基于PLC的微电网控制系统设计
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基于plc的校园智能电网系统设计与实现校园智能电网系统是基于PLC(可编程逻辑控制器)技术的一种智能化电力管理系统。
该系统旨在提高校园电力资源的利用效率和安全性,实现可持续发展。
系统的设计与实现主要包括以下几个方面:
1.系统结构设计:校园智能电网系统采用分布式控制结构,通过PLC作为主控制器,连接各个子系统实现集中控制和管理。
系统包括电力输配系统、电能计量系统、电力负荷管理系统等。
2.电力输配系统设计:系统通过PLC控制电力输配设备,实现对电力的监测、调度和控制。
PLC可以实时监测电力负荷、电压、电流等参数,并根据需求调节输配设备的工作状态,实现电力的合理分配和节能管理。
3.电能计量系统设计:系统通过PLC实现对电能的计量和监测。
PLC可以连接电能计量仪表,实时采集和计算电能使用情况,并将数据传输至后台管理系统,供相关部门进行统计分析和决策。
4.电力负荷管理系统设计:系统通过PLC实现对校园电力负荷的监测和管理。
PLC可以根据电力负荷的变化,自动调节输配设备的运行状态,确保电力供应的稳定性和安全性。
同时,系统还可以通过智能化算法对负荷进行预测和优化,进一步提高能源利用效率。
5.安全性设计:系统采用多层次的安全措施,保障电网系统的安全运行。
PLC可以实现对电力设备的实时监测和故障诊断,并及时发出警报,防止事故的发生。
此外,系统还可以设置权限管理和密码保
护,确保只有授权人员能够对系统进行操作。
通过以上设计和实现,基于PLC的校园智能电网系统可以实现对电力资源的智能化管理和优化利用,提高校园电力供应的质量和效率。
同时,系统的安全性设计也能保障电网的稳定运行。
基于PLC的电气自动化控制系统设计基于PLC(可编程逻辑控制器)的电气自动化控制系统,在现代工业生产中起着重要的作用。
本文将详细介绍基于PLC的电气自动化控制系统设计的相关内容。
PLC是一种用于实现工业自动化控制的计算机控制系统,其核心部分是一台可编程控制器。
PLC可以接收输入信号(例如传感器信号),经过逻辑运算和处理,然后输出控制信号(例如开关信号)来控制各种设备和执行器的运行。
PLC的优势在于其稳定性、可靠性和高度灵活性。
对于工业生产过程中需要控制的设备和执行器进行分析和确定。
这些设备可以是电动机、泵、阀门等等。
对于每个设备,需要确定其控制要求和可行的控制方式。
然后,选择合适的传感器和执行器。
传感器用于采集控制系统所需的实时数据,例如温度、压力、流量等;执行器用于执行控制信号,例如开关、启动、停止等。
传感器和执行器的选择要根据实际需求、性能要求和成本效益来确定。
接下来,设计PLC的控制逻辑。
根据设备的控制要求和实时数据的处理方式,设计适当的逻辑控制程序。
这个过程包括编写PLC的控制程序,并进行仿真和测试以确保其正确性和稳定性。
然后,进行硬件设计。
根据实际需求和PLC的输入输出模块数量确定PLC的机架容量,并选择相应的输入输出模块。
然后,根据控制系统的电气连接图和PLC的输入输出连接方式进行控制系统的布置和连接。
对整个控制系统进行调试和测试。
在电气自动化控制系统完成后,需要对其进行调试和测试以确保其正常运行。
这个过程包括对传感器的校准、PLC程序的调试和系统运行的测试。
基于PLC的电气自动化控制系统设计涉及到设备分析、传感器和执行器选择、PLC控制逻辑设计、硬件设计和系统调试等多个方面。
合理、科学地设计这些内容,可以保证电气自动化控制系统的稳定运行,提高生产效率和产品质量。
基于PLC的电力控制系统设计与实现随着科技的发展和电力需求的增长,电力控制系统在各个领域中扮演着重要的角色。
而基于PLC的电力控制系统在实现自动化控制、提高生产效率和保障电力安全方面起到了至关重要的作用。
本文将探讨基于PLC的电力控制系统的设计与实现,并分析其在电力领域中的应用。
一、引言电力控制系统是指为了达到对电力设备的保护、监控和自动控制的目的而设计的系统。
而PLC(可编程逻辑控制器)是一种集电路控制、顺序逻辑控制和定时控制于一体的集成电路控制器。
基于PLC的电力控制系统由PLC控制模块、数据采集模块、执行模块和人机界面组成,具备实时性强、可靠性高和应用范围广的特点。
二、基于PLC的电力控制系统设计1. 电力系统建模和需求分析在设计电力控制系统之前,首先需要对电力系统进行建模和需求分析。
这包括电力设备的种类、功率需求、运行方式等方面的考虑。
通过建模和需求分析,可以明确电力控制系统的功能和性能需求。
2. PLC控制模块设计PLC控制模块是整个电力控制系统的核心部分,负责控制电力设备的运行和状态监测。
在设计PLC控制模块时,需要根据需求分析结果确定输入输出端口和控制逻辑。
同时,还需要考虑PLC的编程语言选择和程序设计方法。
3. 数据采集模块设计数据采集模块负责对电力设备的状态进行采集和监测,并将采集的数据传输给PLC控制模块。
在设计数据采集模块时,需考虑传感器的选择、数据传输方式以及数据处理和存储的方法。
4. 执行模块设计执行模块用于控制电力设备的开关和运行状态。
在设计执行模块时,需要选择适合的电力设备控制器,并设置相应的保护措施和故障诊断机制。
5. 人机界面设计人机界面是PLC电力控制系统与操作人员之间的信息交互平台。
在设计人机界面时,需要考虑界面的友好性、操作的简便性和显示的清晰性。
同时,还应提供相应的报警和故障处理功能。
三、基于PLC的电力控制系统实现1. 硬件设备选型与搭建根据设计需求和性能要求,选择合适的PLC、传感器和执行器等硬件设备,并按照设计要求进行搭建和连接。
基于PLC的电气自动化控制系统设计
基于PLC的电气自动化控制系统设计是指利用可编程逻辑控制器(PLC)来实现对电气设备的自动化控制。
PLC是一种用于工业控制的计算机,它可以接收输入信号,通过逻辑
运算来控制输出信号,从而实现自动化控制。
在设计电气自动化控制系统时,首先需要进行系统的功能分析,确定系统的输入信号、输出信号以及控制逻辑。
根据不同的应用需求,输入信号可以是传感器的信号、控制按钮
的信号等,输出信号可以是执行器的信号、报警信号等。
接下来,需要选择合适的PLC硬件设备。
PLC设备具有各种规格和功能,可以根据实
际需求选择适合的设备。
还需要选择合适的输入输出模块,用于连接传感器和执行器。
在系统设计过程中,需要编写相关的PLC程序。
PLC程序是用于控制PLC设备的指令集,可以通过编程软件进行编写。
在编写程序时,需要根据功能分析的结果,确定输入信号和
输出信号之间的逻辑关系,编写相应的控制逻辑。
在程序编写完成后,还需要进行调试和测试。
通过连接PLC设备和相应的传感器、执
行器,检查系统是否正常工作。
如果发现问题,可以通过修改程序来进行调试。
需要进行系统的运行和维护。
在运行过程中,需要监控系统的运行状态,及时处理故障。
定期进行系统的维护和保养,以确保系统的稳定性和可靠性。
基于PLC的电气自动化控制系统设计是一个复杂的过程,需要进行功能分析、硬件选择、程序编写、调试测试以及运行维护等多个步骤。
通过合理的设计和严格的管理,可以
实现电气设备的自动化控制,提高生产效率和产品质量。
基于PLC的电气自动化控制系统设计
一、系统架构
基于PLC的电气自动化控制系统一般由PLC、输入输出模块、执行器和传感器等组成。
PLC负责接收和处理输入信号,根据预设的程序逻辑控制输出信号,驱动执行器完成相应
的动作。
输入输出模块负责将外部信号转换为PLC能够识别的信号,同时将PLC输出的信
号转换为外部执行器能够接受的信号。
执行器负责执行具体的操作,例如启动马达、开关
灯等。
传感器负责收集外部环境的信息,并将其转换为PLC能够识别的信号。
二、功能模块
三、设计流程
1.需求分析:根据实际需求确定系统的功能和性能要求,明确系统中各个执行器和传
感器的种类和数量。
2.硬件设计:选择适合系统需求的PLC和相应的输入输出模块,确定系统的硬件架构
和连接方式。
3.软件设计:采用PLC编程软件编写程序,实现系统的逻辑控制功能。
根据需求进行
输入信号的处理、状态检测、逻辑判断和输出信号的驱动等。
4.系统调试:将设计好的硬件和软件组装起来,进行系统调试。
检查系统的各个模块
是否正常工作,解决可能存在的问题。
5.系统维护:一旦系统投入使用,需要进行定期的维护和检修,确保系统的稳定运
行。
基于PLC的电气自动化控制系统设计是一个综合工程,它需要考虑到系统的功能需求、硬件设计和软件设计等方面。
通过合理设计和调试,可以实现对各种电气设备的自动化控制,提高生产效率,降低人为错误,提高产品质量,推动工业生产的现代化进程。
基于PLC的电气自动化控制系统设计1. 引言1.1 背景介绍电气自动化控制系统是现代工业生产中十分重要的一部分,它可以有效提高生产效率、降低成本、提高产品质量和可靠性。
随着科学技术的不断发展,人们对电气自动化控制系统的要求也越来越高,迫切需要一种能够更灵活、更可靠、更智能地实现控制的技术工具。
随着PLC(可编程逻辑控制器)技术的不断成熟和普及,它在电气自动化控制系统中的应用也越来越广泛。
PLC具有高度可靠性、强大的逻辑处理能力、灵活的编程方式、便于使用和维护等优点,使其成为电气控制系统设计中的首选方案。
本文旨在对基于PLC的电气自动化控制系统设计进行深入探讨,从PLC的概念和特点、电气自动化控制系统的基本原理、PLC在电气自动化控制系统中的应用、PLC的选型与配置以及PLC控制程序设计等方面展开详细介绍。
通过本文的研究,可以更好地了解PLC在电气自动化控制系统中的作用,为实际工程应用提供参考和指导。
1.2 研究意义电气自动化控制系统作为现代工业生产中不可或缺的重要组成部分,其设计与应用已经成为工程领域中的研究热点。
通过对电气自动化控制系统的研究,可以提高生产效率,优化生产流程,降低人力成本,提高产品质量,减少生产安全风险等方面的好处。
随着技术的不断发展和进步,电气自动化控制系统在各个领域的应用也越来越广泛,相关研究的意义与价值也日益凸显。
PLC作为电气自动化控制系统中的核心控制设备,具有高度可靠性、灵活性强、适应性广等优点,在工业控制领域得到了广泛应用。
对基于PLC的电气自动化控制系统的设计与研究具有重要的意义。
通过对PLC的概念、特点、应用等方面进行深入分析,不仅可以帮助工程师更好地理解和掌握PLC在电气自动化控制系统中的作用机制,同时也能够为工程实践提供更合理、更高效的解决方案。
对基于PLC的电气自动化控制系统的设计研究具有重要的理论与实践意义。
1.3 文献综述文献综述部分主要对国内外关于基于PLC的电气自动化控制系统设计的相关研究进行总结和分析。
基于PLC的微电网控制系统的设计与实现赵相睿; 杜明星【期刊名称】《《天津理工大学学报》》【年(卷),期】2019(035)006【总页数】6页(P29-34)【关键词】微电网; 三菱电机; 光伏发电; PLC【作者】赵相睿; 杜明星【作者单位】天津理工大学电气电子工程学院天津300384【正文语种】中文【中图分类】TP29随着世界工业急速发展,原先电力系统的弊病逐渐暴露出来.随之分布式发电技术孕育而生且在电气领域崭露头角,但当电网在运行过程中出现问题时其必须马上无缝解列,很大程度地限制了分布式电源的发展.为了调和大电网与分布式电源间的矛盾,电力学者提出微电网作为大电网的有效补充.根据我国特有的供电情况和资源分布来观测,微电网的开发和利用有着很大的空间.我国已经在多个地区开展微电网示范工程的研发及建设并取得不错的成效,本文旨在是读者对微电网有一个整体而深刻的认识,通过实物模型模拟微电网中各个部分进行学习研究,并为未来工业4.0 奠定了基础.1 微电网简介1.1 微电网的概念微电网也被称为微网,是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统,是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统,已经成为输电网、配电网之后的第三级电网,是一种能够实现主动式智能配电网新型的网络结构,智能微电网将是未来主动式智能配电网新的组织形式[1].1.2 微电网的基本内容微电网的元件主要由分布式电源和储能装置组成,其中分布式电源主要包括光伏发电和风力发电,但由于微电源输出的功率有着间歇性和不可预测性的特点,而且负荷的变动也有着一定的随机性.为了确保微电网内的功率平衡,增加储能装置以保证微电网系统供电的持续性与可靠性.其中运用最广泛的有铅酸电池储能、超导储能、超级电容器储能这几种.微电网系统有两种典型的运行模式——并网运行模式和孤岛运行模式.并网运行模式是指微电网通过PCC 点与大电网相连,并向大电网提供自身多产生的电能或者由从电网补充电能来弥补因外界原因自身电量的不足的状况;孤岛运行模式微电网是指其与大电网隔离而独自运转,可分为计划内的孤岛运行和计划外的孤岛运行[2].微电网区别于传统电力系统,主要体现在分布式电源类型的多样性和微电网运行方式的复杂性.而且,微电网有着六个显著的特点:清洁、自治、灵活、可靠、智能、互动[3].1.3 微电网的控制迄今为止,微电源种类多种多样,但微电源大部分受外部因素影响发出的功率是不可控的,需要通过逆变器为代表的电力电子设备进行处理后再与微电网连接,电源能量的控制与变换就通过电力电子技术完成,通过逆变器调节微电源输出可靠的电能.[4]目前微电源的控制方法主要有:恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制.微电网的控制技术是其在运行中的一个关键部分,通过合理的控制技术,微电网能够提升其运行灵活性,并向用户提供高质量的电能.目前常用的控制策略有:主从控制、对等控制、负荷频率二次控制和联络线控制[5].1.4 微电网的发展在我们国家微电网的使用起能够在大电网的安全性和稳定性方面起到重要的作用,是大电网强有力的补充,微电网独有的灵活性和经济型,便于在特殊或偏远地区建立,既能对当地进行电力保障,又能够减少大电网远距离传输的损耗和建设难题.当今是网络化时代,随着规范的完善和技术的进一步发展,以能源互联网为载体的大型智能电网系统将是电力行业的主旋律,基于多种分布式电源的微电网系统作为智能电网的关键构成要素,将得到进一步发展.2 光伏发电系统2.1 光伏跟踪系统的设计通过对光伏跟踪技术的深入研究,跟踪技术也趋于成熟,跟踪精度也越来越准确,按控制方法来分,主要分为光电跟踪、视日运动轨迹跟踪和混合跟踪.根据跟踪设备跟踪结构处机械结构的复杂程度来考虑,其控制跟踪装置的轴数有单轴跟踪和双轴跟踪[6].本次实验设备如下图1 所示,旨在实现该模拟系统的对日跟踪和光伏转换,用于对微电网进行简单的学习研究,故经仔细斟酌后在光伏跟踪模块选用光电跟踪控制方式和东西方向放置的旋转式控制方式,该种方式能够较为明显的展示跟踪效果且节省设备空间.图1 光伏跟踪实验设备图Fig.1 Photovoltaic tracking experimental equipment2.2 光伏发电系统程序流程设计在本节光伏发电系统中,硬件分三个部分进行了选型,伺服定位系统主要有定位模块QD75P4N、伺服放大器MR-J4-10A 和伺服电机HF-KP13;信号采集系统主要有单轴光照传感器RY-KZQ-S、模数转换模块Q64AD 和自制的电压电流检测器;光电逆变系统主要有光伏电池板SL20CE-18P、蓄电池组和逆变器.该系统的整个流程分为两个部分,分别是射灯运行和光伏跟踪,该部分用到两个伺服电机实验动作,其中一个控制射灯的运行,其具体设计流程如图2 所示,如何进行光伏跟踪如图3 所示,重复利用到了定位模块中的位置控制模式,实现了实时的轨迹跟踪.3 风力发电系统3.1 风力发电系统的设计本系统既可用上位机也可以由HMI 人机界面进行控制监视,通过上位机或HMI 控制PLC 向变频器发信号,然后由其控制电动机,进行风力模拟,再由可控直流源给发电机合适的励磁电流,使得发电机发出与市电同辐值同频率的电压,再通过同期表进行观测,当与市电同相位时进行并网操作,最后通过电能表采集数据并由上位机或HMI 进行监视.图4 是风力发电系统的模型图.图2 射灯运行流程图Fig.2 Spotlights flow chart图3 光伏跟踪流程图Fig.3 Photovoltaic tracking flow chart图4 风力发电系统模型图Fig.4 Wind power system model diagram3.2 风力发电系统程序流程设计在本节风力发电系统中,系统所需要硬件分两个部分进行了选型,风力模拟系统主要有数模转换模块Q62DAN、变频器FR-A840 和三相异步电动机;风电并网系统主要有三相同步发电机、直流稳压电源和同期表.该系统的整个流程也分为两个部分,分别是风力模拟和风电并网,这部分用变频器进行风力的模拟,再用PLC 进行程序控制,从而实现实验所需的风力条件,其设计流程如图5 所示.现实生活中,大部分微电网都有并网要求,本实验通过观测三相同期表,采取手动同期并网,其流程如图6 所示,这一部分难度较大,在并网过程中,一定要按照并网操作要求来进行,先用变频器和直流稳压电源给出与市电相同频率和幅值的电能,再观测同期表,等达到相同相位时立即并入市网,否则容易产生危险,还有一点值得注意,就是在接线时一定要确保要并入的相序相同.图5 风力模拟流程图Fig.5 Flow chart of wind simulation图6 风电并网流程图Fig.6 Flow chart of wind power grid connection4 PLC控制系统4.1 PLC控制系统的设计三菱PLC 在使用过程中多用于中小型系统,在搭建系统的过程中,模块种类繁多、选择灵活,固定方式简单,运算速度快,稳定性能高,针对不同的用途有着与之对应地智能模块,程序编写简易,在与外界通信时通过网络地址和站号就可完成,使用颇为便利[7].所以,本课题实验设备基于PLC 的风光互补微电网系统在工程训练中心三菱电机实验室,选用Q 系列PLC 进行对整个系统的控制.4.2 PLC控制系统程序流程设计在本节PLC控制系统中,该系统所需要硬件选型主要有可编程控制器Q02UCPU 和基本I/O 模块,本系统的基本I/O 模块选取的是输入模块QX40 和输出模块QY10[8].该系统根据实验室现有条件选用PLC 对整个系统进行控制,整体的涉及流程如图7 所示,整个微电网系统分成三个部分进行设计控制,分别为光伏发电系统、风力发电系统和监视系统,在这一节中,系统的组态建立尤为关键,组态的建立决定着所选模块在在程序中的X/Y 分配,还有在第一次下载程序是一定要将智能功能模块一起下载到PLC 里.图7 PLC控制系统流程图Fig.7 Flow chart of PLC control system5 监视系统5.1 监视系统的设计在本监视系统中,需要电能表测量的数据有风力发电的基本参数,三相、单相阻性负载的基本参数和三相并网连联络线上的基本参数,其数据经由RS485 总线传送给串行口通信模块QJ71P24N,并把监视值显示在人机界面上.图8 是监视系统的模型图.5.2 监视系统程序流程设计图8 监视系统模型图Fig.8 Monitor the system model diagram在本节监视系统中,构建系统所需要的硬件有海恩德电能表、串行口通信模块QJ71C24N 和人机界面GS2110-WTBD.在该系统中,实现了对整个微电网的数据监视,确保了信息的实时处理与系统的安全监测,其整体的设计流程如图9 所示.其中在这个系统中,值得注意的是对电能表的设置时,因为同时通过总线RS-485 跨接多个电能表,所以站号的设置不能重复,串行口通信模块QJ71C24N 与海恩德电能表波特率的设置一定要一致,否则没法实现通信.图9 监视系统流程图Fig.9 Flow chart of monitoring system6 经济性分析本课题在对设备搭建时所消耗资金为30 483.23元,但是由于受到实验室现有实验条件的制约,很多设备是根据实验室现有设备进行选取的,总而言之,若能够进行最优选取,那么实验设备搭建的经费将进一步降低,预计可以降低至25000 元以内.图10和图11 是外界厂家所承包教学实验实训平台所需要的价位.图10 风光互补教学实验实训平台Fig.10 Wind-solar complementary teaching experiment and training platform图11 光伏离并网追日发电系统Fig.11 Photovoltaic off-grid solar tracing generation system由图10 和图11 可知,和外界厂家相比,本课题所构建的基于PLC 的微电网系统在价格上不仅大幅度降低,只有外部厂家所承包的教学实验实训平台的一部分费用,而且功能更为全面.7 结论这次的课题研究规模总体比较复杂,涉及到的知识面比较广泛,可以说这次的毕业设计不仅仅是对自己大学四年的考验,也是将这四年来的学习进行融会贯通的一个过程.在本次课题研究与实践中,学会了PLC 的多种编程方法,对PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解.在对理论的运用中,提升了我的工程素养,在没有真正动手以前,我所掌握都是思想层面上的,对一些细节没有深刻的理解,通过这次实践我对PLC 的理解与运用得到加强,弥补了实践与理论的差距.本课题只能够满足微电网的部分要求,微电网未来的发展会趋于供给能源进一步多样化,控制方式更加智能化,系统规模更加整体化.希望以后有机会能够对课题的未来发展趋势智能微电网做更深一步的研究与学习.参考文献:【相关文献】[1]武汉华电高科电气设备有限公司.一文看懂什么是微电网[J].北极星电力新闻中心,2018,18(3):153-157.[2]牟晓春.微电网综合控制策略的研究[D].吉林:东北电力大学,2011.[3]李越嘉,杨莹,常国祥.微电网技术在中国的研究应用现状和前景展望[J].中国电力,2016,49 (S1):154-158,165.[4]李献伟,李保恩,王鹏.微电网技术现状及未来发展分析[J].通信电源技术,2015,32(5):202-207.[5]郭昊.孤岛式交流微电网控制技术研究[D].济南:山东大学,2016.[6]张博.自动跟踪式光伏发电系统研究[D].重庆:重庆大学,2016.[7]陈苏波,杨俊辉,陈伟欣,等.三菱PLC 快速入门与实例提高[M].北京:人民邮电出版社,2008.[8]陈亚林,朱旭平,陈玉霞,等.PLC 编程及应用实战[M].北京:电子工业出版社,2011.。
基于 PLC 的电力设备自动化控制系统设计发布时间:2023-01-15T10:03:57.434Z 来源:《科技新时代》2022年16期作者:杨振兴[导读] 本文设计了基于PLC控制器的电力系统杨振兴国网新疆电力有限公司喀什供电公司新疆喀什市 844000摘要:本文设计了基于PLC控制器的电力系统,有效利用了PLC控制器的通用性高、结构简单、抗干扰能力好等优势。
本文设计了系统的硬件和软件环境,硬件方面设计了电源电路、采集器、单片机和微处理器,减少了控制系统受到的干扰,电源利用率高,具有较高的信号完整性。
关键词:PLC;电力设备;自动化控制系统设计1硬件设计1.1 AD603芯片本文设计的AD603芯片采用模块化的结构,通过改进CPU,对电力设备信息进行分析。
AD603芯片可以同时集成的数据信息输入量为24bits,同时集成的数据信息输出量为16bits。
当电力设备自动化控制系统开始运行时,AD603芯片可扩展的最大模块数量为7,扩展的数据量可超过200点。
为了保证电力设备自动化控制系统的能量消耗控制效果,本文在AD603芯片中设计了2个RS—485接口;1个PPI接口;一个MPI接口;3个自由接口;以及一个Profibus—DP接口。
其中,2个RS—485接口分别对电力设备的脉冲信息与高速脉冲信息进行采集;PPI接口是连接芯片与系统的关键;MPI接口是数据量与模拟量相互转换的接口;自由接口可以在系统出现故障时,充当临时通信的接口;Profibus—DP接口可以支持16bits分辨率的编程程序,最大限度地保证系统的自动化控制效果。
本文在基于PLC的电力设备自动化控制系统中,以小巧的设计为主,便于系统的安装与使用。
因此,本文设计的AD603芯片外形尺寸为182mm×75mm×51mm。
其内部元件以RACK、PS、CPU、SM、FM、IM为主。
1.2 LM629驱动器本文设计的LM629驱动器可以利用LM629进行电力设备实际位置获取。
基于PLC的智能电网监控与控制系统设计智能电网是指利用现代信息技术实现电力系统设备全面感知、高效运行、智能调控和安全可靠的电网。
在智能电网中,监控与控制系统起着至关重要的作用,它能够实时监测电网各个环节的运行状态,并对相关设备进行智能控制,以提高电力系统的安全性、可靠性和经济性。
一、智能电网监控与控制系统的整体架构智能电网监控与控制系统主要由数据采集模块、数据处理模块、控制指令生成模块和人机交互界面模块组成。
其中,数据采集模块负责获取电网各个节点的状态参数,如电流、电压、频率等;数据处理模块负责对获取到的数据进行分析和处理,根据设定的控制策略生成相应的控制指令;控制指令生成模块将处理好的控制指令发送给PLC进行执行;人机交互界面模块负责提供对外的操作接口,方便用户进行监控和控制操作。
二、 PLC在智能电网监控与控制系统中的应用PLC是可编程逻辑控制器的缩写,它是一种专门用于工业自动化控制的可编程电子设备。
在智能电网监控与控制系统中,PLC承担着实时数据采集、数据处理和控制执行的关键角色。
首先,PLC负责与电网各个节点的传感器和执行器进行实时的数据交换。
通过与传感器连接,PLC能够实时获取各个节点的运行状态参数,并将这些参数送往数据处理模块进行分析和处理。
在控制执行方面,PLC通过与执行器连接,可对电网中的开关、断路器等设备进行智能控制。
例如,当PLC检测到电网中某个节点的电流超过设定值时,可以自动断开该节点的电源,以防止电网过载。
其次,PLC具备高可靠性和抗干扰能力,适应复杂的工业环境。
智能电网作为一种复杂的系统,其监控与控制系统必须能够稳定可靠地工作。
PLC本身的硬件结构具有防尘、防水、抗震等特性,能够适应各种恶劣环境的工作要求。
另外,PLC通过软件编程可以灵活配置各种控制策略,以满足电网监控与控制的需求。
三、智能电网监控与控制系统设计的关键问题设计一个高效可靠的智能电网监控与控制系统,需要充分考虑以下几个关键问题。
基于PLC的电气控制系统设计与实现摘要:本文介绍了一种基于PLC的电气控制系统设计与实现方法。
该方法通过对PLC编程和电气控制系统设计的结合,实现了对电气设备的自动化控制。
本文首先介绍了PLC的基本原理和编程方法,然后详细阐述了电气控制系统的设计流程,包括系统需求分析、系统设计、系统实现和系统测试等环节。
最后,详细介绍了基于PLC的电气控制系统的实现过程。
关键词:PLC;电气控制系统;设计与实现引言随着工业自动化的不断发展,越来越多的企业开始使用PLC作为控制设备,实现对生产过程的自动化控制。
PLC具有可编程性强、可靠性高、灵活性好等优点,因此成为了电气控制系统中不可或缺的一部分。
本文旨在探讨一种基于PLC的电气控制系统设计与实现方法,以期为相关领域的研究和实践提供一定的参考。
一、PLC的基本原理和编程方法1.1 PLC的工作原理PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)是一种用于控制工业自动化过程的电子设备。
PLC的基本原理是将输入信号经过处理后,根据程序的控制逻辑产生相应的输出信号,从而控制工业自动化过程中的各种设备和机器。
PLC通常由输入模块、中央处理器、输出模块和通信模块等组成,其中输入模块用于接收外部信号,中央处理器用于处理输入信号并执行程序,输出模块用于产生输出信号,通信模块用于与其他设备进行通信。
PLC的工作过程如下:当输入信号发生变化时,输入模块将其转换为数字信号,并将其传递给中央处理器。
中央处理器根据预先编写的程序进行逻辑运算,并根据运算结果产生相应的输出信号。
输出模块将输出信号转换为相应的电信号,从而控制工业自动化过程中的各种设备和机器。
1.2 PLC的编程方法PLC的编程方法通常采用Ladder Diagram(梯形图)或者Function Block Diagram(功能块图)等方式。
其中,Ladder Diagram是一种类似于电路图的图形化编程方法,它通过使用逻辑元件(如开关、继电器等)以及逻辑运算符(如与、或、非等)来描述控制逻辑。
基于PLC的微电网控制系统设计
摘要:本设计是一个包含了风电控制、太阳能控制、逆变输出等环节的风/光/储微电网系统,风力发电机发出的电能经过风电充电控制器对蓄电池进行充电;光伏发电系统发出的电能经过光伏充电控制器对蓄电池进行充电。
电池电压由逆变器逆变成220V交流电,每套供电系统由投切开关与负载连接。
该系统能实时监控光伏电池、蓄电池以及风力发电机的电压电流数据并进行状态转换,同时光伏板安装在能上下、左右旋转的工作台上可以实时跟踪太阳的轨迹,获得最大光伏发电效率,该系统可用于海岛、无人值守基站等场合,具有良好的实际推广应用价值。
?P 键词:光伏发电,风力发电,PLC,伺服控制,人机界面
中图分类号:TP 文献标识码:A 文章编号:
1实物介绍
本装置包括光伏发电控制系统、风力发电控制系统、蓄电池输出控制系统以及人机界面等组成部分。
光伏发电控制系统由两台伺服控制电机以及光伏发电
控制模块组成。
两台伺服电机控制光伏板的左右、上下旋转角度,用于追踪太阳的位置。
光伏发电控制模块用于确定何
时进行光伏发电操作。
本环节能够完成实时的位置追踪以及最大功率追踪两种追踪模式。
风力发电控制系统由风力发电机以及风力发电充电控
制模块组成。
风力发电机发出电压,实现对蓄电池充电,风力发电控制模块用于确定何时进行风力发电操作。
蓄电池输出控制系统包含蓄电池输出控制模块以及逆
变器、负载灯等部分,蓄电池输出控制模块负责何时进行放电输出。
人机界面包括主界面、数据采集。
2系统硬件设计
2.1 系统硬件结构设计
本系统采用三菱Q系列PLC为系统控制核心,用触摸屏GOT1000为人机界面,光伏板转动定位采用定位模块
QD752N。
由于需要测量光伏电池、蓄电池以及风力发电机三个单元的电压、电流参数,故设置了六组变送器,通过
Q64AD模块进行模数转换后送PLC,因风力发电难以调试,我们添加了一台变频器驱动的三相电扇来模拟实际的风(调试完成可以拆除)。
系统硬件组成如图2-1所示。
2.2系统电路设计
本系统电路设计包含了以下几个部分:电气主电路;PLC 输入输出控制电路;伺服控制电路;模拟量输入输出电路。
(1)电气主电路本电路包括系统启动按钮SB1、停止
按钮SB2、紧急停止按钮SB3、主断路器QF1、控制断路器QF2/QF3、接触器KM1~KM4等器件,能够完成系统的启动停止与伺服控制器和变频器的供电。
电路如图2-2所示。
(2)PLC输入输出控制电路
本系统PLC的输出端口电路使用了五个,分别驱动KA1~KA5五个直流继电器,其电路如图2-3所示。
具体每个继电器的控制功能参见表1-1所示。
(3)伺服控制电路该电路包括四套伺服控制电路,由PLC控制两个QD75D2N模块驱动四个MR-J3伺服放大器控制四个伺服电机。
电路如图2-4所示。
(4)模拟量输入输出电路该电路由三个电压变送器和三个电流变送器组成,分别测量光伏板、风力发电机以及蓄电池的电压和电流,通过变送器将电压电流信号转换为标准的0~10V电压和4~20mA电流。
3 PLC控制系统参数设置
本系统涉及到的参数设置环节很多,大致包括伺服系统参数配置、模数转换参数配置、CCLINK通讯参数配置等环节
3.1 伺服系统参数配置
伺服电机定位参数设置包括光伏板左右、上下旋转伺服定位参数设置、伺服放大器MR-J3的参数配置、QD75D2N 定位参数设置等,编程时候用的是WORKS2软件其自带定
位参数。
光伏板左右旋转伺服定位参数设置如图3-1所示,QD75D2N定位模块参数设置如图3-2所示。
3.2 模数转换参数配置
模数准换模块Q64AD参数设置如图3-3所示。
Q64AD 模拟量转换模块通道参数设置如图3-4所示。
4 PLC软件设计
4.1系统主程序设计
系统主程序由光能供电、风能供电以及电网供电组成。
先进行软元件初始化,然后按下手动投切开关,设备开始运行。
若已切换到光能模式,先进行光能模式,利用伺服控制光伏板双轴进行光源跟踪。
同时检测光伏电池的输出电压和电流。
若已切换到风能模式,进入风能供电。
若同时开启光能和风能,则光能优先供电。
若蓄电池电量已到达上限,光能和风能不供电,则开始蓄电池带负载放电。
系统主程序流程图如图4-1所示。
4.2 子程序设计
光伏发电子程序先进行软元件初始化,然后利用伺服控制光伏板双轴进行光源跟踪。
同时检测光伏电池的输出电压和电流。
其流程如图4-2所示。
风力发电子程序是在手动切换到风力供电或主程序确
定风力供电时开始执行,将风力发电机发出的电力输送给蓄电池,同时检测风力发电机的输出电压和电流。
其流程如图
4-3所示。
蓄电池供电子程序是在蓄电池电量未到下限时手动投
切进入放电环节,此时通过逆变器对外部负载放电。
除了光伏发电、风力发电。
蓄电池放电三个子程序,还有数据采样及处理子程序等环节。
在此不再一一敷述。
5人机界面设计
系统工作时的触摸屏界面包括主界面、参数设置界面和控制界面以及监控界面等。
图5-1为系统主界面。
图5-2为微电网状态界面。
图5-3为微电网数据监测界面,图5-4为光伏发电监测界面,图5-5为历史数据保存界面,图5-6为微电网模拟演示界面。
其他界面不再敷述。
6 系统调试
经过不断调试和改进,系统最终实现了理想的功能,达到了设计的要求。
根据任务要求进行了伺服定位控制系统的设计与装调试,按照逐渐逼近的原理实现原点回归、调整到跟随的功能。
太阳能板能实现定位跟踪;三相异步电动机带动发电机模拟风力发电。
满足了任务提出的控制要求。
7 结语
本设计的主要创新点如下:
(1)光伏发电:设置太阳能轨道速度,按下启动按钮,太阳能电池板跟随太阳的移动轨迹同步运动;
(2)风能发电:设置变频器最高转速和变速周期,变
频器在变速周期内从最高转速到零速之间进行单向调速的过程。
(3)电网供电:当蓄电池的下限电压达到设置电压,将断开风能和太阳能发电,自动投切到电网供电。
(4)实现了伺服电机的同步控制,使两个伺服电机的运动状态,同时进行,避免了"伺服打架"的现象。
我们通过对二自由度并联机构进行准确运动学模型和动力学模型分析,进行更有效的轨迹规划,确定了两个电机的主动输入角度,两个电机的转动方向和速度大小。
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