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产品描述
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火车头！PLC在变压器自动化中的应用摘要：本文主要介绍由PLC构成的变压器自动化系统在中小型变电站综合自动化中的实现。它对变压器的控制精度高，性能。同时PLC自身具备的计算机、电子、网络通讯等特性，使PLC在变电站综合自动化中得到了广泛的应用。 1 概述 可编程逻辑控制器作为新一化的工业控制装置，结构简单、性能、性高。其的优点是：使用方便，具有的实时功能和强大的通讯能力。在其小小的单元中，包含了强大的功能，使之能够立地或通过网络分布式系统轻而易举地完成复杂的控制任务，很小的投入即能获得有效的自动化系统，在工业现场领域深受欢迎，非凡是经过非凡模块配置后，可以在保持简单易用的特点的同时大大扩展其应用领域。PLC的体积小，结构紧凑，编程方便，梯形图编程方式面向一般电气技术人员，操作简单，维修方便，易于实现机电一体化，因而在变电站综合自动化中得到了广泛的应用。 中小变电站综合自动化中的自动化设备有：可编程自动化监控装置、可编程变压器自动化屏、可编程微机计量屏、可编程微机线路保护屏、可编程微机同期系统、可编程信号屏、可编程电容屏、可编程微机直流电源系统等均应用了PLC为其智能化单元，并且都能够挂网运行，方便地实现遥信、遥测、遥控功能，取代了传统的RTU。本文主要介绍由PLC构成的变压器自动化部分在自动化变电站中的实现。适用于老式变电站的自动化改造及新式变电站的建设。 2 变压器自动化的构成方案 在中小型变电站中，一台变压器及其配套设备一般包括：断路器及操作单元、变压器、变压器控制屏、避雷器、差动保护屏、变压器接地系统等。下面以两种情况分别讲述变压器的自动化构成方案。 2.1变压器及配套设备为常规设备 如断路器及操作单元、变压器、差动保护屏、变压器防雷接地系统等均为不含智能单元及计算机接口的常规设备，那么只需将变压器控制屏部份选用可编程变压器自动化屏，就能构成比较完备的变压器自动化系统。其系统框图如图1所示，变电站中控室内的变压器控制屏及其配套设备分别与可编程变压器自动化屏通过电缆直接连接，进行信息交换。中控室或远方的主计算机监控系统通过对可编程变压器自动化屏的监控来实现对变压器的监控，其中的信息交换由主计算机监控系统中的工控机与可编程变压器自动化屏中的PLC通过工业现场通讯网络来实现。这种变压器自动化系统一般适用于改造旧站或建设资金规模不大的自动化新站。 2.2 变压器及配套设备为智能化设备 如断路器及操作单元、变压器、差动保护屏、变压器防雷接地系统等均已含有智能单元及计算机接口，那么变压器控制屏部份选用可编程变压器自动化屏，就可以非常方便地构成功能强大的变压器自动化系统。其系统框图如图2所示，变电站中控室内的变压器控制屏及其配套设备分别与可编程变压器自动化屏通过工业现场通讯网络与中控室或远方的主计算机监控系统进行信息交换。可编程变压器自动化屏与变压器及配套设备之问仅有少量的电缆连接，整个系统显得非常简单。 3 可编程变压器自动化屏的组成及实现 可编程变压器自动化屏的硬件设备一般包括：PLC，PLC输入/输出信号隔离继电器，近地操作按钮及故障事故指示灯、警器、智能变压器油温度巡检仪，智能信号测试议，小直流电源，通讯适配器等。其系统框图如图3。软件主要由PLC自动化监控程序和与监控主计算机的通讯程序组成。 3.1PLC的选型 从上述的被控对象的电气特性看出，这个系统几乎是对开关量进行监控。温度模拟量及信号模拟量均有智能仪表对其监控，智能仪表的输出触点开关量进入PLC，因此PLC只需选用基本模块及通讯模块，而不需非凡模块。接下来应确定PLC输入∕输出点数，统计可编程变压器自动化屏对变压器及配套设备的监控点数，一般输入不过64点数，输出不过40点。在实际中我们选用了北京安控科技发展有限公司研制的Rock系列PLC产品：RockE20系列PLC产品。此产品采用的16位CPU，配置嵌入式实时多任务操作系统，可实现采集、运算、逻辑、定时、控制、通讯等功能，其单CPU＋扩展模块，可承载32模块，测控500个I∕O点。以RS485或Intranet进行本地扩展，以拨号Modem或GPRS等方式进行远程扩展。该产品采用插拨方式扩展、模块尺寸小巧，安装使用方便、维护简单，具有应用灵活、、等特点。 3.2可编程变压器自动化屏的硬件 组成可编程变压器自动化屏的各部件应严格照按电气规范设计、连接。此外，与PLC相连的部份应严格按照PLC厂家技术要求进行设计、连接。 3.3PLC的自动化监控程序 变电站的变压器组成方式不同决定了可编程变压器自动化屏PLC的监控程序的不同。在此以35KV单母线、一台主变压器为例，其开机预备条件及开机程序. 4 可编程变压器自动化屏的运行 可编程变压器自动化屏在变压器的自动化运行中处于实时监控的重要位置，它通过输入∕输出信号隔离继电器按变电站变电设备的状态∕控制信号，可编程逻辑控制器将上述信号按具体的自动化流程进行实时控制，并与监控主计算机通过网络传递数据。完成变压器的开、停，运行维护与继电保护。它不仅使变压器处于闭环自动控制之中，而且使变压器自动化与测控保护系统协调运行，从而使整个变压器处于运行状态。由于PLC自身的特性，每个输入∕输出信号都有指示灯，使得变电站这个信号比较分散的场所维护检修工作变得异常轻易。 5 结束语 本系统已在我市多个变压器的自动化工程中成功投运。我们发现其处理故障十分轻易，既缩短了停电维护时间、运行维护费用又很低。运行中发生诸如变压器的瓦斯继电器触点进水短路、中控室各接触器电触点断线、变压器控制回路等故障均能及时发现、警与自动进入其处理程序，并能在监控主计算机上集中监视。用PLC构成的应用环境，可以构成满足不同用户或同一用户不同时期对系统的需求，改变系统的组织方式只需重新输入PLC监控程序即可，我们对此相当满足。
学自动化的，整天听别人说起PLC，究竟什么是PLC呢？PLC就是可编程控制器。PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
二十世纪六十年代美国开始推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），用来取代传统继电器控制装置，从那时起，PLC技术快速发展，在全世界范围内得到了广泛的应用。PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC的功能也不断完善，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
PLC作为离散控的制的产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了发展，全世界PLC使用年增长率保持在20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分。综合相关资料，2004年PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。
PLC是由摸原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。
相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。
近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分。随着的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头
通用PLC应用于设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有高的性和好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器，PLC产业一定会有一个美好的未来。
1．实验目的
(1)掌握定时器、计数器指令的编程方法；
(2)掌握定时器时间常数的设置方法；
(3)掌握定时器、计数器的使用技巧。
2．预习要求
(1)复习定时器、计数器指令的操作功能及使用方法；
(2)提前阅读实验内容和步骤；
(3)写出本次实验中梯形图所对应的指令语句；
(4)分析梯形图并画出相对应的时序波形图。
3．实验设备及器材
(1) FX系列PLC一台；
(2)手持式编程器一台；
(3)编程电缆。
4．实验内容和步骤
(1)定时器指令实验。图9.12所示为定时器指令梯形图的工作原理。图中内部辅助继电器M8028为OFF时，T0～T62的计时脉冲为100ms;当M8028为ON时，控时器T32～T62的计时脉冲为10ms。X1、X2分别为定时器T0、T33的执行条件。实验时通过操作X20的ON/OFF状态，观察对输出Y0、Y1的延时作用。
图9.12 定时器指令使用练习梯形图
实验步骤：
①按照梯形图输入指令语句，检查输入程序的正确性，操作PLC运行程序；
②使X20=OFF，手动操作输入信号X1=X2=ON，观察输出端Y0、Y1的延时输出情况；
③手动操作X20=ON后，再使X1=X2=ON，观察输出Y0、Y1延时时间的变化情况；
④改变T0、T1的设定值，观察输出Y0、Y1延时时间的变化情况。
(2)计数器指令实验。图9.13所示为计数器指令梯形图的工作原理。计数器的设定常数K=5，当X10为OFF时，操作X7的ON/OFF变化5次，Y0有输出。当X10为ON时，计数器CO被复位，X7计数输入信号无效。
图9.13 计数器指令使用练习梯形图
实验步骤：按照梯形图输入指令语句，检查输入程序的正确性；操作PLC运行程序；手动操作X7做ON/OFF变化，观察PLC输出端Y0的状态，并画出相应的时序波形图。
(3)定时器和计数器的综合实验。图9.14所示为定时器和计数器综合使用梯形图。工作原理为：计数器CO的设定常数K=10，当X10为ON（X1为OFF）时，定时器T0开始定时，经过2s后，T0的常开触点闭合，计数器计数1次，与此同时T0的常闭触点断开，T0定时器复位；在下一次扫描到来时，T0的常闭触点复位，T0线圈得电又开始延时，2s后计数器再次计数，……，直到计数器计到10次，Y0得电有输出。从X10闭合到Y0有输出，其延时时间为10×2=20s，X1为ON时计数器CO复位。
图9.14 定时器和计数器综合使用梯形图
实验步骤：按照梯形图输入指令语句，检查输入程序的正确性；操作PLC运行程序；手动操作输入信号X10为ON，2s后计数器开始计数，当计满10次，Y0有输出；当操作X1=ON时，计数器CO复位，Y0无输出，观察PLC输出端Y0的状态，并画出时序波形图。
(4)脉冲发生器实验。图9.15所示为脉冲发生器指令梯形图，其工作原理为：当X10为ON（X20为OFF）时，定时器T50开始延时，10s后，T50的常开触点闭合，Y0得电有输出，与此同时T51线圈得电开始延时，5s后，由于T51的常闭触点断开，T50复位，T51也复位，T50常开触点断开，Y0断电无输出，在下次扫描到来时T51常闭触点复位，T50又开始延时10s，依次类推，Y0输出脉冲波形；当X20为ON时，M8028得电，Y0的脉冲周期发生变化。
图9.15 脉冲发生器指令使用练习梯形图
实验步骤：按照梯形图输入指令语句，检查输入程序的正确性；操作PLC运行程序；在X20分别持续为ON或OFF两种情况下，手动操作输入信号X10=ON;观察PLC输出端Y0的状态变化，画出Y0的时序波形图。
5．实验报告要求
(1)整理实验操作结果（时序波形图）；
(2)总结实验中所用指令的使用方法。
6．选做内容——交替输出脉冲实验
图9.16所示为交替输出脉冲电路，图中X10为启动信号，通过T0和T1延时时间的设定可以控制交替输出的频率值。
图9.16 交替输出脉冲电路
实验步骤：按照梯形图输入指令语句，检查输入程序的正确性；操作PLC运行程序；手动输入信号X10=ON，观察输出端Y0、Y1的状态；分析画出T0和T1触点及Y0、Y1的时序波形图；分析Y0、Y1交替输出的工作原理；说明T1常闭触点在电路中的作用。
自1981年推出FX系列小型三菱PLC以来，三菱创造出单系列销售量800万套的佳绩，小型PLC市场占有率是稳居。2008年9月19日，三菱电机在三亚召开发布会正式发布三代小型三菱PLC，FX3G系列产品，宣告FX家族三代产品进一步丰富。发布会后，三菱电机姬路制作所产业机部部长奥村良之先生、三菱电机自动化(上海)有限公司总经理富泽克行先生接受了工控网、《电气时代》等媒体联合采访，揭示新品背后大家关心的问题。
――客户需求促成新一代产品诞生
FX3G系列PLC产品是基于怎样的前提而推出？
FX系列小型PLC是三菱电机在27年前开发面世的产品，在之后的多年时间里也有着不断的改进，2000年之前客户产品对精度要求不是特别高，2000年后，随着产品发展需求的进步，客户对于产品精度有了较高的要求，特别是近年来，客户对精度、性提出了进一步要求。三菱电机提出从提和提高生产速度两方面着手以解决客户需求。同时经过市场调研发现客户在连接伺服、通信以及提高容量等方面需求也比较大，针对这一现状需求我们推陈出新，及时研发、推出FX3系列产品，包括的FX3U、中低端的FX3G产品。
――PC的发展促进了PLC产品升级
FX发展至今已经有了三代，如何保产品的持续？
三菱一直以来致力于开发实用的、不断升级的产品。初我们的产品以很简单的继电器为主，二代是90年代的简单的信息处理，三代则是根据客户需求对于信息、信息处理等各方面都有了一个提升。对于小型PLC的发展来说，PC电脑的发展也起到了很大作用，将小型计算机的功能融入到我们的产品中去，这是非常重要的，也是非常必要。对于新产品的开发需要耗费大量的人力、物力、财力这点，我们的出发点是回馈于客户，解决客户提出的问题、提供完善的服务。
――FX3G将运用于多行业
FX3G将应用到哪个行业？
FX3G系列PLC产品并不是想针对于某个特殊性行业，它的运用范围是比较广泛的，我们的研发目的是希望它运用到多行业中。例如机床行业、纺机行业、印刷包装行业、电子设备行业、水处理行业等几乎所有行业都可应用。
――三菱电机注重品质，PLC要任务是稳定
FX3G与上一代产品有何提升？相同类产品的优势？
FX3G产品与三菱电机之前推出的产品相比，FX3G在速度、容量、效率等方面有了很大的提升，对于三菱自身来说是定义为进入新一代的一个产品。
与同类产品相比，三菱对于PLC产品的品质要求一直以来比较高的。多年以来公司产品将稳定性作为产品研发的要解决问题。每款新产品研发、生产中过程中，都是积聚了以往的经验，并不断地理念。在同等环境条件下，产品稳定性是其它产品的，因此我们非常自信在复杂的工业环境下，与其它产品相比我们产品的稳定性，质量各个方面都会。
――简单易用、前理念是三菱产品锏
面对客户，三菱对自身的产品主要有两个要求：一是对设计者来说，使用三菱的产品将会使生产设计为方便；二是对现场使用者而言，操作将为简单。在满足客户对产品的功能需求的同时，三菱将前理念融入产品中，尽可能为客户提供具前瞻性的产品。
相信无论是今年、明年还是以后的数年时间里，FX3G产品都将会是我们产品的销售，在市场上也会一个很好的销售业绩。
――综合解决方案是强项，年度确保两位数增长
FX3G产品的推出对于提高销售额目标有着怎样的帮助？
今年受大的经济环境的影响，在三菱PLC产品、变频器产品以及NC产品，特别的是针对于中国市场的产品，目前处于一种不容乐观的销售环境。虽然说单一的产品会存在各种各样的状况，但我们有很多的产品链系列，通过产品链推出的一系列综合解决方案也是我们的强项，事实证明两者也形成了互补。
因此我相信通过大家的努力，在现在所面临的艰难环境中，我们应该是能够达到公司今年销售的目标值。中国目前GPG成长值是10%这个状况，我们公司的销售值已经达到两位数的增长率，与2007年相比，销售额已经有了20%增长。
FX3G在同类产品中是的，三菱PLC产品、变频器产品在市场占有率上前两名，不仅是单一产品销售率比较好，产品之间连接性也是比较好的，通过产品之间的融合、互动可以达到好的销售水平，这也是我们非常的一个优势。
三菱FX产品在中国小型PLC市场占有率目前过40%，远远其它市场占有率，但是我们相信不仅仅是在FX，而是通过各项产品整体解决方案的推出，让客户深切感受到我们产品的实用性、优越性。
――可视化就是要暴露出客户生产的不良环节，提升其竞争力
如何理解“可视化提升竞争力”？
生产厂家来在激烈的行业竞争中取胜的一个重要条件，就是让生产现场，操作简单。一方面，对设备的改进，高速度是非常重要的，但这提升的幅度是不大的；另一方面，我们可以提升机器在生产现场的运转效率。实际生产线上停滞时间比我们想像的要多出很多，从生产现场我们不难发现，停滞的主要原因是产品在进入下一个环节之前的停滞等待时间比较长，或者是生产线设计不合理导致经常发生一些小的故障，故障维修对于生产线生产时间也会有着一定影响。
在人们概念里，日本生产厂家的生产效率是比较高的，实际上在日本的生产厂家的机器生产线运转效率只不过达到了60%，打个比方当它的运转率达到80%时，运转率提升了20%，这个效率提升是非常可观的。为了达到这个指标，我们要分析生产线上的众多设备，每个设备存在着怎样的问题，将问题展示出来，这就需要可视化。
中国PLC市场的95%以上被国外产品。国内曾有研究单位开发PLC产品，后因种种原因没有发展起来。值得欣慰的是，国内已有具有较强实力的公司开始拓展PLC业务。
目前，中国PLC市场的95%以上被国外产品。国内曾有研究单位开发PLC产品，后因种种原因没有发展起来。值得欣慰的是，国内已有具有较强实力的公司开始拓展PLC业务，并在中国PLC市场有了一定声音，如和利时公司、德维森公司、安控公司。
中国PLC市场主要厂商为Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwell、Schneider、GE-Fanuc等大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有优势，日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置，韩国和中国的公司在小型PLC领域也有一定市场份额，PLC厂商的市场份额几乎可以忽略。
我国大中型企业普遍采用了的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。
大型PLC的目标用户在选用PLC时一般不会把价格作为要考虑因素，而是关注产品性能、质量和，对价格不是十分敏感，故日本产品很难进入该领域。韩国和中国的产品从一开始就是模日本产品，基本沿袭日本产品的技术路线，其在中国的市场策略、行业影响基本是步日本厂商的后尘，只不过比日本产品滞后一段时间。
对中、小型PLC的目标用户而言，市场上主要厂商的PLC产品均能满足其要求，所以在产品选型时价格是十分重要的因素。因此，日本产品在该领域占有优势。Siemens在推出新一代小型PLC产品S7-200后其价格与日本产品相差不大，近几年其小型PLC的市场增长，已经与日本主要产品(Mitsubishi和Omron)在小型PLC领域了类似的市场地位。近年来，由于具有明显的价格优势，中国的部分PLC厂商在小型PLC领域发展势头十分强劲，抢占了原来日本产品的一部分低端市场。
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