PLC在无功补偿自动补偿控制中应用(3)

3.1.2 无功功率单元与电平比较单元

将检测到的无功功率量的大小转换为电压值或电流值，该值与设定的参考值比较发出投入或切除电容器的控制信号。 3.1.3 投切控制部分

由电平比较单元产生的投切控制信号通过光电转换后进入单片机或其他控制器，启动相应的时序控制程序，控制器按照规定的程序步骤，发出晶闸管通断指令和接触器通断指令，该指令通过功率放大和光电隔离后，驱动晶闸管和交流接触器按预先设定的程序适时动作，确保安全可靠地对电容器进行投切操作。 3.1.4过压保护部分

当电网某相电压、欠压、欠流及谐波超限或电压不平稳超限时，快速切除补偿电容器、以免设备损坏。 3.1.5存在的主要问题

电子式无功功率自动补偿控制器在实际应用中存在不少问题，如容易受外界干扰及灰尘等因素影响出现故障；各部分控制功能因全由电子线路实现，器件多、过程复杂，难于快速准确找到故障点；当检测电路无功运算等电路出现故障时，缺少投切保护功能；当接触器或继电器粘连时，无法及时报警及保护等。

3.2用PLC实现的投切电路结构及工作原理

用PLC实现的投切电路结构原理如图6所示，利用这样的线路结构，无功补偿补偿装置变得条理清晰，易于理解，并且在原自动投切、手动投切的基础上，利用PLC中CPU内部的日历时钟可以实现实时自动投切控制。当检测电路或模拟单元出现故障时，可以按实时时间自动投切。

如果用户每天的工作大体一致，那么实测作出功率因数曲线后，可以不用模拟单元，只用图中虚线内的简单结构就可以实现自动投切。同时可以通过检测各接触器的状态作出相应的保护和报警输出。

Q0.0~0.7控制 Q0.1手动 Q1.1故障 检测过压额定值投切接触器 自动控制 报警 电路 保护 调节 PLC主机 PLC 模拟单元 I0.0 I0.1 I1.3 I1.4 I0.3~I1.2 I0.2 手 自 手动 各接 实时 触器 自动 动 动 投切 状态 投切

图6 PLC实现的投切电路结构原理图 模拟量输入接口模块：

在工业控制中，经常会遇到连续变化的物理量——模拟信号，如电流、电压、温度、压力、位移、速度等等。如果要对这些模拟量进行采集并送给CPU模块，必须对这些模拟量进行摸/数（A/D）转换。才能使可编程器接收这些数据。模拟量输入模块就是用来将模拟信号转换成PLC所能接收的数字信号6模拟量输入模块的功能就是进行模拟量到数字量的转换，一般都是将模拟量输入的采样值转换成二进制数，然后再把输入通道号及其它信号一起送到系统的内部总线上。

模拟量输入模块有各种不同的类型，例如：0～10V、-10～+10V、4～20mA 等各种范围的模块。不管何种类型，除了输入四路略有不同外，其他内部电路结构完全一样。有的系统用外加输入量程子模块来解决，可使得同一模拟量模块适应不同的输入范围。

模拟量输入接口模块的主要 技术性能有： （1） 输入通道数：4路、8路、和6路等；

（2） 输入信号：电压输入+0～+10V，电流信号4～20mA； （3） A/D转换位数：8位、10位、12位或14位（均为二进制）； （4） 转换精度：0.01%～0.5%；

（5） 线性度（满量程）：+0.05%（环境温度+25℃）； （6） 转换时间：小于50mA。

可以看出，位数越多，其分辨率越高对于有较高分辨率要求的模拟量。 模拟量输入端的接线方式：

可以连接电压信号也可以连接电流信号，具体接线方式如图12所示。

其中，1）—用带屏蔽的双绞线；2）— 入端的输入阻抗；3）— 输入端连接电流信号时，将v+端和I+端短接；4）— 如果外部信号源有噪声或纹波干扰，则可以在输入端连接一个滤波电容，其容量为：0.1~0.47MF/25V。

①

CH4

0 ~ ±20mA

CH1

0 ~ ±10V

V+

500

④

I+

250

500

COM

SLD

②

接地 500

③

V+

I+

250

COM

SLD

500

接地

图7 模拟量输入端接线图

当输入的模拟量是电压信号时，将电压信号分别连接到“V+”和“COM”端；当输入的模拟量是电流信号时，将电流信号分别连接到“I+”和“COM”端，并且用导线将该通道的“V+”和“I+”端连接起来。

信号源与输入端之间采用带屏蔽的双绞线连接，屏蔽线连接到该通道的“SLD”。 当输入的电压信号有噪声或纹波干扰，则可以在该通道的“V+”和“COM”端并联一个的0.1~0.47MF/25V电容。如果电磁干扰严重，则可以将各通道的“SLD”端与模块上的“GND”、“FG”端相连接，然后再与PLC的机架接地端连接在一起。

PLC的CPU与模拟量输入模块之间的数据通信方式：

部分PLC的I/O映像区中有专门的模拟量I/O映像区，允许连接的模拟量输入通道最多32个，这些模拟量输入经转换后的数字量先存放在该模块的缓冲寄存器内。在输入采用阶段，PLC的CPU就从模拟量输入模块的数据缓冲寄存器内将这些数字依次地读入到模拟量输入映像区中（即IR0001~IR0032）。在用户程序编制时，直接使用IR0001~IR0032作为操作数，就实现了对模拟量的处理。

也有部分PLC的I/O映像区不设专门的模拟量I/O映像区。例如日本三菱的PLC，它没有模拟量I/O映像区，尽管该公司的模拟量输入模块也占用一定数据的开关量输入/输出点数，但这些输入/输出点数不是用于存放经转换后的数字量，而只是用于存放一些控制信息

的。这些控制信息是该模块与PLC的CPU间进行通信所必需的。

当用户程序需对模拟量输入进行处理时，由于经过转换后的数字量此时还存放在该模块的数据缓冲区中，因此，首先必须使用“FROM”指令将数据缓冲区中的数字量读入到PLC的数据缓冲区中的数字量读入到PLC的数据寄存器中，然后才能在用户程序中使用该数据寄存器作为操作数，实现对模拟量输入的处理。PLC的CPU与模拟量输入之间用“FROM”和“TO”指令传送数据或控制字等。 3.3自动投切程序设计

进行编程时根据不同的情况所需要的不同功能，把程序分为三个部分。

3.3.1 实时自动投切流程

报警输出 Y 有无继电器粘粘 N N 根据cosφ曲线编制投切

图7 实时自动投切程序流程图

3.3.2 手动投切自动流程

程序 报警输出 Y 有无继电器粘粘 手N 动投额定值 切到

图8手动投切程序流程图

3.3.3自动切换程序流程

有无继电器粘粘故障？ 检测、过压、线路故障？ 报警输出 检测信号 cosφ=额定？ 延时 延时 超过额定值一定时间？ 低于额定值一定时间？ 投一组 切一组 图9 自动切换程序流程图

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