關(guān)鍵字:S7-200PLC, 變電站, 配電盤

Abstract: This paper introduces the application of S7—200PLC in transbbbber 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 complebbby.

Key words: S7——200PLC, Transbbbber Substation, switchboard

    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)該配電盤進(jìn)行了設(shè)備改造，改造以西門子公司的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，饋線監(jiān)測(cè)模塊將饋線裝置的狀態(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

名 稱	型 號(hào)	數(shù) 量	備 注
PLC	224XP	1	AC/DC/R/Port×2
DI	EM221×8	4	DC24V
DO	EM222×8	2	DC24V
CP	243-1	1
HMI	TP270	1	10寸
電壓監(jiān)測(cè)模塊	GKR-02	2
多功能監(jiān)測(cè)模塊	DIRIS AP	1
饋線開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊	OF	40	DC24V
隔離開(kāi)關(guān)	CD630A	2
ATS	MICRO	1
電動(dòng)操作饋電開(kāi)關(guān)	NS200A	2
饋電開(kāi)關(guān)	NS125A	6
饋電開(kāi)關(guān)	C65/63A	28
電源模塊	24V/2.5A	1
編程軟件	MicroWin4.0	1
編程軟件	ProTools/Pro6.0	1

表1 系統(tǒng)配置表

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圖3應(yīng)用中的畫面

    應(yīng)用S7-200PLC升級(jí)過(guò)后的變電站站用配電盤（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)線失壓時(shí)，另一電源進(jìn)線能可靠自投或恢復(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)，編寫這樣的通訊程序是有一定難度的，如果逐一地址的編寫程序，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)定輪詢時(shí)間，輪詢和中斷連接；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

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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。