基于PLC控制的斷路器電壽命試驗

謝向楠

河南省濮陽市中原大化電氣公司

基于PLC控制的斷路器電壽命試驗

謝向楠

河南省濮陽市中原大化電氣公司

本文利用西門子公司的S7－200型PLC作為主控制系統，使用PLC自身所具備的邏輯運算和數據處理功能，通過輸入/輸出模塊、A/D模塊、D/A模塊和編制PLC控制程序，實現了斷路器電壽命實驗的硬件系統和軟件控制程序的設計。

PLC；電壽命；故障診斷

本文結合斷路器電壽命試驗，詳細說明了真空斷路器電壽命試驗的PLC設計程序以及個人計算機與S7－200型PLC之間的串行通信。

1.斷路器電壽命實驗PLC程序的實現

電壽命試驗的目的是考核產品在正常負載條件下能否耐久和可靠地工作至壽命終止為止。

斷路器試驗有兩種類別:一種是配電用途的考核；另一種是用著直接啟動電動機的考核。本試驗按AC3—I類別使用。兩種試驗要求見下表:

表1 電壽命試驗條件

AC3-I為起動電動機類別的電壽命試驗的一種工作制

下面給出了實驗主電路的示意圖:

圖1 實驗主電路示意圖

圖中QF為被試斷路器，QF1和QF2為輔助斷路器。QF1首先接通QF通以Ue和6Ie，QF接通。這時，QF1斷開，QF2接通，QF通以0.17Ue和Ie，QF斷開。實驗完成一個循環次數。

1.1 S7-200PLC的接線

圖2中，SB為啟動開關，QF1.1和QF2.1為輔助斷路器的輔助觸頭，因此，I0.1和I0.2可以起到監控斷路器通斷的作用。K控制的是示波器的啟動，K1和K2分別控制QF1和QF2，K3用來控制QF。HL1－5是用來提示線路的運行狀態，分別是:示波器通，QF1接通，QF接通，QF2接通，報警燈亮。

該試驗是以斷路器型號NM6-125為被試電器，其額定電流為125A，額定電壓為380V。該試驗要求在分斷過程中，加在觸頭兩端的電壓為額定工作電壓的17%，其作用是模擬籠型異步電動機在運轉中斷開的實際情況。為滿足這一要求特采用兩個不同的電源供電:在試驗過程中用兩個陪試接觸器KM1和KM2將電源從Ue切換至0.17Ue，其中KM1所承受的分斷能量相當于試品的20倍以上，故選用額定電流為100A的交流接觸器。

圖2 S7－200PLC的接線圖

圖3 操作控制梯形圖

由于短路器試驗次數多，試驗從開始到結束要持續較長時間，可能出現短路、過載、試品或電路中用于控制的電器觸頭熔焊等故障。主電路中的熔斷器和斷路器的復式脫扣器（瞬時脫扣器和熱脫扣器）分別用作線路的短路和過載保護；而觸頭熔焊則可利用PLC內部定時器來夠成保護，故不必另外采用時間繼電器等外部電器。

電壽命試驗的全過程需要一定的時間，在這段時間里電源電壓不可能是恒定不波動的，所以試驗電流的標稱值應以相當于電壓為Ue時之值，如測量時電壓偏離Ue值，則可以換算得出。這個標稱值的允許偏差為±5%，在試驗全過程中無須在調整這一數據，全過程的電壓允許偏差為±5%，電源頻率允許在45Hz～62Hz。

1.2 操作控制的軟件設計

根據斷路器電壽命試驗的要求，可畫出用PLC實現控制的梯形圖如圖3所示。

圖4 通信設置界面

2. 西門子系列PLC的通訊協議

在這里介紹一種簡單的通信方式，采用的PPI連接方式。

首先，網絡的連接，使用雙絞線及網絡連接器將網絡內設備的RS－485口連接起來，連接一般為總線方式。其次，設置STEP7－Micro/WIN地址及波特率，操作如下:

(1) 在STEP7－Micro/WIN編程軟件操作欄中點擊通訊圖標。

(2) 雙擊通訊設置圖標。（圖4）

(3) 在SetPG/Printerface對話框中點擊屬性按鈕。

圖5 設置PG/PC接口界面

(4) 為STEP7－Micro/WIN選擇站地址。

(5) 為STEP7－Micro/WIN選擇波特率。

圖6 選擇波特率界面

為S7－200設置波特率與站地址的方法與以上類似，可以在操作欄中點擊系統塊圖標或者在命令菜單中選擇View＞Component＞System Block，然后進行選擇。值得注意的是，設置的地址及波特率需和應用程序一起下載到CPU中生效，設置時還應同時安排該站為主站或從站。

圖7 S7－200設置波特率與站地址界面

3.小結

本篇所介紹的電壽命試驗方法，在通過DCS組態之后，增強其可視化和操作性，改善人機交互環境。節省了人工，增加工作效率。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.17.048