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1、0毕 业 设 计 （ 论 文 ）二一二年六月三日题 目 基于 PLC 双电源开关设计系 （院） 自动化系专 业 电气自动化技术班 级 2009 级 2 班学生姓名 孙凤宝 曹成帅 李广斌学 号2009022384 2009022390 2009022427 2009022410指导教师 张宝国职 称 副教授滨州学院专科论文1目 录摘要2ABSTRACT3绪论4第 1 章 基于 PLC 双电源开关总体方案设计51.1 总体方案的确定5第 2 章基于 PLC 双电源开关控制系统硬件设计72.1 电气控制方案设102.2 特殊功能模块的选择102.2.1 技术参数102.3 I/O 口设计10第 3
2、 章 基于 PLC 双电源开关控制系统软件设计113.1 PLC 控制系统程序设计主要步骤113.2 流程图设计113.3 梯形图设计123.4 PLC 程序语句表13第 4 章 结论14参考文献14致谢14滨州学院专科论文2基于 PLC 双电源开关设计摘要随着人们对供电的可靠性要求越来越高，所以很多场合需要用两路电源来保证供电的可靠性，这就需要一种双电源切换器在两路电源之间进行智能可靠的切换 可编程控制器(PLC)对解决这类问题具有独特的优势，在电气自动化方面具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。与传统继电控制系统相比较，可编程控制器(PLC)的优势在于：体积小型化、高度集成，同时还有数字运算
3、、数据处理和数据通讯功能。PLC 作为新一代的工业控制装置，结构简单、性能全面、可靠性高。本课题是基于可编程控制器的双电源开关设计，用以实现双电源开关的自投自复，缺相和欠压保护，使之可以适应用电要求较高企业的需求。本文分析了基于 PLC 的双电源开关的设计理念，设计方法，主要阐述了系统硬件、软件的设计。关键词：双电源、可编程逻辑控制器PLC、启动条件、闭锁条件滨州学院专科论文3PLC-based design of dual-power switch ABSTRACTIn order to make equipment not be damaged and guarantee the smoo
4、th progress of the production process, it is required that the power cannot break in the operation of equipment. Therefore, when the line occur faults, it is not only to have backup power, but also can be putting into used timely.The success to put into the backup power automatically can make the eq
5、uipments continue to work in time. Also it can eliminate the running personnels manual operation in the operation of inaccurate or wrong moves, reduce the running personnels strength of the labor, raise the labor productivity, guarantee the power users the safety, reliability and continuity.This pap
6、er introduces a scheme of programmable logic controller PLC in putting into the backup power automatically. PLC gather the first equipment the normal operation of state signal as launce conditions and closed conditions of putting into the backup power automatically and through programming to achieve
7、 different functions to adapt to different operating manner. Compared with the relay consistence of putting into the backup power automatically device, this scheme has advantages of high reliability, simple wiring, control flexibility, convenience debugging, small investment and so on. Therefore, th
8、e programmable logic controller is widely used in the field of power system automation.Key words: put into the backup power automatically; PLC programmable logic controller; launce conditions; closed conditions滨州学院专科论文4绪论双电源切换控制主要用于三相交流(380V220V 3N 50Hz)供配电控制。这类电源切换控制多数采用继电器逻辑控制电路实现。其特点是：其输入有两路供电电源
9、A 和 B 对负载供电。正常工作时，只电源 A 对负载供电，电源 B 作为备用电源；当电源 A 发生故障时，控制系统能快速切断故障电源 A，接通备用电源 B。由此存在的问题是：(1)无缺相保护功能。当发生一相或两相缺相时，由于控制系统没有缺相检测和保护切换措施，造成缺相的故障电源不能正常切断，正常供电电源不能及时投入，又没有相应的信号提示，这样会导致负载长时间缺相运行，造成机械损坏甚至更严重的后果。(2)故障电源恢复正常时，系统不能自动进行反切换，要靠人工操作反切换到正常工作状态。(3)由于采用继电器逻辑控制电路实现，器件和电路的故障率高。采用 PLC 控制时，其缺相保护主要采取的技术方案是：
10、设置有三相缺相检测信号回路，该三相缺相检测信号回路直接取自于三相电源的主回路，即用中间继电器分别接于电源主回路 A 和 B 的 U 相、V 相和 W 相单相回路中，中间继电器常开触点分别作为 PLC 的输入信号，即作为编制 PLC 的 A 和 B 三相缺相检测逻辑控制程序时的输入条件。其次，利用 PLC 的特殊功能模块，可以实现对电源电压的精确的检测，从而又可以实现对电源的欠压和过压检测。滨州学院专科论文5第一章 基于 PLC 双电源开关总体方案设计1.1 总体方案的确定在基于 PLC 的双电源开关的过程中，必须只能有一个电源与负载接通，且在一路电源故障时要实现自动切换。又由于在重要的会议室、
11、机场、宾馆等紧急供电场所，各用电设备的总功率较大，必须使用发电机设备供电。那么根据设计要求，可设计总体结构方案如下图 1.1 所示：图 1.1 总体方案框图在图 1.1 中， A 为主电源，B 为备用电源，分别与 PLC 连接，作为 PLC 输入检测信号。首先进行主电源 A 的输入检测，当 PLC 检测 A 无任意相缺相时，相应的逻辑开关会闭合，使 FX2N-4A/D 接受经过 PLC 基本单元检测后传过来的无缺相的电压信号，则随后进行 A 电源的三相回路欠压检测，如果此时主电源 A 良好的话，相应滨州学院专科论文6的状态指示灯会亮，说明此刻主电源状态良好，同时主电源与负载接通。在主电源A 出
12、现故障后（即主电源 A 出现缺相或者欠压时） ，此时会启动发电机，使备用电源 B 启动，同时主电源会自动断开。备用电源 B 启动后，同样要进行三相回路的缺相检测和欠压检测，检测过程同 A。检测无故障后，随即实现备用电源与负载的接通。滨州学院专科论文7第二章 基于 PLC 双电源开关控制系统硬件设计2.1 电气控制方案设计电气控制过程分析：根据总体方案框图，设计电气控制方案如图 1.2、图1.3、图 1.4、图 1.5 所示。又如图 1.2 的电气控制过程图中，KA1,KA2,KA3 分别作为主电源 A 的三相检测（如图 1.2 所示） ，有且当 KA1,KA2,KA3 线圈同时得电时（即无任意
13、相缺相） ，才会驱动 KM3 线圈，使动和触点 KM3 闭合，从而进行 A 的三相欠压检测（如图 1.5 所示） 。又当三相欠压检测后，电压在设定范围内时，驱动KA4,使触点 KA4 闭合，此时主电源状态显示灯 HL1 亮，说明此时 A 电源状态良好，同时驱动 KA5 线圈，使动合触点 KA5 闭合，允许 A 电源的投入使用。而后 KA5 闭合时，使 KM1 得电，负载与电源 A 接通。其次，主电源输入检测回路（图 1.2）中的常闭触点 KA5 分别与发电机启动控制回路（图 1.3）中的延时继电器线圈和备用电源检测回路（图 1.4）中的三相检测回路相连接。目的是，如果主电源 A 状态良好的话，
14、那么常闭触点 KA5 会得电断开，同时发电机启动控制回路（图 1.4）中的延时继电器线圈便不会得电，则不会启动发电机；同时在备用电源检测回路（图1.5）中的三相检测回路中，也会由于 KA5 的作用，不会进行备用电源的输入检测，避免备用电源的误动，从而实现控制系统的连锁保护作用。滨州学院专科论文8图 1.2 主电源检测回路在如图 1.3 所示的发电机启动控制回路中，在主电源故障后，由于在主电源检测回路中的 KA5 不能得电，KA5 常闭触点不能断开，所以延时继电器线圈会得电延时闭合。在这里延时继电器的作用是防止在主电源电压波动的情况下，发电机会产生误动的动作，使发电机启动。在延时时间到了以后，即确认主电源故障无误，延时闭合触点闭合，从而实现对发电机的启动。图1.3 发电机启动控制回路滨州学院专科论文9图 1.4 所示的备用电源检测回路，KA6,KA7,KA8 分别作为备用电源 B 的三相检测时，有且当 KA6,KA7,KA8 线圈同时得电时（即无任意相缺相） ，才会驱动 KM4 线圈，使动合触点 KM4 闭合，从而进行 B 的三相欠压检测（如图 1.5 所示） 。又当三相欠压检测模块 FX2N-4A/D 检测到电压在设定范围内时，驱动 KA9,使触点 KA9 闭合，此时备用电源 B
