用PLC实现两台同步机及励磁电源的交叉控制.pdf

， 第 1 8卷第 2期 山东矿业学院学报 自然科学版 Vo 1 ． 1 8№2 1 9 9 9年 6月J o t t ma l o f S h a n d o n gI n s fi t t l t ofb r a n g a n dT e c h n d o g y N a t u r a l S c i e n o e J u n ． 1 9 9 9 f 一 ， ／7 擘 | 用 P L C实现两台同步机及励磁电源的交叉控制 亓学广 徐克宝 李建国 雌 鬟 ， 关 键 词 ； 旦 垫 ；鬯 墼 ； 塞 墨 垒 堡 ； 控 制 ， ， ， 飞 ／／ r L一一 ． 己一／ 中 国 分 类 号 T M3 4 1 文献标识码 A 。 ／ 工矿企业对诸如主通风机一类 功率较大、 负荷稳定的负载， 从企业 的整体 利益出发， 通常采用可控硅 励磁的同步机拖动， 使同步机工作 在过激励状 态， 向电网输 出无 功功 率， 以提高企业电网的功率因数。 主通风机是煤矿“ 四大运转” 设 备之一， 它的工作状态直接关 系着 煤矿的安全和生产， 是煤矿企业的 命脉， 因此， 煤矿安全规程规定， 煤 矿都应装设两套通 风机， 一套运行 一 套备用， 达到不间断通风的目的。 为提高通风机 系统的可靠性， 两段 6 KV～I O KV高压母线都可 以向某一台同步机提供三相高压交 流电， 但每一台同步机和励 磁装置 只能一一对应， 即 1 同步机 由励 磁装置 I提供励磁电流， 2 同步机 由励磁装置 Ⅱ提供励磁电流， 两者 不能相互交错选择。 本文提 出一种 用 P L C 实现两 台同步机和两套励磁装置能相互交 错选择 的系统， 即两套励磁装 置可 以分别向其中一台同步机提供威磁 电流。这样， 有利于提高系统 的备 用可靠性。 围 1 f a 整流波形 围 收稿 日期 1 9 9 8 一l 00 8 作者简介 亓学广 1 9 5 7 一 ． 男， 山东莱芜人． 副教授。 从事 电气工程方面的教学 和研究． 济南2 5 0 0 3 1 ‘ ’ ● 、 维普资讯 山 东 矿 业 学 院 学 报 自 然 科 学 版 第 l 8卷 V T I K M r K M 2 V丁 2 一 V丁 2 j 一 V b 1 j 冒 V T ll V 丁 J3 3 V 1 5 3 爹 奉 v q、 蛰 ． s I Ⅶ vT 乜 v v V 1 交叉选择切换原理 圉 t 励碟电漂切换原理围 1 ． 1 在冷态情况下开机， 系统将会根据人工给予 的指令， 控制切换装置， 选择其中一台励磁装置为 同步机提供励磁 电流， 同步机的起动过程 与原来 一一 对应关系时相同。 l 2 在正常情况下， 困某种原 因， 需要切换励磁 电源时， 系统要在不问断励磁电流的前提下， 用备 用励磁电源代替当前工作的励磁电源提供励磁电 流。切换原理 如图 l b 所示， 设原来 VT [组为 同步机提供励磁电流， 现欲切换到 VT 2组工作。 首先控制切换装 置将 ET 2接入同步机 ， 此时两 套励磁装置均与同步机转子绕组相联接， 但 V T 2 组的导通角为 0 。 ， 只有 “ l给同步机提供励磁 电流； 调整 V T 2的控制 角， 使其工作在整 流状 态。为便于分析， 假设变压器二次 侧 电压相 同， v Tl 的触发脉冲角 n3 0 ， VT 2的 口6 0 ， 整 流波形见图 l n ， 在 ∞ f l ～ 2内第一组 V TI I_ 、 V T1 6被触发导通， 第二组 V T 2 5 、 VT 2 6也曾被 触 发， 但 此 时 V T 2 5承 受 反 向 电 压 而 截 止。 V T1 6 V T2 6并联与 yTu 一起 为同步机提供 励磁 电流 ； ￡ 2 ～∞ f 3内 “ U 、 V丁l 6与 V丁 2 l 、 V T 2 6均导通， 两组可控硅并联工 作； ￡ 3 ～ ￡ 4 时间中 “ u、 “ l 2触发导通， 而 V T 2 6 承受反 向电压而截止， v Tu 和 v Tl 2一起为 同步机提 供励电流⋯⋯。随着第二组 。的减小， 两组同步 导通的肘阉 f 2 ～ t 3段 延长， 第二组提供的电 流增加， 当调节第二组 n与第一组相近时， 两组 提供的电流相近， 此时切除第一组， 全部由第二组 提供励磁电流， 切换过程结束。 1 ． 3 当一组励磁电源出现故障需要切换励磁 电 源时， 为防止同步机转子回路开路， 先合上备用励 磁电源切换开关， 再断开故障励磁 电源切换开关， U V W 而后合上备用励套装置的交流电源， 并调整到工 作电流。即可在很短的时间内实现不停主电机的 情况下对励磁 电源进行切换。 2 F 26 AE模拟量单元的结构及可编 程程序控制器的联接 硬件结构见图 2所示， P L C单元是系统的控 制核心， 对同步机及各环节的工作状态进行检测、 控制及保护， 同时通过模拟扩展单元 F 2 6 A～ E来检测励磁电源的工作电流、 电压值以及各部 分工作状态和指令， 经综合分析发 出相应的切换 指令 。 i ． ii I ] l 蝴按 羹 量 I J 2，挪安 羹 量 ●t羲 量I l }叠●羲量I I F 2 6 AI ／0 单 元 1 l 2 F 2- 6I ／0单元 圉 2 硬件结构圉 2 l F 2 6 AE模拟量输人， 输出单元的结构 F 2 -6 AE 模拟量输入／ 输出单元是 FI 、 F 2系列可编程程序控制器的通用模拟 I ／ 0扩展 单元， 有四个模拟量输入通道和两个模拟量输 出 通道， 其结构如图 3所示。被测量的模拟量信号 经 A／ D转换以后通过光电隔离送入 8位二进制 数寄存器， 然后送入可编程序控制器的数据寄存 器转变为 3位 B C D 码。需要输 出模拟量时， 先 维普资讯 第2期 亓学广等用 P L C实现两台同步机及励磁电源的交叉控制 5 5 由可编程序控制器的数据寄存器送入 F2 6 A一 转换为模拟量输出。其输入输出特性见表 l 。 E 的寄存器， 经光 电隔离以后通过 D／ A 转换器 表 1 F 2 6 AE辅人输出特性表 田 图3 一6AE攥块结构图 图 4 I ／ 0编号与扩展接 口编 号对应关 系图 2 ． 2 F 26 AE与可编程序控制器的联接 F1 系列 P L C和F 2 6 AE可以通过扩展 接口直接相联， F 26 A E 占用可编程序控制 器基本单元的一个扩展口， 其 j ／ 0编号与扩展接 口编号对应关 系如图 4 ， 两者之间的数据通讯是 在可编程序控制器的数据寄存器 D7 0 0 --D7 7 7 3 位 B C D码 和模拟量单元的锁存缓冲区 8位二 进制 之间进行的。 3 励磁切换控制软件的结构框图 整个控制软件占用近 1 K 字节， 其 中包括信 号监测 、 安全保护、 输出控制、 状态分析、 故障声光 报警、 功能检查、 自检和各种状态下的切换程序等 功能。由于篇幅所限， 本文只简要概述其励磁切 换软件的基本设计框图。 3 ． 1 模拟量 ／ 0模块地址选择与分配 本系统主机采用 F1 6 0 MR 可编程序控制 器， 具有 0 0 0 ， 4 0 0和 5 0 0三个扩展接 口， F 26 A E模块需 占用一个扩展口， 在本系统中安排使 2 遥道 4 遥童 图 5 切换子程序框图 用 4 0 0地址 口。其 I ／ 0分配如下 模拟量输出口 K4 0 0和 K4 0 1 分别对应 1 和 2 励磁的给定控 制 ； 四个输入 口 K4 1 0 ～K4 1 3分别对应 l 和 2 励磁的给定输入和工作电流输入。 3 ． 2 切换子程序框图 以 1 切换到 2 为例 切换程序框图详见图 5所示。 下转 5 9页】 一 一 一 一 一 鳓 黜 一 I I 二 l j 二 二 器圃 一 枷一 瑚一 维普资讯 第 2期 孟 建 新3 0 V5 A低功耗 可调 稳压 电源 的设计 5 9 [ 2 】 美 L ． M 戈特刊布 稳压 电源[ M]北京 科学出版 参 考 文 献 社 ．1 9 9 3 ． [ 1 】 集成电路手册铸委会． 集成稳压器 [ M] ． 北京 电子工 [ 3 】 王汝君， 栈秀母- 模拟集成电子电路 上、 - f [ M]北 业出慨社 ． 1 9 9 5 京 科学出版社， 1 9 9 3 D e s i g n o f 3 0 V 5 A L o w P o w e r C o n s u n c p t i o n a n d A d j u s t a b l e Vo l t a g e S t a b i l i z i n g DC S u p pl y ME NG J i a n - x i n T h eT e s t i n gC e a 3 t r eo f B e n g h uT a n k[ n i u a t e Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e b a s i c p r i n c i p l e o f a p p l y i n g t h e o p e r a t i o n a l a mp l i f i e r t O c o n d u c t r e a l t i me 。 o n t r 0 l t h e d i f f e r e n e e i n i n p u t o u t p u t v o l t a g e s o f i n t e g r a t e d D C s t a b i l i z e r a n d t h e d e s i g n me t h o d o f N} V一 5 A l o w p o we r c o n s u mp ti o n a n d a d j u s t a b l e v o l t a g e s t a b i l i z i n g DC p o w e r s u p p l y a n d i t s i n s t a i l a t i o n a n d r e g 。 。 u l a t io n r i l e t h o d ． Ke y w o r d s l o w p o we r c o n s u mp t i o n；v o l t a g e s t a b i l i z i n g ；d i f f e r e n c e i n v o l t a g e ；a d j u s t a b l e c o n t r o l 上接 5 5 页 3 ． 3 功能指令的基本组态 Fl 系列可编程序控制器使用附加的功能指 令来编翩一些特殊的应用程序， 如 模拟量输入输 出、 算术运算、 数据处理和传输等。功能指令的基 本格式如图 6所示。 参 考 文 献 [ 1 】 朱善尹． 可铸程序控制丰[ M] ． 北京 清华大学出版社， 1 9 9 2 [ 2 ] 蛙矿 电气工程 手册踌写姐． 蛙矿 电气工程手册[ M] ． 北 京 煤炭工业 出板社， 1 9 8 8 ． 田 6 功能指令基奉格式田 A Cr o s s S e l e c t i o n An d Co nt r o l To Two S y n c hr o n o u s M o t o r s An d Ex c i t e r s W i t h PLC QI Xu e - g u a n g XU Ke - b a o LI J i a n - g u o 3 1 D e p t ． o f Me c h E l e c t E t ． S I MT；2 X u h o u B u i t d i 一 m c h ln y P l t Ab s t r a c t Th i s p a p e r p r e s e n t s a i n t e r a c i v e sel e c t i o n a n d c o n t r o l t o t wo s y n c h r o n o us mo t 0 r s a n d t wo e x e i t e r s wh h t h e PL C． Th e f a n d a me tal p r i n c i p l e o f i n t e r a c i v e s e l e c t i o n a r e a n a l y z e d ， a n d fl o w s h e e t a l e d esi g n e d Ke y wo r d s P LC；s y n c h r o n o u s mo t o r ；e x c i t e r ；c r o s s zel e c fi o n ；c o n t r o l 维普资讯