（1）：49-51.3 林宗漢，吳獻(xiàn)如.備用電源自投裝置的應(yīng)用.電力建設(shè)：1996，2（5）22-23.4 韓艷. 雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(ATSE)的發(fā)展J. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè), 2012,(05) . 5 魏愛(ài)成. 淺談雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的應(yīng)用J. 山西電子技術(shù), 2010,(03) . 6 殷炳忠. 智能型雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)J. 電氣制造,