西安西门子模块代理商DP电缆供应商

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1 引言
在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的启停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，而PLC技术是解决上述问题的有效、便捷的工具，因此PLC在工业控制领域得到了广泛的应用。下面就PLC工业控制系统设计中的问题进行探讨。

2 PLC系统设备选型

PLC主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。不同型号的PLC有不同的适用范围。根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机器）。并且结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价格性能比较好的PLC机型。

目前市场上的PLC产品众多，国外有德国的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美国的GE;韩国的LG等。国产有研华、研祥、合力时等。近几年，PLC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高。PLC 的选型应从以下几个方面入手。

2.1 确定PLC 控制系统的规模

依据工厂生产工艺流程和复杂程度确定系统规模的大小。可分为大、中、小三种规模。

小规模PLC控制系统:单机或者小规模生产过程，控制过程主要是条件、顺序控制，以开关量为主，并且I/O点数小于128 点。一般选用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

中等规模PLC控制系统:生产过程是复杂逻辑控制和闭环控制，I/O点数在128——512 点之间。应该选用具有模拟量控制、PID控制等功能的PLC，如SIEMENS S7-300等。

大规模PLC控制系统:生产过程是大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制，I/O点数在512点以上。应该选用具有通信联网、智能控制、数据库、中断控制、函数运算的PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工业现场总线结合实现工厂工业网络的通讯和控制。

2.2 确定PLC I/O 点的类型

根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有软硬件资源余量而不浪费资源的机型（小、中、大型机器）。

根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。

电磁阀的开闭、大电感负载、动作频率低的设备，PLC输出端采用继电器输出或者固态继电器输出;各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动/停止应采用晶体管输出。

2.3 确定PLC编程工具

（1） 一般的手持编程器编程。 手持编程器只能用商家规定语句表中的语句表（STL）编程。这种方式效率低，但对于系统容量小、用量小的产品比较适宜，具有体积小、价格低、易于现场调试等优点。 这主要用于微型PLC的编程。

（2） 图形编程器编程。图形编程器采用梯形图（LAD）编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高,主要用于微型PLC和中档PLC。

（3） 计算机加PLC软件包编程 。这种方式是效率的一种方式，但大部分公司的PLC 开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试，主要用于中PLC系统的硬件组态和软件编程。

3 PLC控制系统的设计

PLC 控制系统设计包括硬件设计和软件设计。

3.1 PLC控制系统的硬件设计

硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的性、性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。

（1） PLC控制系统的输入电路设计。PLC供电电源一般为AC85—240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1:1隔离变压器等）;隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接PLC 输入电路的地，以减小高低频脉冲干扰。

PLC输入电路电源一般应采用DC 24V, 同时其带负载时要注意容量，并作好防短路措施，这对系统供电和PLC至关重要，因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行，一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝，防止短路。

（2） PLC控制系统的输出电路设计。依据生产工艺要求，各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出，它适应于高频动作，并且响应时间短;如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下，应继电器输出，采用这种方法，输出电路的设计简单，抗干扰和带负载能力强。

如果PLC输出带电磁线圈等感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。

当PLC扫描频率为10次／min 以下时，既可以采用继电器输出方式，也可以采用PLC输出驱动中间继电器或者固态继电器（SSR），再驱动负载。

对于两个重要输出量，不仅在PLC内部互锁，建议在PLC外部也进行硬件上的互锁，以加强PLC系统运行的性、性。

对于常见的AC220V交流开关类负载，例如交流接触器、电磁阀等，应该通过DC24V微小型中间继电器驱动，避免PLC的DO接点直接驱动，尽管PLC手册标称具有AC220V交流开关类负载驱动能力。

（3） PLC控制系统的抗干扰设计。随着工业自动化技术的日新月异的发展，晶闸管可控整流和变频调速装置使用日益广泛，这带来了交流电网的污染，也给控制系统带来了许多干扰问题，防干扰是PLC控制系统设计时考虑的问题。一般采用以下几种方式:

隔离:由于电网中的高频干扰主要是原副边绕组之间的分布电容耦合而成，所以建议采用1:1隔离变压器，并将中性点经电容接地。

屏蔽:一般采用金属外壳屏蔽，将PLC系统内置于金属柜之内。金属柜外壳接地，能起到良好的静电、磁场屏蔽作用，防止空间辐射干扰。

布线:强电动力线路、弱电信号线分开走线，并且要有一定的间隔;模拟信号传输线采用双绞线屏蔽电缆。

3.2 PLC 控制系统的软件设计

在进行硬件设计的同时可以着手软件的设计工作。软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC应用的关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现。在控制工程的应用中，良好的软件设计思想是关键，的软件设计便于工程技术人员理解掌握、调试系统与日常系统维护。

（1） PLC控制系统的程序设计思想。由于生产过程控制要求的复杂程度不同，可将程序按结构形式分为基本程序和模块化程序。

基本程序:既可以作为立程序控制简单的生产工艺过程，也可以作为组合模块结构中的单元程序;依据计算机程序的设计思想，基本程序的结构方式只有三种:顺序结构、条件分支结构和循环结构。

模块化程序:把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，后组合成一个完成总任务的完整程序。这种方法叫做模块化程序设计。我们建议经常采用这种程序设计思想，因为各模块具有相对立性，相互连接关系简单，程序易于调试修改。特别是用于复杂控制要求的生产过程。

（2） PLC控制系统的程序设计要点。PLC控制系统I/O分配，依据生产流水线从前至后，I/O点数由小到大;尽可能把一个系统、设备或部件的I/O信号集中编址，以利于维护。定时器、计数器要统一编号，不可重复使用同一编号，以确保PLC工作运行的性。

程序中大量使用的内部继电器或者中间标志位（不是I/O位），也要统一编号，进行分配。

在地址分配完成后，应列出I/O分配表和内部继电器或者中间标志位分配表。
彼此有关的输出器件，如电机的正/反转等，其输出应连续安排，如Q2.0/Q2.1等。

（3） PLC控制系统编程技巧。PLC程序设计的原则是逻辑关系简单明了，易于编程输入，少占内存，减少扫描时间，这是PLC 编程遵循的原则。下面介绍几点技巧。
PLC各种触点可以多次重复使用，用复杂的程序来减少触点使用次数。

同一个继电器线圈在同一个程序中使用两次称为双线圈输出，双线圈输出容易引起误动作，在程序中尽量要避免线圈重复使用。如果是双线圈输出，可以采用置位和复位操作（以S7-300为例如SQ4.0或者 RQ4.0）。

如果要使PLC多个输出为固定值 1 （常闭），可以采用字传送指令完成，例如 Q2.0、Q2.3、Q2.5、Q2.7同时都为1，可以使用一条指令将十六进制的数据0A9H直接传送QW2即可。

对于非重要设备，可以通过硬件上多个触点串联后再接入PLC输入端，或者通过PLC编程来减少I/O点数，节约资源。例如:我们使用一个按钮来控制设备的启动/停止，就可以采用二分频来实现。

模块化编程思想的应用:我们可以把正反自锁互锁转程序封装成为一个模块，正反转点动封装成为一个模块，在PLC程序中我们可以重复调用该模块，不但减少编程量，而且减少内存占用量,有利于大型PLC 程序的编制。

4 PLC控制系统程序的调试

PLC控制系统程序的调试一般包括I/O端子测试和系统调试两部分内容，良好的调试步骤有利于加速总装调试的过程。

4.1 I/O端子测试

用手动开关暂时代替现场输入信号，以手动方式逐一对PLC输入端子进行检查、验证，PLC输入端子的指示灯点亮，表示正常;反之，应检查接线或者是I/O点坏。

我们可以编写一个小程序，在输出电源良好的情况下，检查所有PLC输出端子指示灯是否全亮。PLC输入端子的指示灯点亮，表示正常。反之，应检查接线或者是I/O点坏。

4.2 系统调试

系统调试应按控制要求将电源、外部电路与输入输出端子连接好，然后装载程序于PLC中，运行PLC进行调试。将PLC与现场设备连接。在正式调试前检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下即可送电。

把PLC控制单元的工作方式设置为“RUN”开始运行。反复调试可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当以配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。调试中多数是控制程序问题。一般分以下几步进行:

（1） 对每一个现场信号和控制量做单测试;
（2） 检查硬件/修改程序;
（3） 对现场信号和控制量做综合测试;
（4） 带设备调试;
（5） 调试结束。

5 结束语

PLC控制系统的设计是一个步骤有序的系统工程，要想做到熟练自如，需要反复设计和实践。本文是PLC控制系统的设计和实践经验的总结，在实际应用中具有良好的效果。

1．三菱变频器的设置

PLC与变频器之间进行通讯时，通讯规格在变频器中进行设定，每次参数初始化设定后，需复位变频器或通断变频器电源。

参数号 名称 设定值 说明

Pr331 通讯站号 1 设定变频器站号为1

Pr332 通讯速度 96 设定通讯速度为9600bps

Pr334 奇偶校验停止位长 2 偶校验，停止位长1位

Pr539 通讯校验时间 9999 不进行通讯校验

Pr549 协议选择 1 ModbusRTU协议

Pr551 PU模式操作权选择 2 PU运行模式操作权作为PU接口

进行ModbusRTU协议通讯时，Pr551设置为2，Pr340设置为除0以外的值，Pr79设置为0或2或6。通过RS-485端子进行ModbusRTU协议通讯时，在NET网络模式下运行。

2．三菱PLC的设置

对通讯格式D8120进行设置

D8120设置值为0C87，即数据长度为8位，偶校验停止位1位，波特率9600pbs，无标题符和终结符。

修改D8120设置后，确保通断PLC电源一次。

1 引言

PLC是专为工业控制而设计的计算机，其体积小，具有高性和很强的抗干扰能力，因而在工业控制中得到了广泛的使用。随着工业的自动化程度的提高，对PLC的应用提出了高的要求：快的处理速度，高的性，控制与管理功能一体化。控制与管理一体化也就是将计算机信息处理技术，网络通信技术应用于PLC，使PLC用于下位分散控制，用计算机提供图形显示界面，同时对下位机进行监控。本文讨论的是上位计算机与欧姆龙CPM2A型PLC的通信与监控设计。

2 通信协议

2.1 CPM2A 的通信链接方式

CPM2A有三种通信联系方式：上位链接系统、同位链接系统、ComPoBus通信系统。工厂自动化系统中常把三种系统复合起来一起使用来实现工厂自动化系统要求的多级功能。复合型PLC网络中，上位链接系统处于位，负责整个系统的监控优化。

上位机与CMP2A的通信有两种方式：上位机命令与PLC通信命令。上位机命令方式上位机处于主动,命令由上位机发往PLC。采用上位机命令方式能方便的实现上位机对PLC的监控。上位机与CPM2A采用RS-232端口进行通信，串口接线如图1所示。

2.2 CPM2A的上位通信协议

CPM2A的数据是以帧的格式发送的，当通信命令小于一帧时，发送格式如图2所示。其中正文多122个字符。当命令块内容大于一帧时，由起始帧、中间帧、及结果帧组成。起始帧多131个字符，中间帧及结束帧多128个字符。起始帧由设备号、命令码、正文、 FCS、和分界符构成。中间帧有正文、FCS、分界符组成。结束帧由正文FCS、结束符组成。上位机每发送完一帧，在收到PLC发回的分界符后再发送下一帧。

命令块中的校验码FCS是８位二进制数转换成的２位ASCⅡ字符。这８位数据是将一帧数据中校验码前的所有字符的ASCⅡ码位按连续异或的。转换成字符时，按照２位十六进制数转换成对应的数字字符。

PLC接收到上位机发送的命令帧后，自动产生响应块，响应块的格式与图２格式类似，只是在命令码后面多了两位的响应码，响应码表示了上位机命令的出错信息。响应码00表示PLC正常完成上位机命令。

3 PLC命令的编写

在CPM2A的上位链接系统中，PLC接收指令并被动地给上位机返回响应块。所以作为下位机的PLC不需要编写通信程序。

上位机与PLC的通信不能改变PLC的输入状态。为了通过上位机改变PLC的输出，在编写下位机的程序时就要利用PLC的工作位，通过上位机改变工作位的状态来改变PLC的输出，从而达到上位机对PLC输出的控制。

如图3所示，在梯形图中加入了工作位3.00，4.00。系统正常工作时3.00，4.00置OFF，当需要实现上位机控制时，把3.00置ON，使PLC的输入端0.00失效，通过工作位4.00的通断来控制系统的输出。

4 编写上位机通信程序

在上位链接系统中，通信一般都是由上位机发起的，按PLC标准通信进行连接。上位机给PLC发送操作指令，PLC按照指令执行相应的操作，同时给上位机返回数据

0.引言

在现代工业控制系统中，PLC以其高性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点，被广泛应用。可实现顺序控制、PID回路调节、高速数据采集分析、计算机上位管理，是实现机电一体化的重要手段和发展方向。但PLC无法单构成完整的控制系统，无法进行复杂的运算和显示各种实时控制图表和曲线，好的用户界面，不便于监控。将个人计算机（PC）与PLC结合起来使用，可以使二者优势互补，充分利用个人计算机强大的人机接口功能、丰富的应用软件和低廉的价格优势，组成价格比的控制系统。

1.系统构成
推进系统中，PC机选用工控计算机。它是整个控制系统的，是上位机。其主要利用良好的图形用户界面，显示从PLC接收的开关量和控制手柄的位置，进行一些较复杂的数据运算，并且向PLC发出控制指令。
PLC是该系统的下位机，负责现场高速数据采集（控制手柄的位置），实现逻辑、定时、计数、PID调节等功能，通过串行通讯口向PC机传送PLC工作状态及有关数据，同时从PC机接受指令，向蜂鸣器、指示灯、滑油泵、控制手柄的位置等发出命令，实现PC机对控制系统的管理，提高了PLC的控制能力和控制范围，使整个系统成为集散控制系统。
2.通讯协议
计算机与PLC之间的通信是建立在以RS232标准为基础的异步双向通信上的，FX系列PLC有其特定的通信格式，整个通信系统采用上位机主动的通信方式，PLC内部不需要编写专门的通信程序，只要把数据存放在相应的数据寄存器中即可，每个数据寄存器都有相应的物理通信地址，通信时计算机直接对物理通信地址进行操作。通信过程中，传输字符和命令字以ASCⅡ码为准，常用的字符及其ASCⅡ码对应关系。
计算机与PLC进行通讯时，计算机与PLC之间是以帧为单位进行信息交换的，其中控制字符ENQ、ACK、NAK，可以构成单字符帧发送和接受，其余的信息帧发送和接受时都是由字符STX、命令字、数据、字符ETX以及和校验5部分组成。
校验和在信息帧的尾部用来判断传输的正确与否，和校验码的计算方法是将命令码到ETX之间的所有字符的ASCⅡ码（十六进制数）相加，取所得和的2位数，在后面的通信程序设计里面还会提到。进行差错检验的方法很多，常用的有奇偶校验码，水平垂直冗余校验LRC，目前广泛使用的是CRC校验码，它能查处99%以上18位或长的错误，而在计算机与PLC点对点的短距离通讯时，出错的几率较小，因而采用校验和法，基本能满足要求。
3.多线程技术及在VC++串口通信程序中的实现
在bbbbbbs的一个进程内，包含一个或多个线程，每个线程共享所有的进程资源，包括打开的文件、信号标识及动态分配的内存等等。
一个进程内的所有线程使用同一个32位地址空间，而这些线程的执行由系统调度程序控制，调度程序决定哪个线程可执行和什么时候执行线程。线程有级别，权较低的线程等到权较高的线程执行完任务后再执行。在多处理器的机器上，调度程序可以把多个线程放到不同的处理器上运行，这样可以使处理器的任务平衡，也提高系统的运行效率。
bbbbbbs内部的抢先调度程序在活动的线程之间分配CPU时间，bbbbbbs区分两种不同类型的线程，一种是用户界面线程（UserInterfaceThread），它包含消息循环或消息泵，用于处理接收到的消息;另一种是工作线程（WorkThread）它没有消息循环，用于执行后台任务、监视串口事件的线程即为工作线程。
本系统采用MFC编程方法，MFC是把串口作为文件设备来处理的，它用CreateFile（）打开串口，并获得一个串口句柄，用SetCommState（）进行端口配置，包括缓冲区设置，时设置和数据格式等。然后调用函数ReadFile（）和WriteFile（）进行数据的读写，用WaitForSinglebbbbbb（）监视通信事件。在用ReadFile（）和WriteFile（）读写串口时，一般采用重叠方式。因为同步I/O方式是当程序执行完毕才返回，这样会阻塞其他线程，降低程序执行效率。而重叠方式能使调用的函数立即返回，I/O操作在后台进行，这样线程就可以处理其他事务，同时也实现了线程在同一串口句柄上实现读写操作。
使用重叠I/O方式时，线程要创建OVERLAPPED结构供读写函数使用，该结构重要的成员是hEvent事件句柄。它将作为线程的同步对象使用，读写函数完成时hEvent处于有信号状态，表示可进行读写操作;读写函数未完成时，hEvent被置为无信号。
利用bbbbbbs的多线程技术，在辅助线程中监视串口，有数据到达时依靠事件驱动，读入数据并向主线程;并且，依靠重叠读写操作，让串口读写操作在后台运行。
4.上位计算机通信程序设计
以读取PLC输出线圈Y0为的2个字节的数据为例，编写一个通信程序。查PLC软元件表可知，输出线圈Y0的为00A0H，2个字节的数据即为Y0-Y7和Y10-Y17，根据返回的数据，就可以知道PLC此时的状态，以实现对PLC的监控。在每一次读操作之前，先要进行握手联络。对PLC发请求讯号ENQ，然后读PLC的响应讯号。如果读到的响应讯号为ACK，则表示PLC已准备就绪，等待接收通讯数据。
BOOLCPlcComDlg::ReadFromPLC（char＊Read_char,char＊Read_address,intRead_bytes）
｛CSerialSerial;//用于串行通讯的类
if（Serial.Open（1））//初始化串行通讯口COM1
｛Serial.SendData（&ENQ_request,1）;//发送联络讯号
Sleep（20）;//等待20ms秒
Serial.ReadData（&read_BUFFER,1）;//读取PLC响应讯号
if（read_BUFFER==ACK）｛
……
Serial.SendData（&STX_start,1）;//向PLC发送“开始”标志代码
Serial.SendData（&CMD0_read,1）;//发送“读”命令代码
datasum_check+=CMD0_read;
for（i=0;i<4;i++）｛
Serial.SendData（&Read_address[i>,1）;//发送起始元件地址的ASCⅡ代码
……
Serial.SendData（&ETX_end,1）;//发送结束标志代码
Change_to_ASCII（senddatasum_CHECK,datasum_check）;//将“和”转化成ASCⅡ代码
Sleep（40）;//等待PLC的反应
……
Serial.ReadData（&Read_char[i>,1）;//读Read_bytes个字节
if（＊readdatasum_CHECK==＊readdatasum_check）//“和”效验
｛AfxMessageBox（"数据读取成功!"）;
returnTRUE;｝
else｛AfxMessageBox（"校验错误!"）;
returnFALSE;｝｝
｝
5.结束语
本文作者点：笔者提出了一种基于多线程的PC机与PLC的通讯，该通讯程序采用VC比用VB具有好的实时性;并采用MFC编程方法用重叠结构读写串口，使串口读写在后台进行。该通讯程序、可移植性好。
本通讯程序作为该系统的一个重要组成部分，经现场调试证明，既简单又实用，具有很好的实用。同时，该系统具有直观的人机界面和方便的操作方式，具有广阔的应用前景。a

1 引言

近年来,我国电力装机容量速度增加,大大缓解了供电紧张的局面。随着供电量的增加,系统线损也将增大。据统计,电力系统的无功功率损耗多可达总发电容量的20%～30%,也就是说大约1/4的发电容量都将用来抵消输配电过程中的功率损耗。所以功率因数越低，对电力系统运行越不利，主要原因有如下两方面：

1）发电机、变压器的额定视在功率为SN=UNIN，它代表设备的额定容量，在数值于允许发出的大功率。因为发电机在额定工作状态下发出的有功功率为
P=UIcosφ
当负载的功率因数cosφ=1时，PN=SN，其容量得到了充分利用。当负载的功率因数cosφ<1时，发电机的电压和电流又不容许过额定值，显然，这时发电机所能发出的有功功率较小，而无功功率则较大。无功功率越大，电路与电源之间能量交换的规模越大，发电机发出的能量得不到充分利用。同时，与发电机配套的原动机及变压器等设备也不能充分利用。

2）在电压一定的情况下，对负载输送一定的有功功率时， 功率因数愈低，输电线路的电流就愈大。不仅增大线路上的压降，同时也加大了线路上的功率损耗。

由此可见，提高电网的功率因数即无功补偿，对国民经济的发展有着为重要的意义。

2 并联电容器进行无功补偿

1） 补偿原理

实际工程中大多数为感性负载，其功率因数都比较低，感性负载并联电容器是提高功率因数的主要方法之一。

感性负载的电流前于电源电压，而容性负载的电流滞后于电源电压，所以前电流与滞后电流的可以互补,从电容并联点之前的电源（或电网）吸收的无功功率减少了,也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。当电网容量一定时,使无功功率减少,从而可大大提高功率因数。

2） 补偿与控制方式

常用补偿的方法：一种是集中补偿（补偿电容集中安装于变电所或配电室，便于集中管理）;一种是集中与分散补偿相结合（补偿电容一部分安装于变电所，另一部分安装于感性负载较大的部门或车间。这种方法灵活机动，便于调节，且可降低企业、配电线路的损耗。

补偿常用控制方式：

根据用电设备负载的情况，测算出补偿电容容量，选用合适的无功补偿装置，并利用交流接触器进行分级手动投切电容。这种控制方式显然不能满足自动化工业控制的要求。

由分立元件组装的自动控制设备，这种产品元件繁多，设备笨重庞大，线路复杂，性差，出现故障时维修难度大。有的使用单位由于设备无法修复，只好人工手动来进行控制，在科学技术发展，集成电路、微电子技术已经普及的今天，这种状况已远远不能适应现代化生产的要求。

以单片机为主控单元的电压无功控制系统得到很大发展，但单片机抗干扰能力较差，在中、高压无功补偿领域的性不易保证。另一方面电压等级越高的变电站其辐射范围也越大，故障的波及面也大，因此系统对它的控制能力、通信能力要求也高。

3 PLC无功自动补偿系统设计

3.1 PLC的引入

PLC是以微机技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，它的结构形式基本上与微型计算机相同，小型PLC是为取代传统的继电接触式控制系统和其它顺序控制器而设计的，故又与通用微型计算机的硬件有所区别。它是把继电器控制的优点，与计算机的功能齐全、灵活性、通用性相结合，用计算机编程软件逻辑代替继电器接线逻辑的通用性自动控制备。是一种较理想的新型工业控制装置。因此，对大港油田炼油厂无功自动补偿系统进行了改造，在原分立元件组装的补偿设备的基础上，设计了可编程控制器（PLC）无功自动补偿系统。

3.2 系统的硬件设计

原分立元件组成的无功自动补偿控制器主要由相角检测电路、加法电平转换与延时电路、减法电平转换与延时电路、可逆计数器、译码器、输出电路等十部分组成，改用PLC控制后，系统构成的硬件框图如图1 。

原系统的主回路、相角电路、输出电路、稳压电源继续采用，而加法电平转换与延时电路、减法电平转换与延时电路、时钟脉冲发生器、可逆计数器、清零电路、译码器等硬件电路的控制功能用PLC实现。相角电路的输出信号较弱，不足以驱动PLC的输入，所以该信号要经放大处理后，作为PLC的输入信号。根据系统的控制要求，利用PLC的软件实现自动控制。原输出电路中的三管开关电路，用PLC的输出继电器实现。由于受到PLC输出点容量的限制，加入中间继电器作为输出电路。

3.3 PLC的选型

选用日本OMRON C28P作为控制主机，其主要技术参数和性能为：存储容量1194地址，内部辅助继电器136点，保持继电器160点，定时器/计数器48个，输入光电隔离，输出继电器隔离，主机I/0点数可扩展为80/60点，具有基本逻辑指令和功能较全的指令，具有较强的数据处理能力，可以满足无功自动补偿控制系统的要求。

3.4 PLC软件设计

控制程序采用模块化、结构化设计，层次分明，结构清楚。程序流程图如图2。检测模块随时采集用电系统的相角信息，然后和给定参数进行比较，如果不满足要求，及时投入或切除补偿电容器，保证用电系统的功率因数满足设定要求。

4 PLC无功自动补偿控制系统的优点

4.1性高。

采用分立元件组装的控制系统，每个部分都由几十个元件成，整个控制器有数百个元器件，任何一个元器件出现问题都会造成整个控制器故障而不能正常工作。而采用PLC进行控制，使线路大大简化，从根本上减少了故障的机遇。另外还采用了模块式结构，使得该系统的性大大提高。

4.2抗干扰能力强

由分立元件组成的控制系统，其中采用了大量的二管、三管、电容等元件，对电路的工作环境和温度有一定的要求而PLC是专为工业控制设计的，在设计和制造过程中采取了多种抗干扰措施，可在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作，抗干扰能力强，运行稳定性高。

4.3便于安装，维护方便

与分立元件控制系统比较，PLC控制系统体积小、重量轻，便于安装。该系统具有自检和监护功能，而且能动态地监视控制程序的执行情况，为现场的调试和维护提供了方便，由于接线少，所以维护方便，修复时间短。

5 结论

实际运行结果证明，以上控制系统满足技术指标要求。采用PLC进行无功自动补偿控制，整个系统结构简单，运行稳定，性高。无论从经济的角度考虑，还是从技术方面分析，都不失为的选择。

本文作者点:采用PLC进行无功自动补偿，提高了无功补偿系统的性和系统的无功优化，组态灵活，易于扩展;对无功补偿系统老设备的改造有着较高的参考和非常广阔的前景。

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