PLC在智能裝置自動(dòng)測試系統的研究和應用

　　在本系統設計時(shí), 對開(kāi)入模塊的功能有具體的要求,這些要求是和電力系統的智能裝置實(shí)現的功能是密切相關(guān), 如觸點(diǎn)類(lèi)型和觸點(diǎn)的導通時(shí)間等, 因此必須分析智能裝置的保護出口繼電器觸點(diǎn)和遙控觸點(diǎn)檢測的具體要求,并以此為要求進(jìn)行可編程控制的硬件選擇和內部邏輯回路的設計,充分滿(mǎn)足本系統對觸點(diǎn)檢測的特殊要求?？删幊炭刂破鞯拈_(kāi)出模塊邏輯回路的設計也必須滿(mǎn)足本系統的特殊需要。

　　4.1 繼電器出口觸點(diǎn)檢測特殊要求

　　可編程控制器開(kāi)入模塊負責檢測繼電保護出口繼電器輔助觸點(diǎn)的通斷情況,并將開(kāi)入模塊數據上送到控制計算機, 并作為控制計算機自動(dòng)檢測成功標準之一。

　　因此可編程控制器開(kāi)入模塊檢測功能的強弱決定本系統的可靠性和穩定性。

　　繼電保護裝置的出口繼電器觸點(diǎn)包括四類(lèi):保持型常開(kāi)接點(diǎn)、保持型常閉節點(diǎn)、瞬動(dòng)型常開(kāi)接點(diǎn)和瞬動(dòng)型常閉節點(diǎn)。對于保持型出口觸點(diǎn)的檢測來(lái)說(shuō),可編程控制器的開(kāi)入是滿(mǎn)足自動(dòng)檢測的需要。而對于瞬動(dòng)型觸點(diǎn)的檢測,可編程控制器開(kāi)入模塊檢測功能是否滿(mǎn)足要求取決于PLC 本身掃描周期T1 和瞬動(dòng)接通的時(shí)間T2兩者的關(guān)系?？紤]到可編程控制器由于掃描方式引起開(kāi)入延時(shí)最長(cháng)可能達兩個(gè)掃描周期,如果保護裝置的瞬動(dòng)觸點(diǎn)的接通時(shí)間T2 大于兩倍的掃描周期T1,該觸點(diǎn)的狀態(tài)變化就可以被PLC 開(kāi)入模塊所檢測到。

　　瞬動(dòng)觸點(diǎn)的接通時(shí)間取決兩個(gè)因素,一是裝置軟件內部對瞬動(dòng)繼電器出口延時(shí)整定的時(shí)間,目前各廠(chǎng)家提供的技術(shù)參數來(lái)看,裝置軟件觸點(diǎn)延時(shí)的時(shí)間一般設置為50-100 毫秒,二是出口繼電器本身動(dòng)作時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間參數也會(huì )影響瞬動(dòng)觸點(diǎn)的接通時(shí)間。假設瞬動(dòng)型觸點(diǎn)的接通時(shí)間為100 毫秒,要求可編程控制器的掃描周期的時(shí)間小于50 毫秒,才能保證可編程控制器的開(kāi)入模塊的檢測功能的有效性。

　　可編程控制器的掃描周期和可編程控制器的硬件參數和用戶(hù)的程序的大小有密切的關(guān)系。因此只要通過(guò)硬件配置和相關(guān)技術(shù)手冊提供的技術(shù)參數并結合用戶(hù)的PLC 程序指令類(lèi)型和各指令類(lèi)型數目計算出可編程控制器掃描周期, 選擇合適可編程控制器模塊, 保證可編程控制器掃描周期小于50 毫秒,保護裝置的瞬動(dòng)型觸點(diǎn)檢測就可以在可編程控制器開(kāi)入模塊來(lái)完成。

　　4.2 上位機數據采樣特殊要求的實(shí)現

　　在前面小節中, 討論了可編程控制器必須滿(mǎn)足檢測保護裝置的四類(lèi)節點(diǎn)的檢測的基本條件。但前面條件的符合,只能保證PLC 開(kāi)入模塊能夠檢測保護裝置動(dòng)作觸點(diǎn)狀態(tài)的變化情況。在自動(dòng)測試系統設計中,可編程控制器的開(kāi)入模塊僅僅采集觸點(diǎn)狀態(tài),而完成觸點(diǎn)狀態(tài)檢測標準判斷是在控制計算機中完成,如何保證上位機能夠得到完整、連續的基于采樣周期為50 毫秒可編程控制器開(kāi)入模塊采樣數據是本系統必須要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　電力系統智能裝置自動(dòng)測試系統檢測的對象是繼電保護設備中出口繼電器動(dòng)作情況,由于繼電保護設備的動(dòng)作的快速性,部分保護動(dòng)作時(shí)間實(shí)現小于50ms,因此部分出口繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)在較短的時(shí)間會(huì )出現反轉,根據系統設計要求,要求上位機能將保護動(dòng)作前和保護動(dòng)作后出口繼電器接點(diǎn)動(dòng)作情況進(jìn)行檢測處理,并將動(dòng)作前后出口繼電器接點(diǎn)狀態(tài)作為該系統中繼電器接點(diǎn)檢測判斷依據。因此,要通過(guò)上位機和可編程控制器通訊數據交換,實(shí)現采樣時(shí)間間隔不大于50ms 可編程控制器開(kāi)入采樣數據上送到上位機的目標。

　　目前, 上位機獲得可編程控制器的開(kāi)入采樣數據是通過(guò)通訊交換信息得到,而提高上位機和PLC 數據信息交換效率是解決數據采樣的實(shí)時(shí)性的措施之一,但僅僅依靠提高上位機和PLC 數據交換速度是無(wú)法到達采樣數據周期50ms 指標要求, 即使上位機使用以太網(wǎng)介質(zhì)能達到此要求,也會(huì )占用上位機比較多資源。同時(shí)由于可編程控制器掃描工作方式的特點(diǎn),通訊模塊頻繁和上位機數據交換會(huì )影響可編程控制器其他模塊功能執行,如影響可編程控制器掃描周期。

　　對于可編程控制器來(lái)說(shuō),在其內部實(shí)現50ms 采樣周期的數據采樣是完全可以的實(shí)現的,充分利用可編程控制器中數據轉存和邏輯控制功能, 將每50ms 一次采樣數據寄存到連續但不相同數據緩沖區。通過(guò)采樣周期時(shí)間的整定,結合上位機和可編程控制器通訊協(xié)議的最大數據長(cháng)度,上位機只需要在給定的時(shí)間內進(jìn)行一次讀取多次采樣數據即可。上位機讀取采樣數據后,根據PLC 采樣數據轉存的原則和邏輯,將已接收到采樣數據進(jìn)行采樣時(shí)序的還原即可。

　　4.3 可編程控制器順序開(kāi)出的實(shí)現

　　可編程控制器開(kāi)出模塊順序開(kāi)出主要是滿(mǎn)足電力系統測控裝置的遙信檢測要求, 設計具體要求為: ①上位機下發(fā)一次命令,啟動(dòng)順序開(kāi)出,PLC 接受命令啟動(dòng)順序開(kāi)出邏輯回路,由可編程控制器本身完成開(kāi)出模塊開(kāi)出接點(diǎn)順序開(kāi)出。②在順序開(kāi)出過(guò)程不允許同時(shí)出現兩個(gè)開(kāi)出同時(shí)接點(diǎn)接通狀態(tài)。③順序開(kāi)出執行一次完畢即可停止開(kāi)出。

　　設計基本思路: 在啟動(dòng)命令后, 啟動(dòng)維持一個(gè)掃描周期時(shí)間的定時(shí)T1 脈沖信號回路,同時(shí)啟動(dòng)另一個(gè)計時(shí)器T2(T2 T1)。在一個(gè)掃描周期脈沖到來(lái)時(shí),由設定計數器和目標進(jìn)行比較, 決定開(kāi)出繼電器序號, 開(kāi)出執行并保持時(shí)間T2 后,計數器加一和執行復位判斷程序, 等待下一個(gè)脈沖到來(lái)后執行上一過(guò)程直到全部執行完畢。

　　設計維持一個(gè)掃描周期時(shí)間的定時(shí)脈沖信號,定時(shí)的時(shí)間參數為兩個(gè)開(kāi)出之間的時(shí)間。一個(gè)周期定時(shí)脈沖梯形圖如圖1 所示。通過(guò)修改定時(shí)器類(lèi)型和計時(shí)器參數,確保M100 能夠在T1 的時(shí)間后產(chǎn)生一個(gè)能夠維持一個(gè)掃描周期間的脈沖信號, 是一個(gè)通用的標準的定時(shí)脈沖信號程序。M103 為定時(shí)脈沖到來(lái)后寬度為T(mén)2 脈沖。

圖1 定時(shí)脈沖信號程序和梯形圖