厂商 :郑州继飞机电设备有限公司
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- 电气控制柜的设计安装调试及服务
随着自动化行业的飞速的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产,而抗干扰能力又是其中的关键所在。PLC的安装一般在控制室、生产现场和电机设备上,由于所处环境条件特殊,所以经常会受到干扰。要提高PLC的抗干扰性,只能从设计源头出发。
影响PLC控制系统的干扰源和一般影响工业控制设备的干扰源一样,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。PLC控制系统干扰类型通常分为干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质。这其中就包括放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声;持续噪声、偶发噪声;共模干扰和差模干扰。这些噪声的干扰是PLC控制系统不稳定的主要原因,直接影响机器设备的精度、准度。
了解了PLC控制系统干扰类型,就要明白其来源是哪些?PLC控制系统干扰来源主要分为六个方面:
空间辐射gan扰——电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的干扰,通常称为辐射gan扰,分布极为复杂。
系统外引线干扰——主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰。
电源干扰——PLC 系统的正常供电电源均由电网供电,电网的高覆盖会受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。
信号线引入干扰——与PLC 控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,总会有外部干扰信号侵入。
接地系统混乱干扰——接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一,而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC 系统将无法正常工作。
PLC系统内部干扰——主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
了解这些后,我们要做的就是如何避免这些干扰?有些干扰是我们人力暂时无法左右的,但有些干扰我们却能很好的避免。就是选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线要更加合理等等。但相对成本比较高昂,技术水平要求相对较高。当然也有经济有效的办法,比如利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方,输入端和输出端中间加上这种产品,就可有效解决干扰问题。而且使用简单方便,技术难度低、成本低廉,一般企业工厂都可以驾驭。
解决PLC控制系统干扰问题最根本的环节是预见,只有理清其来源,才能更好的去解决其干扰问题。
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电子工业的不断发展,让今天的处理器、电路板及元器件尺寸不停的缩小,这些技术慢慢的作用于PLC,使其更稳定、可靠及坚固,并带来了功能的进一步提升,比如更快速的处理器,可扩充的内存能力及新的特色通讯机制等。
为响应市场需求,许多特性和功能正在从高往低端PLC迁移。例如,我们可以预期未来的小型PLC将拥有更多gao端PLC的特性,而中gao端PLC也将提供更小、更紧凑的解决方案,以满足客户的需求。
同时,PLC也因内存成本和尺寸的减少而获益。这些优势极大地提升本地化数据存储能力,允许将PLC用在之前需要昂贵的数据抓取系统的应用场合。这也为其他功能的实现带来可能性,比如产品信息的板载存储,以便于加快故障排除。
今天的PLC也从USB技术中受益匪浅,使得联网、编程及对控制系统的监控变得容易。随着USB技术的持续进步,以及更小的迷你USB连接器的出现,你可以期待在更多的小型PLC上看到这种通讯选项。
另外一个的例子是,从快速变化的消费类电子世界快速渗透到工业市场的非易失性便携存储设备。通过在一个小小的封装里面提供大量的附加存储空间,它们给PLC的用户带来了非常大的好处。这些可能的选项包括USB装置,SD卡,miniSD以及MicroSD卡等,从而为最终用户、机械制造商及系统集成商增加高达32GB的额外存储空间。
PLC和PAC的融合
许多工业控制器供应商还在以PAC和PLC之间的异同为卖点,但是未来的自动化工程师考虑他们的系统时,可能不会关心到底是何许名字,他们只会专注于性能和实际的功能。就像这两种设备的定义和特性不断演变样,PLC和PAC将会彼此融合发展。
基于这种演变,在低端和gao端市场会出现大量的机会。随着硬件技术的进步,先进的功能将进入低端处理器。这将反过来推动供应商将更多功能和选择融入高duan产品中。
高速处理器和更多的存储空间将会促进高功能的应用,比如运动控制、视觉系统的集成及多种通讯协议的协同支持。当然,PLC也将依旧保持其简单的特性来吸引更多用户。
在PAC与PLC相互融合期间,我们可以看到这两种产品自身不断地完善和进步。PAC可以允许用户在传统意义的工业自动化的领域进行拓展,鼓励供应商研发新的产品来满足客户的需求。
这些需求向产品设计者发起挑战:迫使他们寻找新的方向,如支持现有的元器件构建一个新的系统以满足严酷的工业环境。未来的挑战将包括提供可连接性,存储的扩展能力,以及控制器处理能力的提升,以应对日益复杂的应用,同时还要求维持甚至降低最终产品的成本。
梯形语言:不说再见
50年前,硬接线的继电器逻辑被梯形语言替代,这种语言为熟悉继电器逻辑的技术人员和工程人员带来了便利,但是它也有其局限性,尤其是在过程控制及数据处理应用中。
IEC61131-3提供了对于工业控制器的另一种编程语言,但是梯形语言还是有其自身的优势,并且一直显示着它的魅力。虽然对于过程控制来说,有连续功能图示,结构化的文本对于数据处理也是不错的,其他的IEC语言也有自己的优点。但是梯形语言仍将是PLC编程语言。
供应商及他们的客户采购内置梯形语言逻辑编程的PLC,并使用此类的PLC控制大量的基础设备。也有大量的工程师、技术员、电器工程师及维护工人倾向于梯形语言这种简单的编程技术。不论硬件如何发展,这种语言还会作为PLC的工业标准持续很久。
虽然梯形逻辑语言可以作为简单的机器控制的基石,但功能块编程技术可以减少代码数量,尤其是需要将PLC代码融入统一编程环境的时候。
统一的编程环境
将PLC、运动控制及人机界面(HMI)的编程结合到一个统一的环境,是未来几年的一种趋势。将PLC和HMI集成在同一机架上可能会成为下一个趋势,不管显示器是包含在组件中还是作为外部选项。无论同样的处理器还是集成到PLCI/O机架的HMI模块,当前的技术都能够支持这两种方式的组态。
有一个编程环境对于大多数用户来说是理想的,只要不是太复杂。这些模块结合的好处包括减少学习周期和研发时间。但是,如果这个编程环境并不是设计合理,那么将会变得笨重的和不易操作。
拥有统一的编程环境的重要一步是确保设备之间可以共享同一个标签名数据库。标签名是在程序和过程之间的重要连接。建立数据库是一项耗时的工程,减少这些重复的任务会缩短整体研发时间并减少错误几率。
迎接无线的时代
在过去的几十年特别是90年代早期,在工业应用领域出现了大量的不同的通讯网络和协议。随着时间的推移,这些不同的选择逐渐剩下几。跟消费类电子PC与其外设一样,这种趋势将会持续,未来会聚焦于可以自我配置的即插即用方案。
其实并没有必要去关注这些通讯技术是否能达到真正的实时,因为以太网和其他许多工业控制网络的原始速度是远远快于绝大多数应用的需求的。
关于本地存储设备和其他装置的通用接口,USB虽可用,但是有其限制。USB是即插即用的,但是给USB集成硬件和软件是需要设备供应商额外投入的。正因如此,工业硬件供应商的缓慢变化,如条码识别器和电子称等硬件供应商在短期内仍将采用RS232接口。
目前,高PLC的通讯接口可以适应多种协议。预计未来随着用户需求的标准化,这种情况有望得到改观,可能仅仅只有以太网和无线形式,或者再加上一种可能的选项工业蓝牙。
这是一个无线的时代,但是,在我们看到商业和工业无线通讯协议的大融合之前,工业应用确实需要在更广范围内具有鲁棒性的无线技术,并确保数据的完整性。
在这个领域内,我们也看到了进步:从新的Wi-Fi(802.11n),ZigBee(802.15.4)协议到点对点连接,网状连接及蓝牙和近场通讯的兴起,但是目前这些并没有成为执行关键任务的工厂底层适用的解决方案。未来在适合无线应用的远程终端设备(RTU),或者一些非关键的监控应用(不要求实时控制)中,或将更广泛地采用无线技术。
全集成工厂
在PLC的未来最引人注目的变化应该是实现企业资源规划(ERP)系统或其他高层级系统与工厂层的集成。在过去,主要的一体化任务是提取机器和过程数据,并将之向上传到那些高层级系统。未来,采用hooks和函数等的新技术将会简化这种集成。
鉴于此,控制器制造商在设计PLC解决方案时,需要更多地考虑用户的需求。这种方案不仅仅用于控制,同时还能够实现无缝操作,并提供数据给需要的用户。这可能包括提供通过浏览器或者移动app提供数据的接入,或者包括接入数据库的工具。
增强的通讯、提高的处理速度和更大的存储容量赋予PLC管理自己产生的数据的能力。这是PLC的自然发展趋势。
虽然形式、用途和性能将会有大幅度的变化,但是在未来,PLC这个名词依然会作为很多的工业自动化控制器的名字延续下去。PLC的尺寸会持续减小,硬件的发展也将为PLC带来新的特性和功能。软件和通讯能力的提升,将赋予PLC这个悠久的名字一个全新的定位——工业自动化平台。
一.配电自动化概念
配电自动化是20世纪80年代末,美国等几个工业发达国家发展起来的,中国目前的配电很薄弱,绝大多数为树状结构,且多为架空线,可靠性差,损耗高,电压质量差,自动化程度低,因此加强配电的建设是当务之急,近几年大量进行的城网、农网改造提供了巨大的市场机遇。采用信息技术,对配电系统的安全可靠运行,提高管理水平,降低损耗具有重要意义。
目前,配电自动化还没有一个明确的定义。在电力系统一般把这4个方面的内容统称为配电管理系统。事实上,4个方面的内容相互独立运行,它们之间的联系十分密切,特别是信息的搜集、传递、存储、利用是相互影响的。分步骤地从纵向和横向两个方向逐步实施和完善。在供电企业内,它属于一个信息管理系统。
二. 配电自动化的应用原则
2.1 安全性原则
人们生活水平已经越来越高,电力在人们的日常生活中已经是不可或缺的一部分,随着人们对物质生活要求的进一步提高,电力在人们生活中的重要作用已经到了没有电力就难于生活的境地。倘若电力系统发生了问题,就不能正常供电,不仅给人们的生活带来了许多的不方便,而且给社会政治、经济等带来重大影响,曾经莫斯科市的一次大停电就是一个很好的例证。一次在配电自动化的过程中,安全性必须要得到保证,配电自动化一定要遵循安全性原则。这是对人民也是对社会负责。
2.2 可靠性原则
在配电系统中,在自动化运行管理时,可靠性原则也是要遵守的,这主要是保证用户用电的可靠性。比如在夏天,随着温度的不断升高,空调、电扇已经是人们夏天不得不用的电器,假如供电可靠性不高,电气柜除湿,这将导致人们在生活中产生中暑等的严重后果。这个可靠性是指供电系统中,要避免配电自动化系统的故障导致用户无法正常用电的情况,这要求配电自动化在运用中一定要做到:选用可靠的设备,要有可靠的网络通信系统,有可靠的设计布局,电源也要可靠。做到了这些,基本上是能够保证配电自动化系统在应用中的可靠性的。
2.3 实事求是原则
配电自动化系统设备的选用要立足国情,假如选择了严重不符合我国技术情况的设备,那也只会导致设备闲置,浪费我国国家财产的同时,也使得我国的配电自动化发展名不副实。我国配电自动化发展过程中,就存在许多的没有遵从实事求是原则的现象,盲目的照搬照抄国外的先进技术等,背离我国的国情,许多自动化系统设施只能闲置着,实际运行的覆盖率严重不足。
2.4 与时俱进,不断完善原则
配电自动化在配电管理中的应用是一项庞大而复杂的综合性的工作,内容丰富,对技术的要求非常之高,所以对配电自动化发展要结合时代的发展,一步步推进,不能一蹴而就,这是不现实的,河南电气柜,它需要在实际的发展中不断的完善。在设计的过程中,要有规划的循序渐进进行设计,使得配电自动化建设能够逐步完善,并且根据国家电网建设的发展进行变化调整,做到与时俱进。
三.配电自动化与配电管理
配电自动化系统具有的功能有5个方面,即配电SCADA、故障管理、负荷管理、自动绘图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS)和配电应用。同输电网的调度自动化系统一样,配电的SCADA也是配电自动化的基础,只是数据采集的内容不一样,目的也不一样,配电SCADA针对变电站以下的配电络和用户,目的是为DA/DMS提供基础数据。但是,仅仅是配电SCADA的三遥功能,并不能称为配电自动化系统,必须在配电SCADA基础上增加馈线自动化(FA)功能。馈线自动化的基本功能应包括馈线故障的自动识别、自动隔离、自动恢复。考虑到故障的方面和表征之间的关系,故障的判断需要考虑很多的方式方法并分别加以测试,诊断方案应适用于单相接地故障、相—相故障、相—相接地故障和三相故障。使用范围为中性点不接地或小电流接地系统。为了完成DA的功能,配电SCADA除了可以采集正常情况下的馈线状态量,还应对故障期间的馈线状态进行;除可进行人工远程控制,还应对馈线设备进行自动控制,以便实现故障的自动隔离和自动恢复。
四.负荷控制与负荷管理
负荷控制与负荷管理是为了确保电网工作进行的稳定性,它的主要目的是调控电流。但是这种方法已经不能适应发展需要,现在主要问题是怎样得到用户的肯定。所以,当前应当考虑的问题就是怎样获得用户的肯定并达到有效的输电要求。这要求管理层的权li和义务都应当得到提升,充分意识到自己应当行驶的责任和义务。当前,大多数电力局都拥有流量调控机构,怎样将旧的机构系统充分利用,电气柜应用角度划分,达到新的标准是要主要考虑的状态之一,并能够提升服务等级,加强管理方面的付出和肯定。
五.通信方式的选择
配电通信在大范围的使用运行中有重要的作用。因为终端节点的个数的原因,选择和规划上都较多。但是也为选择人员带来了巨大的工作量。面对的方法方案都太多,因为用户都希望用到最为有效而价格上最为低廉的一种方式。
5.1电话线比较传统并且简便,能够在最duan时间内实现作业,适合较为低技术的配电系统,因为其性能稳定性较差,所需要的花费也比较小;专线方式的性能和稳定性上都较好,适应高水平的终端要求。
5.2无线方式有普通电台和高速智能数传电台两种。普通电台已广泛应用于负荷控制系统中,这种设备花费较少,很便宜,但是同时也无法有较强的可靠性。频点申请无委会控制较严。高速智能数传电台通信速率高,频点可复用,支持X.25协议,有路由选择功能和主动上报功能,但是价格昂贵,难以普及。
5.3光纤通信方式有光端机方式和光接口板方式两种。光纤的特点是能够容纳较大的内容,并且对于干扰信号有阻碍作用,耗费量小,因此,其价格也比较昂贵。光端机方式适合容量大的站点,成本也较高。光接口板的方式将光电转换器直接置入配电终端内,并可以利用编码复用方式多个配电终端设备公用一对光纤,有效地降低了成本。另外,如果多膜光缆能够满足配电系统的距离要求,多膜光缆在价格上为大众接受。光纤通信的发展前景十分可观。
5.4开关设备与FTU的配合。配电开关渐渐追求能够自动开启和断电。以改善传统电路依靠人员手动来操作机器的运行和停止的弊端。新的开关在电路上的设置有所不同,具有智能化的特点,并且能够自己发现电路中存在的问题,依靠问题产生的循环变化促使开关自动运行和停止。节省人工工作的时间,为修理赢得效率。用于配电自动化系统的开关设备有两种,一种是自动重合器,它本身具有故障电流的识别能力和操作顺序控制能力。另一种是与FTU一体化的智能负荷开关。采用依靠重合器时序整定的方法实现馈线自动化功能,优点是省略了通信系统的专门使用性,缺点是对于设施要求严格,能够承受较大的电流冲击。
六.配电自动化管理系统的实施
6.1
规划和建设好配电架、规划和建设好配电架,是实现配电自动化及管理系统的基本条件。用的配网接线有树状,放she状,网状,环网状等形式,其中环网接线是配网常用的一种形式将配电环网化,并将10kV馈线进行适当合理的分段;保证在事故情况下,110kV变电容量10kV主干线和10kV馈线有足够的转移负荷的能力。
6.2
加强领导,电气柜应用角度,统筹安排,分步实施、配电自动化及管理系统的开发和应用,是从传统的管理方式向现代化管理方式的飞跃,其涵盖的内容十分广泛,涉及部门诸多,为此,必须加强领导,统一规划,因地制宜,分步实施,以实现最jia的投入产出比。
6.3
解决好实时系统与管理系统的一体化问题,由于配电自动化(DA)涉及的一次设备成本较大,目前一般仅限于重要区域的配网使用,而AMFMGIS则可在全部配网使用,若使用一体化可通过AMFMGIS系统在一定程度上弥补DA在这方面的不足,故配电自动化及管理系统的实时SCADA和AMFMGIS的一体化颇为重要。
6.4
配置合理的通信通道,通信系统信道的选用,应根据通信规划,现有通信条件和配电自动化及管理系统的需求,按分层配置,资源共享的原则予以确定,信道种类有光纤、微波、无线、载波、有线、主干线推荐使用高中速信道,试点项目建议使用光纤。
6.5 选择可靠的一次设备,对一次开关设备除满足相应标准外,还应满足配电自动化及管理系统的要求。
提高配电自动化系统的应用水平,可以实现:优化配电结构,提高供电可靠性;快速查找、排除电力故障,尽快恢复供电,提高优质服务水平;合理分配电力负荷,降低线路损耗,提高电压水平;大大缩短停电时间,减少人工操作次数;实时记录配电运行状态,为配电生产运行提供决策支持。配电自动化及管理系统具有实时性好,自动化水平高,管理功能强之特点,能提高供电可靠性和电能质量,改善对用户的服务,具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益。
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