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西门子S7-200 PLC在均匀化着色电源中的应用

3．着色电源系统组成及工作原理简介

　　为实现上述的输出波形及满足工艺要求，设计的均匀化着色电源原理如图2所示。均匀化着色电源主要由主回路和控制部分组成。

　　图2 均匀化着色电源原理图

　　3．1主回路

　　主回路包括进线断路器，整流变压器TM，三相全控整流桥A组、B组，电抗器，逆变部分等。整流变压器TM付边采用双绕组的形式，一组Y接法，连到一整流桥A组，另一组Δ接法，连到另一整流桥B组。整流桥各自整流后经电抗器滤波，再逆变，然后并联输出。

　　图3 逆变电路

　　图3是其中一组逆变部分的主电路图，如图所示，当主臂晶闸管V1、V4导通时，电流经电抗器L、主臂晶闸管V1，流向负载，然后从主臂晶闸管V4流回，此时负载承受的是正向电压、电流，当要使负载承受反向电压、电流时，首先应关掉主臂晶闸管V1、V4的控制脉冲，然后控制辅助晶闸管V11、V14导通，使电容C1、C2放电再反向充电，强迫关断主臂晶闸管V1、V4，接着关掉辅助晶闸管V11、V14的控制脉冲，再控制主臂晶闸管V2、V3导通，这时电流经电抗器L、主臂晶闸管V2，流向负载，然后从主臂晶闸管V3流回，此时负载承受的就是反向电压、电流。要使负载从承受反向电压、电流转换到承受正向电压、电流，其原理一样，先关掉主臂晶闸管V2、V3的控制脉冲，然后控制辅助晶闸管V12、V13导通，使电容C1、C2放电再反向充电，强迫关断主臂晶闸管V2、V3，接着关掉辅助晶闸管V12、V13控制脉冲，再控制主臂晶闸管V1、V4导通，就完成了负载从承受反向电压、电流到承受正向电压、电流的转换。主臂晶闸管和辅助晶闸管的导通是通过PLC发出的逆变脉冲来控制的，由于负载承受正向电压、电流向反向电压、电流转换，或由反向转换到正向，都是在极短的时间内完成（一般只有几百个微秒），因此PLC的选型和编程设计将直接关系到整个逆变部分的正常工作和输出波形的准确性。

　　3．2控制部分

　　控制部分包括A组、B组整流调节单元，逆变脉冲触发单元，信号接口电路，可编程逻辑控制器PLC和触摸屏等。

　　A组、B组整流调节单元主要功能是按照PLC发出的给定信号来调节三相全控整流桥输出的电流，其内部包括PI调节电路、移相触发电路、功放电路等。

　　逆变脉冲触发单元主要是接收PLC的逆变脉冲，对逆变脉冲再进行调制、功放后控制逆变部分的主臂晶闸管和辅助晶闸管准确可靠的导通，从而实现P处理和C处理的波形输出。

　　信号接口电路主要功能是对各种信号进行整理变换，以满足各个单元对信号的需求。

　　可编程逻辑控制器PLC选用西门子的S7-200 CPU226 DC/DC/DC和一模拟量扩展模块EM235组成。PLC作为本电源系统的核心控制器件，主要完成下列功能：

　　（1）开、停机控制；

　　（2）运行流程控制；

　　（3）逆变部分晶闸管的导通控制；

　　（4）整流给定控制；

　　（5）电源装置状态量的采集；

　　（6）模拟量采集；

　　（7）设置、显示参数的计算；

　　（8）与触摸屏通讯。

四、无线设备的应用

无线设备DTU选择的是厦门才茂的，需要使用电脑简单配置下参数就可以，安装一张手机卡，开通流量，短信等功能即可。

五、系统安装图片

    下面是现场的安装图片：灌区现地控制柜、开度传感器、闸门启闭机室、柜内PLC等设备

 六、系统功能简述

    现地控制单元设手动、自动、远方三种操作模式：

    手动——现地操作。在现地控制单元上进行开启、关闭闸门的操作。手动操作独立于PLC系统。

    自动——现地操作。同样在现地控制单元上进行开启、关闭闸门的操作。自动操作时PLC参与控制并提供保护，通过光纤以太网与中央集中控制单元相连，向中央控制单元传送数据，并接收中央控制单元的命令。

    远方——远方计算机操作。

    现地控制单元上设有触摸屏，可监视闸门运行数据和运行情况。

    触摸屏报警： 

    当出现电机故障、PLC故障时触摸屏的报警画面将显示相关报警信息及

发生故障的时间。

    蜂鸣器报警：

    无论出现何种报警，蜂鸣器发出声光信号报警，延时30秒后自动停止。

下图为触摸屏界面截图：

七、系统有待改进提高

本系统主要运用在灌区闸门控制，稳定运行，安装方便。当然也有很多不足之处，有待进一步提高，在后期我们会根据实际使用情况，进行系统的改进。让本系统更加的适应国内灌区的使用习惯。

本系统的远程控制端主要设备为工控机，软件可以使用组态软件编写控制画面。现在控制柜采用的西门子200PLC，稳定可靠，成本低，维护成本低。