關鍵字: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

    貴陽市南供電局110kV觀水變電站是貴陽市南明區(qū)的主要供電站，變電站用配電盤運行的穩(wěn)定可靠性直接影響到向整個區(qū)大部分的生產(chǎn)、生活供電，原用的配電盤系統(tǒng)功能簡單、自動化程度不高、控制方式落后，對供電局實現(xiàn)無人值守變電站和配網(wǎng)自動化帶來很多不變，也不能時刻保證城區(qū)電網(wǎng)供電的電源質(zhì)量。因此，2005年5月對該配電盤進行了設備改造，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，其它配電設備和監(jiān)測設備均采用國外知名廠家產(chǎn)品。

    新的配電盤通過電壓監(jiān)測模塊監(jiān)測1、2號變電站站用變壓器的供電情況，由PLC控制ATS開關（Automatic Transfer Switch）進行自動投切和互投操作，饋線監(jiān)測模塊將饋線裝置的狀態(tài)、動作及多種電能參數(shù)進行監(jiān)控，確保變電站的各輔助系統(tǒng)穩(wěn)定運行，所有裝置的操作、運行情況和電能參數(shù)通過PLC在TP270上得以體現(xiàn)和記錄，并通過RS-485或LAN將各種信號傳送到供電調(diào)度中心和集控中心，以便及時進行供電調(diào)度和設備檢修。

    設備改造中使用了西門子公司的224XP-CPU、TP270人機界面、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)結構圖

名 稱	型 號	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)測模塊	GKR-02	2
多功能監(jiān)測模塊	DIRIS AP	1
饋線開關狀態(tài)監(jiān)測模塊	OF	40	DC24V
隔離開關	CD630A	2
ATS	MICRO	1
電動操作饋電開關	NS200A	2
饋電開關	NS125A	6
饋電開關	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應用中的畫面

    應用S7-200PLC升級過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、運行方式單一、必須現(xiàn)場手動操作等問題，現(xiàn)在除了保留必須的手動操作方式外，根據(jù)運行方式PLC能控制ATS開關任意切換在電源I或II上運行，當運行電源進線失壓時，另一電源進線能可靠自投或恢復，同時可進行遠程操作，解決了目前ATS產(chǎn)品控制投切不準確，操作方式單一和遠程控制的問題。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、無功功率等各種電能參數(shù)的監(jiān)測、采集和數(shù)據(jù)分析，還有諧波分析、模擬量和報警輸出等功能。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)，整個配電盤的任何一個動作、操作和故障報警都及時顯示并儲存在TP270上，通過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，以便于進行更好的運行維護和管理。

    在設計過程中最大的問題就是如何將智能儀表的數(shù)據(jù)通過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，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，那么程序就會過長，會影響總循環(huán)時間，不但做不到1秒鐘刷新一次，可能還會引起端口發(fā)送、接收沖突和CRC校驗出錯，經(jīng)過反復的研究實驗，最后在程序中采用了用計數(shù)器來輪詢地址的方法，從而減少了程序量和總循環(huán)時間。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，設定輪詢時間，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，CRC檢驗主要通過字節(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；中斷1為接收數(shù)據(jù)；中斷2對接收CRC校驗結果驗證）

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                     設定輪詢時間
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)過改造的設備自2005年7月運行以來，系統(tǒng)穩(wěn)定、功能強大、操作簡單，贏得了用戶的一致好評，為變電站的無人值守和變電站的安全運行提供了有利保障。