PLC在智能裝置自動(dòng)測試系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

　　在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí), 對(duì)開入模塊的功能有具體的要求,這些要求是和電力系統(tǒng)的智能裝置實(shí)現(xiàn)的功能是密切相關(guān), 如觸點(diǎn)類型和觸點(diǎn)的導(dǎo)通時(shí)間等, 因此必須分析智能裝置的保護(hù)出口繼電器觸點(diǎn)和遙控觸點(diǎn)檢測的具體要求,并以此為要求進(jìn)行可編程控制的硬件選擇和內(nèi)部邏輯回路的設(shè)計(jì),充分滿足本系統(tǒng)對(duì)觸點(diǎn)檢測的特殊要求?？删幊炭刂破鞯拈_出模塊邏輯回路的設(shè)計(jì)也必須滿足本系統(tǒng)的特殊需要。

　　4.1 繼電器出口觸點(diǎn)檢測特殊要求

　　可編程控制器開入模塊負(fù)責(zé)檢測繼電保護(hù)出口繼電器輔助觸點(diǎn)的通斷情況,并將開入模塊數(shù)據(jù)上送到控制計(jì)算機(jī), 并作為控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測成功標(biāo)準(zhǔn)之一。

　　因此可編程控制器開入模塊檢測功能的強(qiáng)弱決定本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

　　繼電保護(hù)裝置的出口繼電器觸點(diǎn)包括四類:保持型常開接點(diǎn)、保持型常閉節(jié)點(diǎn)、瞬動(dòng)型常開接點(diǎn)和瞬動(dòng)型常閉節(jié)點(diǎn)。對(duì)于保持型出口觸點(diǎn)的檢測來說,可編程控制器的開入是滿足自動(dòng)檢測的需要。而對(duì)于瞬動(dòng)型觸點(diǎn)的檢測,可編程控制器開入模塊檢測功能是否滿足要求取決于PLC 本身掃描周期T1 和瞬動(dòng)接通的時(shí)間T2兩者的關(guān)系。考慮到可編程控制器由于掃描方式引起開入延時(shí)最長可能達(dá)兩個(gè)掃描周期,如果保護(hù)裝置的瞬動(dòng)觸點(diǎn)的接通時(shí)間T2 大于兩倍的掃描周期T1,該觸點(diǎn)的狀態(tài)變化就可以被PLC 開入模塊所檢測到。

　　瞬動(dòng)觸點(diǎn)的接通時(shí)間取決兩個(gè)因素,一是裝置軟件內(nèi)部對(duì)瞬動(dòng)繼電器出口延時(shí)整定的時(shí)間,目前各廠家提供的技術(shù)參數(shù)來看,裝置軟件觸點(diǎn)延時(shí)的時(shí)間一般設(shè)置為50-100 毫秒,二是出口繼電器本身動(dòng)作時(shí)間和斷開時(shí)間參數(shù)也會(huì)影響瞬動(dòng)觸點(diǎn)的接通時(shí)間。假設(shè)瞬動(dòng)型觸點(diǎn)的接通時(shí)間為100 毫秒,要求可編程控制器的掃描周期的時(shí)間小于50 毫秒,才能保證可編程控制器的開入模塊的檢測功能的有效性。

　　可編程控制器的掃描周期和可編程控制器的硬件參數(shù)和用戶的程序的大小有密切的關(guān)系。因此只要通過硬件配置和相關(guān)技術(shù)手冊提供的技術(shù)參數(shù)并結(jié)合用戶的PLC 程序指令類型和各指令類型數(shù)目計(jì)算出可編程控制器掃描周期, 選擇合適可編程控制器模塊, 保證可編程控制器掃描周期小于50 毫秒,保護(hù)裝置的瞬動(dòng)型觸點(diǎn)檢測就可以在可編程控制器開入模塊來完成。

　　4.2 上位機(jī)數(shù)據(jù)采樣特殊要求的實(shí)現(xiàn)

　　在前面小節(jié)中, 討論了可編程控制器必須滿足檢測保護(hù)裝置的四類節(jié)點(diǎn)的檢測的基本條件。但前面條件的符合,只能保證PLC 開入模塊能夠檢測保護(hù)裝置動(dòng)作觸點(diǎn)狀態(tài)的變化情況。在自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,可編程控制器的開入模塊僅僅采集觸點(diǎn)狀態(tài),而完成觸點(diǎn)狀態(tài)檢測標(biāo)準(zhǔn)判斷是在控制計(jì)算機(jī)中完成,如何保證上位機(jī)能夠得到完整、連續(xù)的基于采樣周期為50 毫秒可編程控制器開入模塊采樣數(shù)據(jù)是本系統(tǒng)必須要解決的關(guān)鍵問題。

　　電力系統(tǒng)智能裝置自動(dòng)測試系統(tǒng)檢測的對(duì)象是繼電保護(hù)設(shè)備中出口繼電器動(dòng)作情況,由于繼電保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作的快速性,部分保護(hù)動(dòng)作時(shí)間實(shí)現(xiàn)小于50ms,因此部分出口繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)在較短的時(shí)間會(huì)出現(xiàn)反轉(zhuǎn),根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,要求上位機(jī)能將保護(hù)動(dòng)作前和保護(hù)動(dòng)作后出口繼電器接點(diǎn)動(dòng)作情況進(jìn)行檢測處理,并將動(dòng)作前后出口繼電器接點(diǎn)狀態(tài)作為該系統(tǒng)中繼電器接點(diǎn)檢測判斷依據(jù)。因此,要通過上位機(jī)和可編程控制器通訊數(shù)據(jù)交換,實(shí)現(xiàn)采樣時(shí)間間隔不大于50ms 可編程控制器開入采樣數(shù)據(jù)上送到上位機(jī)的目標(biāo)。

　　目前, 上位機(jī)獲得可編程控制器的開入采樣數(shù)據(jù)是通過通訊交換信息得到,而提高上位機(jī)和PLC 數(shù)據(jù)信息交換效率是解決數(shù)據(jù)采樣的實(shí)時(shí)性的措施之一,但僅僅依靠提高上位機(jī)和PLC 數(shù)據(jù)交換速度是無法到達(dá)采樣數(shù)據(jù)周期50ms 指標(biāo)要求, 即使上位機(jī)使用以太網(wǎng)介質(zhì)能達(dá)到此要求,也會(huì)占用上位機(jī)比較多資源。同時(shí)由于可編程控制器掃描工作方式的特點(diǎn),通訊模塊頻繁和上位機(jī)數(shù)據(jù)交換會(huì)影響可編程控制器其他模塊功能執(zhí)行,如影響可編程控制器掃描周期。

　　對(duì)于可編程控制器來說,在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)50ms 采樣周期的數(shù)據(jù)采樣是完全可以的實(shí)現(xiàn)的,充分利用可編程控制器中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存和邏輯控制功能, 將每50ms 一次采樣數(shù)據(jù)寄存到連續(xù)但不相同數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。通過采樣周期時(shí)間的整定,結(jié)合上位機(jī)和可編程控制器通訊協(xié)議的最大數(shù)據(jù)長度,上位機(jī)只需要在給定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行一次讀取多次采樣數(shù)據(jù)即可。上位機(jī)讀取采樣數(shù)據(jù)后,根據(jù)PLC 采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存的原則和邏輯,將已接收到采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時(shí)序的還原即可。

　　4.3 可編程控制器順序開出的實(shí)現(xiàn)

　　可編程控制器開出模塊順序開出主要是滿足電力系統(tǒng)測控裝置的遙信檢測要求, 設(shè)計(jì)具體要求為: ①上位機(jī)下發(fā)一次命令,啟動(dòng)順序開出,PLC 接受命令啟動(dòng)順序開出邏輯回路,由可編程控制器本身完成開出模塊開出接點(diǎn)順序開出。②在順序開出過程不允許同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)開出同時(shí)接點(diǎn)接通狀態(tài)。③順序開出執(zhí)行一次完畢即可停止開出。

　　設(shè)計(jì)基本思路: 在啟動(dòng)命令后, 啟動(dòng)維持一個(gè)掃描周期時(shí)間的定時(shí)T1 脈沖信號(hào)回路,同時(shí)啟動(dòng)另一個(gè)計(jì)時(shí)器T2(T2 T1)。在一個(gè)掃描周期脈沖到來時(shí),由設(shè)定計(jì)數(shù)器和目標(biāo)進(jìn)行比較, 決定開出繼電器序號(hào), 開出執(zhí)行并保持時(shí)間T2 后,計(jì)數(shù)器加一和執(zhí)行復(fù)位判斷程序, 等待下一個(gè)脈沖到來后執(zhí)行上一過程直到全部執(zhí)行完畢。

　　設(shè)計(jì)維持一個(gè)掃描周期時(shí)間的定時(shí)脈沖信號(hào),定時(shí)的時(shí)間參數(shù)為兩個(gè)開出之間的時(shí)間。一個(gè)周期定時(shí)脈沖梯形圖如圖1 所示。通過修改定時(shí)器類型和計(jì)時(shí)器參數(shù),確保M100 能夠在T1 的時(shí)間后產(chǎn)生一個(gè)能夠維持一個(gè)掃描周期間的脈沖信號(hào), 是一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)的定時(shí)脈沖信號(hào)程序。M103 為定時(shí)脈沖到來后寬度為T2 脈沖。

圖1 定時(shí)脈沖信號(hào)程序和梯形圖