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1、全日制普通本科生毕业设计 基于PLC的备用电源自动投入装置的设计DESIGN OF ALTERNATE POWER AUTO-CAST DEVICE BASED ON PLC 由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706学生姓名：学 号： 年级专业及班级： 2008级机械设计制造及其自动 化(1)班指导老师及职称： 学 部： 理工学部提交日期：2012年5月全日制普通本科生毕业设计诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体
2、已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本设计的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言 11.1 备用电源自动投入装置的背景及意义 21.2 备用电源自动投入装置的现状与发展 2 1.2.1 基于微机备用电源自动投入装置的研究应用 3 1.2.2 基于PLC的备用电源自动投入装置的研究应用 7 1.2.3 基于远方备用电源自动投入装置的研究应用 8 1.3 本文的主要工作 102 备用电源自动投入的实现102
3、.1 备用电源自动投入装置的要求102.2 备用电源自投的典型接线与实现方式10 2.2.1 备用电源自投的典型接线11 2.2.2 备自投的实现方式11 2.2.3 备用电源自动投入成功的几个要素122.3 备用电源自动投入的供电方案12 2.3.1 供电方案要求12 2.3.2 供电方案运行方式123 PLC硬件电路设计143.1 三菱FX2N系列可编程程序控制器及其基本指令 14 3.1.1 FX2N系列可编程程序控制器的基本组成14 3.1.2 FX2N系列可编程程序控制器型号名称体系及其种类14 3.1.3 FX2N系列可编程程序控制器技术指标15 3.1.4 编程元件的基本特征16
4、 3.1.5 编程元件的功能和作用163.2 输入输出接线图193.3 PLC输出与断路器控制器 194 备用电源自动投入的软件设计21 4.1 程序设计流程图214.2 程序设计梯形图225 结论23参考文献 23致谢 24附录 25基于PLC的备用电源自动投入装置的设计学 生： 指导老师： 摘要:本文介绍了三菱可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）在备用电源中的应用。PLC采集一次设备的正常运行状态信号,作为备用电源自动投入的启动条件和闭锁条件,通过编程来实现不同的功能,以适应不同的运行方式。与继电器组成的备用电源自动投入装置相比,该方案具有可
5、靠性高、接线简单、控制灵活、调试方便和投资小等优点。因此，可编程逻辑控制器在电力系统自动化领域中得以广泛应用。关键词：可编程逻辑控制器PLC；备用电源；三菱FX；Design of Alternate Power Auto-Cast Device Based on PLC Author: Tutor:CaiAbstract: A scheme of programmable logic controller PLC(Mitsubishi FX) which putts into the backup power automatically was introduces in this pape
6、r . PLC gathers 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 different functions to adapt to different operating manner. Compared with the relay consistence of put
7、ting 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, the programmable logic controller is widely used in the field of power system automation. Key words： prog
8、rammable logic controller ;backup power; Mitsubishi FX;1 前言1.1 备用电源自动投入装置的背景及意义备用电源自动投入装置就是当工作电源因故障断开以后, 能自动而迅速地将备用电源投人到工作或将用户切换到备用电源上去, 从而使用户不至于被停电的一种自动装置, 简称备自投。在现代的生产、生活中，110kv,220kv系统相继建成，电网的短路容量越来越大，对电能质量的要求越来越高，许多用电设备必须在一定的电压、电流范围内工作，否则会损坏设备本身，甚至会引起局部用电网络的崩溃。许多企业的重要设备在运行中，要求不能够断电，一旦断电可能造成巨大的经济
9、损失，这就需要在线路出现故障时，不但能够有备用的电源，并且可以及时的投入使用，可以大大提高供电的质量、连续性和可靠性，从而使设备不会遭到损坏，同时又可以保证生产过程的顺利进行，进而保证各种运行设备以及各个方面的安全，所以，就必须装设备用电源自动投入装置。在发电厂中, 备用电源自动投入装置用于投入厂用电备用变压器、备用线路及重要机械的电动机的自动投入。在变电站中, 变电站的分段母线上可以由彼此无联系的线路或变压器供电。利用备用电源自动投入装置, 在主电源跳闸后, 可以转由备用电源供电, 使用户重新得到供电1。备用电源自动投入装置可以有效地提高供电的可靠性, 而且本身的实现原理简单, 费用较低,所
10、以在发电厂和变电站及配电网络中得到了广泛的应用。这是一种提高对用户不间断供电的经济而又有效的重要技术措施之一。备用电源自动投入的成功，能够及时地使工作中的设备得于持续运行，消除了运行人员手动操作时可能发生的不准确或错误的动作，减轻了运行人员的劳动强度，提高可劳动生产率，保证了用户用电的安全性、可靠性和连续性。1.2 备用电源自动投入装置的现状与发展备用电源自投装置作为电力系统中常用的一种安全自动装置, 其发展与继电保护装置一样经过了电磁整流型晶体管型集成电路型微机型等四个主要阶段。究其本质, 各阶段的主要技术区别在于对采集量（电流量、电压量、开关量）的运算方式和逻辑功能的实现方式上的不同。传统
11、的继电器-接触器控制系统由于其结构简单,容易掌握,价格便宜,在一定范围内能满足控制要求,因而使用面甚广,在发供电系统中得到了广泛的应用。传统的备用电源自动投入装置(APR)就是通过继电器控制来实现母联断路器的自动投入。但继电器- 接触器控制系统又有着明显的缺点:设备体积大、寿命短、可靠性差、动作速度慢、功能少、程序不可变等,完成一种基本的保护或控制任务往往都必须由多个继电器共同承担,比如一条10 kV馈线的过流保护和自动重合闸控制就要用到数以十计的各种继电器,又由于继电器的触点要经常分合动作,容易损坏,降低了供电的可靠性,并增加了设备维护的工作量;同时,各继电器之间大量的连接导线不仅使调试检修
12、困难极大,还致使变电站的各部分几乎不可能被连接成一个完整的自动化系统。因此,传统的机械触点继电器显然已不能满足变电站自动化对继电保护装置的要求。目前以微机型备用电源自投装置为应用主流, 它将电流量、电压量等模拟量通过压频变换器元件或元件转换为数字量送到装置的数据总线上, 通过预设程序对数字量和开关量进行综合逻辑分析, 并根据分析结果作用于相关断路器, 从而实现自动切换功能。新型微机备用电源自动投入装置，采用先进的单片机技术实现软硬件模块化设计，操作直观，运行可靠，有自适应特点，能根据变电站接线形式不同，自动采用最优自投方案，且特别适用于综合自动化配套应用，有强大的通讯功能：对时、传递事故报文，
13、远方在线修改定值，投退备自投，远方复归动作信号等。可编程控制器( PLC)是一种性能较好的控制器。其主要特点是用内部已定义的各种辅助继电器(每个PLC可有多达上千个内部继电器)代替传统的机械触点继电器，又通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接线。正因为这一特点,如果将PLC引入继电器保护装置中,一方面可以克服使用传统继电器所带来的种种弊端;另一方面,又可兼容基于传统继电器的设计思想和技术方案,尤其是对于逻辑关系较为复杂的触点信号处理及操作出口控制,采用PLC编程能使方案设计工作变得更加简单方便 。1.2.1 基于微机备用电源自动投入装置的研究应用备用电源自动投入装置的作用是当正常供电电源因供电线路故障或电源本身发生事故而停电时，它将负荷自动、迅速切换至备用电源上，使供电不至中断，从
