运城市西门子PLC代理商

一、系统概述

矿用隔爆型真空馈电开关(以下简称馈电开关)主要用于煤矿井下，在交流50Hz、电压至1140V，额定电流分别为400A、500A、630A、800A的线路中，作为供电系统的总开关、分支开关，或作为矿用隔爆型移动变电站用馈电开关(打开后盖板与移动变电站对接)，也可作为大容量电动机不频繁起动之用。具有过载、短路、欠压、漏电保护(选择性漏电保护)及漏电闭锁等功能。产品可应用在矿用隔爆型真空馈电开关等煤矿安全用电监测系统中。

二、系统配置与功能实现

1、KBZ630Z控制系统硬件配置

显示屏： 防护等级达到IP65的4行汉字文本显示屏 一块，

可编程控制器： UN200系列 UN 214-1AF23-0XB0 一块

扩展模块： 三相交流电及漏电监测模块UN 231-0BH22-0XA0 一块

(注：KBZ800Z型需要两块三相交流电及漏电监测模块)

2、系统架构

该系统由一套UniMAT PLC+文本屏构成的控制系统和真空断路器构成的执行系统构成。如图所示。其中CPU进行一些逻辑控制，矿用模块主要是采集AC电压、电流和漏电电阻等信号，从而实现系统监测监控并完成漏电闭锁、过载、短路、断相、欠压和过压等保护功能，具有智能化程度高、性能稳定、动作可靠等优点。

3、系统难点

系统主要是要保证漏电保护动作时间小于50ms和短路保护动作的时间小于100ms，所以要保证CPU的采集处理运行速度很快，UniMAT PLC采用高频微处理器，指令处理速度比普通PLC提升3-10倍，采用UniMAT UN200 PLC的采集与控制周期时间是12ms,加上外围的设备时间30ms,共42ms，达到了设备的标准要求。

4、监控功能设计

采用文本显示屏，配合UniMAT UN200系列小型PLC，实现对馈电开关的工作状态、参数和故障类型显示和记忆，并可对具体参数进行修改调整，友好的用户界面，具有良好的人机对话功能，可大大提高判断故障和排除故障的效率。

所有模拟信号全部处理为数字信号，具有抗干扰能力强、接线简洁、信息量大、控制可靠准确等特点。

具有完备的自检、自诊断和故障模拟实验功能，可方便地检查保护和控制系统正常与否。

5、系统功能实现

该馈电开关充分考虑煤矿井下的工作环境，集机械制造、自动化、测控技术与仪器仪表、计算机应用科学技术等学科于一身，其主要技术指标如下：

电压等级：1140V/660V;频率：50HZ;

总额定电流：800A、1200A，单台工作电流可达到400A;

漏电闭锁保护：附加直流检测，1140V-40K欧、660V-22K欧;

漏电保护动作：1140V-20K欧、660V-11K欧;

短路保护：为额定电流的3-10倍;

过压和欠压保护：0.75Ue

超温保护和超限保护;

开关设备有漏电试验和过流试验按钮，可随时检测馈电开关保护功能;

目前国内大多数馈电开关采用西门子+变送器+漏电保护器控制的方案，尽管该方案能达到系统要求，但是在控制功能上有很大局限性。采用此方案替代上述方案后可以对整个馈电开关的工艺参数如电流、电压等参数进行在线检测。降低了客户的成本，保证了工艺条件的稳定、提高了产品的响应速度。采用文本显示屏，利用显示屏反应出来的报警信息，工作人员很容易排除故障。提高了生产效率。

6、系统亮点

该系统所采用的三相交流电及漏电监测模块UN 231-0BH22-0XA0是一大亮点，该模块通过交流互感器能够实现对交流电信息的采集，配合CPU的运算和控制，可以实现过压、欠压、过载、短路、漏电、三相不平衡保护等功能;能够对电网绝缘电阻进行监测;具有零序电压和零序电流采集功能。该产品是UN200PLC的一个扩展模块，

该模块还可以应用于多种电源监测控制类产品上去，比如各种电气控制的配电系统监测，小型变电站的监测系统以及其他组合开关等。

三、使用效果分析

本控制系统在馈电开关系统中实现了预期目的，根据馈电开关系统在实用中的重要程度选择深圳亿维自动化的UN200系列PLC和三相交流电及漏电监测模块，提高了系统稳定性，达到了系统的响应要求，简化了配线施工，降低了维护难度，由于该系列PLC和西门子S7-200PLC完全兼容，降低了工程师的开发难度，又在一定程度上节省了系统成本。该系统在投入运行后状态良好，还应用于多条自动化控制系统的电源屏监控，有较好的行业应用前景。

 随着我国经济建设的发展，能源的开发和利用也显得日益紧张起来。3月份以来，我国多地出现淡季“电荒”现象，而电能利用效率低下是导致“电荒”的重要原因之一，在这种情况下，提高电能效率迫在屠睫。而随着城市路网建设的不断发展，路灯数量增多，使得人们对电能节约以及路灯的管理要求也越来越高。采用先进技术节约能源以及提高路灯自动化控制与管理水平，已成为城市照明系统建设的当务之急。

1 路灯照明管理现状

1)照明设施开关灯统一性差，智能化水平低，不具备远程修改开关灯时间，不能根据实际情况修改开关灯时间，能源浪费大，增加了财政负担;

2)路灯设备分散，管理人员少，管理困难，不能实时、准确、全面地监控设备运行状况，缺乏灵活的控制手段;

3)人工巡检工作量大，效率低，成本高，浪费人力、物力、财力，缺乏有效的故障预警机制。

2 ZigBee简介

ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低耗功、低传输速率、低成本的双向无线组网通讯技术。它是一种介于RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)和蓝牙之间的技术。

3 GPRS简介

GPRS通用分组无线业务是一种新的承载业务，提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的数据传输。GRPS永远在线，接入速度快，用户可随时与无线网络保持连接，可使远程数据采集的效率大幅提高。

4 PLC简介

PLC即可编程控制器，是一种带有指令存储器，数字或模拟输入/输出接口，能够完成逻辑，顺序、定时、等功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

5 系统工作原理

运用组态软件作为上位机的控制平台，通过GPRS与现场控制器PLC通讯。监控中心软件通过GPRS网络向各个现场控制器发送动作指令，使现场控制器完成各种配置和数据采集工作，并对现场控制器发送上来的数据进行分析和处理。现场控制器通过ZigBee无线通讯设备接收单灯控制器所发送来的信号，进行分析处理并通过GPRS通讯系统向监控中心发送信息，以此来实现对路灯的远程无线控制，

6 系统组成

系统由3部分组成：现场控制器、单灯控制器、监控中心。

6.1 现场控制器

由PLC独立控制模块、GPRS通信模块、ZigBee无线通信模块等组成，完成数据采集、控制输出、数据通信、故障报警等功能。现场控制器通过GPRS与照明管理监控中心服务器相连，通过ZigBee无线通信模块与单灯控制器相连，以此实现实时通信。

6.2 单灯控制器

每盏路灯都装有单灯控制器，由ZigBee无线通信模块、完成电量采集和模块遥信功能的单片机模块组成。ZigBee无线模块具有网状拓扑结构，这样 ZigBee子网就有内置冗余保证，如果网络中有节点脱离网络，无法工作，节点数据将自动路由到一个替换节点保证系统的可靠、稳定。单灯控制器是路灯监控 系统中控制功能的执行部分，控制路灯的状态并监测路灯运行的电流、电压、功率因素等，将这些参数通过无线方式传送到现场控制器，同时接收来自现场控制器的所有控制指令，从而实现远程控制功能。

6.3 监控中心

监控中心由监控中心软件、GPRS通信模块组成，对整个照明系统进行集中控制。监控中心软件可实现远程监控、采集数据、建立数据库、数据分析等功能，通 GPRS通信模块实时扫描各路灯电量数据和输出状态，也可将监控中心软件发送的各种有效指令发送给现场控制器。遇到报警信息，通过GSM短信方式送至巡检人员手机。

7 监控中心软件介绍

组态软件是用于数据采集和过程控制的专用软件，本系统采用组态王作为开发工具，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点，能充分利用图形编辑功能，为用户提供了友好的可视化界面。

监控中心软件是整个路灯监控系统的控制中心，它负责跟控制现场中的监控终端进行远程通信，对获取的数据进行处理，主要功能如下：

1)查询功能现场控制器将单灯的电压、电流、功率、设备运行状态等参数通过无线信道发送回监控中心，监控中心主机对这些数据进行分析、处理后，以直观的报表或图表形式提供管理人员，为决策提供准确的依据。

2)控制功能手控与自控相结合，提供灵活、可靠的开关控制功能，通过“设置参数”里的开关灯方案及开关灯时间，下发给现场控制器，让现场控制器按指定的方案运行。

3)设置参数监控中心可自动或手动执行全控开关灯，也可控制任一单灯执行开关灯，可随意设置半夜灯或全夜灯模式，并对设置的参数和要求进行保存。

4)报警功能当现场控制器主动报警或检测单灯控制器时发现有故障，监控中心软件发出声光报警信号提醒工作人员，并在画面上显示故障报警位置状况和类型，保存报警记录的同时以短信息的方式通知现场巡检人员。

5)数据统计与报表统计备采集参数的数据信息，形成报表，便于分析研究，可打印报表。

8 结束语

本系统从路灯控制的具体要求出发，建立了友好的可视化界面，集无线通讯技术、自动化控制技术、监控系统组网于一体，有效的解决了路灯控制的灵活性、实时性、可靠性、经济性等问题，抗干扰力强，通信稳定，上位机给监控终端发出的命令能准确到位。不仅大大节约了铺设通信电缆的费用，更达到了节约能源的目的