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苏州PLC系统在矿热炉低压无功补偿测控系的开发

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苏州PLC系统在矿热炉低压无功补偿测控系的开发

发布日期:2016-08-02 作者: 点击:

通常电炉系统都配备有一次侧高压无功补偿,这样一次侧的功率因数得到了提高。但由于二次侧的功率因数并不会改变,变压器的输出功率受无功功率的影响并没有克服。若对二次侧进行无功补偿,补偿后负载端的功率因数得到了提高,既可以保证一次侧的功率因数得到提高。变压器的输出功率也得到了提高,实际作用在电极上的电压得到提高,相应的产量增加。

       据此设计并研制了一种基于PLC的矿热炉二次低压无功补偿测控系统。该系统采用与电感性电极并联电容器的方法提高电网的功率因数,由于感性负载使电压相位超前,当并联了电容器之后,电压与电流之间的相位差变小,减小了无功功率和无功电流,变压器输出增加。苏州PLC维修


      对矿热炉进行自动无功补偿,由于无功功率减小,输出电压提高,对提高产品的产量和质量,降低产品成本,提高产品在市场中的竞争能力,都具有现实意义。


一、系统组成与控制原理

       矿热炉二次低压无功补偿测控系统由可编程逻辑控制器PLC、工业现场触摸屏、三相综合电量变送器PDM、补偿电容、智能电压表、数字温度表等部件组成。

       系统的控制核心由可编程逻辑控制器PLC、工业现场触摸屏监控器以串行总线形式构成。PLC读取PDM模块采集到的电网参数,并与预先设定的自动控制参数进行比较,据此投入或切除并联在电网中的电容,提高电网的功率因数。触摸屏通过RS232串行总线读取保存在PLC数据寄存器的电网参数.并进行动态显示。触摸屏还可切换系统手动/自动工作模式,手动控制电容投切。现场修改系统自动控制参数,智能电压表采集并显示电网二次侧电压,可设定报警上、下限值,若二次侧电压超限则触发系统急停动作,防止电炉过载事故发生,对系统进行保护。

       系统同时检测矿热炉电极导线的温度,由于每根导线上的电流都有数万A,如果冷却系统发生故障温度会超限,则需要触发系统急停动作,对系统进行保护。温度信号的采集由数字温度表进行(内部包含传感器变送电路)。

二、系统软件设计

1、下位机PLC测控软件设计

       矿热炉低压二次补偿监控应用系统以可编程控制器PLC为控制核心,触摸屏、PLC、PDM以串行总线构成网络。其中下位机PLC控制软件实现的功能主要包括:

      (1)与触摸屏之间的通信触摸屏通过RS232串行总线读取存放在PLC数据寄存器的电量参数并显示,触摸屏对PLC发送手动投切、手/自动工作模式切换、自动控制参数修改等操作命令,通信协议设置为Modbus协议ASCII模式。

      (2)PLC与PDM之间的通信首先由PLC向PDM发送8个字节的呼叫指令,PDM接收到呼叫命令后将采集到的电网参数回复给PLC。PDM模块与PLC通过差分传输的两线RS一485总线进行通信,运行快速可靠,通信协议设置为Modbus协议RTU模式。  

      (3)急停保护二次侧电压过高、导线温度超限、急停按钮等PLC输人口输入及上位机串口命令均可触发系统急停动作。系统急停的处理方法是A、B、C各相按照定时器间隔依次切除各个投人点,以避免全部电容同时断开产生数十A冲击电流对控制系统的损害。

      (4)PLC根据功率因数自动投切模式由PDM模块采集电网的常见参数如:电压、电流、功率因数等,PLC通过f}S485串行总线读取电网参数并与预先设定的参数值(各相功率因数的投人、切除值)进行比较并以此为依据按照设定的间隔时间进行自动投切。   

      (5)PLC接收触摸屏串口命令手动投切模式在程序中串口命令直接控制中间继电器的通断来控制PLC输出点的通断,从而实现触摸屏手动控制电容投切。

       (6)控制柜按钮手动投切模式(应急预案)在触摸屏和PDM都发生故障的情况下,可打开手动控制开关进行手动投切。每按下1次投入按钮A、B、c三相各投1个点,反之,每按下1次切除按钮A、B、C三相各切除1个点。

2、上住机触摸屏监控软件设计

        系统上位机选用触摸屏。触摸屏与工控机相比不仅具有投资成本低、体积小、可靠性高、具有更好的人机交互界面等优点.而且触摸屏易于实现对PLC的控制。从成本、开发及维护上更适合于矿热炉无功补偿控制系统。

       矿热炉无功补偿控制系统的人机界面采用台湾威纶通公司的MT6100i(10英寸)彩色触摸屏,该机具有画面美观、性能可靠、寿命长等优点。

       应用软件采用EB8000 V410版编程软件平台开发。主程序包含4个操作界面:起始界面,延时5 s自动关闭--数据显示界面。显示27个电量参数:参数设置界面,设置自动控制投、切功率因数值;控制界面--实现触摸屏手动控制--控制模式切换等操作。

     (1)数据显示界面分别显示27个电网一次侧参数。其中包括A、B、C三相的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数.AB相线电压、BC相线电压、AC相线电压,三相总有功功率、总无功功率、总视在功率、总功率因数、不平衡电流,交流电频率。   

     (2)控制界面上有36个手动控制按钮。分别控制3组电容柜中的3x12组电容,当按下手动控制按钮后,对应电容组投人工作,再次点击该按钮将切除该组电容.对应指示灯显示每个电容组的投切状态:控制界面还有手动,自动、运行/急停等操作模式切换按钮。   

     (3)参数设置界面设置PLC自动投切时A、B、C三相功率因数的投入值与切除值,投切时间间隔时间,以及采集电网一次侧参数时电压互感器和电流互感器的变化。   

       系统上电后,通过起始界面f手控,自动)跳转到数据显示窗口,由功能键可在参数设置窗口、控制组窗口、数据采集窗口间切换显示。

三、结语

        系统以PLC为自动控制主机。PLC通过PDM获取一次侧电网参数,通过智能表获取电炉主要运行电气参数。并据此自动投入或切除并联在电网中的补偿电容,从而提高矿热炉的功率因数。上位机触摸屏通过RS232串行总线对系统进行动态监测、手动控制、参数设置等。具有结构简单,可维护性好等特点。

        此无功补偿系统已在云南某矿业集团等几个企业成功应用,系统工作稳定可靠,自动化程度高。人机界面友好,有效提高了电炉短网的输出功率。经统计对比,实际产量提高8%至10%,节能5%左右。可为企业节约能源费用数百万元,提高产能数千万元,具有较好的市场前景。

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