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人机界面在干式变压器PLC温控系统中的应用

更新:2014-12-06

摘要:论述人机界面TP2706连系S7-300PLC在110kV干式变压器温控系统中的运用,提出了设计原理和软件设计方案,并简要计议了系统的平安庇护设计和通讯组态。
要害词:人机界面;干式变压器;温控系统;ProTool

ApplicationofHMIinPLCTemperatureControlSystemofDryTransformer
WANGLan,LIChuanxin,ZHAOHouxin
(ShandongUniversity,Jinan250061,China)
Abstract:TheapplicationofHMITP2706withS7-300PLCinthetemperaturecontrolsystemof110kVDrytypetransformerwasdiscussed.Thedesignprincipleandsoftwareschemeweredescribed,andthedesignofsafetyandcommunicationconfigurationwasdiscussed.
Keywords:HMI(humanityandmachineinterface);drytypetransformer;temperaturecontrolsystem;ProTool

1系统组成与工作原理

1.1系统组成

干式变压器的温控系统主要由5部门组成:传感器、A/D模块、PLC主机、输进输出模块及人机界面等,系统结构原理图如图1所示。在控制部门,选用SIEMENS的S7-300PLC对采样旌旗灯号进行快速、靠得住的处置,组态软件为SIMATICSTEP7;选用SIEMENS的TP2706触摸式人机界面(HMI)对实时温度值和各类故障信息进行显示、记实,组态软件为SIMATICProToolV6.0。HMI和PLC之间采用MPI(多点)通讯方式,经由过程对HMI画面上所设元件属性和与PLC的数据交换地址的界说,实现HMI上相关元件对应的暂存器对PLC存储单元的读写。

1.2工作原理

干式变压器的平安运行和使用寿命与变压器运行温度的凹凸有着直接的关系,是以对变压器运行温度的实时监控十分重要。由传感器对变压器铁心和绕组的温度进行采样,所测温度旌旗灯号经放年夜和A/D转换后送PLC,哄骗软件进行数据处置,处置后的数据送HMI进行实时显示。在HMI上设定风机自动启/停温度,PLC凭据设定值,可自动启/停变压器所配备的冷却风机,对变压器进行降温。需要时还可经由过程触摸HMI上按钮,手动启停风机。在HMI上设置超温报警及超温跳闸温度限制值。当变压器绕组温渡过高,跨越限制值时,PLC将输出绕组超温报警旌旗灯号和绕组超温跳闸旌旗灯号,并在HMI上显示出具体信息。在HMI上可进行手动消音,手动跳闸操作。记实各类报警信息及故障发生时的各相温度值,需要时,可在HMI上输进时间条件进行查询,并凭据需要进行打印。该系统中的数据收集处置、风机运行和故障报警由PLC和HMI经由过程编制响应的软件来完成。




2系统的软件设计

SIMATICProTool是西门子公司推出的组态软件,该软件由2部门组成:ProTool/Lite、ProTool或ProToolCS(组态系统)组态软件和用于进程可视化的运行系统软件(例如ProTool/ProRT)。2个系统都可以在Windows98SE、WindowsMillenium、Windows2000和WindowsNT4.0操作系统上运行。该软件具有报警记实、报表打印、趋向曲线等多种功能,并支持除Siemens之外的第三方制造商的通讯协议。本系统在其根蒂根基上进行了画面设计、通讯组态、报警设置、平安庇护设计等一系列运用开发。

2.1画面设计

触摸屏画面设计不仅要求能实现所有的控制功能(输进及显示参数、存储记载、报警、打印等),而且要简单了然,易于操作人员准确的执行操作。斟酌系统所需监控的进程变和现实功能,共组态了8组画面,下面介绍几个基本画面。

(1)主画面

设计的监控主画面如图2所示。主画面的中心是温度的数据显示。上半部门采用纯数字方式对变压器三相的铁心温度及高、低压绕组温度进行实时显示;下半部门采用模拟显示方式,突出变压器的高铁心温度和高绕组温度。在法式运行时,各温度值可动态显示。主画面的右部为口令输进域和触摸操作区,此处各按钮需输进分歧级此外口令方可进进。主画面的下部为无需权限的触摸操作区。操作人员经由过程触摸按钮,可以切换到各监控子画面,进一步掌控系统的工作情况,或进行参数设定与修改。

(2)故障记实

每当有报警旌旗灯号发生,城市在触摸屏界面上弹出报警消息窗口,同时报警灯闪灼。将报警消息进行回档,再建立一画面组态消息视图,就可保留并显示系统运行以来的所有报警消息。提醒报警号,报警发生的日期、时间,报警发生的缘由,和是否确认等信息。

(3)数据记实

组态事务消息并回档,在每次发生报警时,对各相的铁心温度和绕组温度经由过程回档事务消息进行记实,以便未来查询。

(4)温度实时趋向图

实时趋向图用于在线显示较慢而接连的进程变。显示时,实时趋向在每一个时间单元(时钟脉冲)内一次只从PLC读取一个趋向值,并添加至操作单元上显示趋向。该法式中共组态3组实时趋向,每组显示一相的高压绕组、低压绕组及铁心温度3个变的曲线,每一个变每10s读取一次,曲线同时显示100点。



(5)参数设定

在本画面中,操作员可以对风机的自动启/停温度,绕组超温报警温度和绕组超温跳闸温度进行设定,调整。进进该画面后,若软键盘10s内无动作,系统将自动返回主画面。

2.2平安庇护设计

ProTool答理用户使用口令来阻止其他未授权人员使用控件,从而增加系统的平安性。ProTool提供的口令级别从0到9。口令级0不需输进口令;口令级1至8,凭据功能的重要性进行分配;如用户分配到口令级4,则可执行口令级0到4的功能。口令级9仅授权于系统治理员。针对平安治理和操作的需要,该系统中界说了系统治理员级即9级和操作员1级两级口令。对参数设定和手动跳闸功能需使用系统治理员级口令,其他操作,如消音、手动启/停风机、查看历史记实等,也要先输进口令进行登陆。输进口令,触摸“登陆”按钮,再触摸其他功能按钮,即可进进等于或低于该口令级此外子画面。子画面操作终了返回主画面后,触摸“退出”按钮,则口令失效,再次进进子画面需重新输进口令。若没有触摸“退出”按钮,系统将在1min后自动撤销口令。

2.3人机界面与PLC之间的通讯

西门子人机界面与PLC之间的通讯方式有3种:PPI(点到点)通讯方式,MPI(多点)通讯方式和PROFIBUSDP通讯方式。该温控系统中采用MPI(多点)通讯方式。

S7-300PLC上有一尺度化的MPI接口,它既是编程接口,又是数据通讯接口,使用S7协议(主要用于较近距离的数据通讯)。由于MPI接口是RS485结构,PLC与人机界面之间经由过程RS485线相连,其传输速度为187.5k波特率。一个MPI网可以有多个网络节点,其地址是在S7-300硬件组态中设置的。该系统中人机界面的MPI地址为“1”;CPU的MPI地址为“2”。

人机界面与进程之间经由过程PLC哄骗变进行通讯。凡是在PLC和操作单元之间交换的数据为进程数据。为此在组态中建立指向PLC上某个地址的变。触摸屏从指定的地址中读取该数值并显示它。一样的,操作员可以在触摸屏上输进将被写进PLC上某个地址的数据。

3竣事语

在110kV干式变压器温控系统中将PLC和触摸显示屏连系在一起,并采用PLC和触摸屏的响应软件对各采样值进行控制、处置,在温度的实时显示、数据记实、报警等方面具有很年夜的越性。操作人员不仅能利便的观察和掌控变压器的实时运行温度,还可凭据报警消息,快速的破除故障;借助历史记实,治理人员还可对重要数据进行分析、查询,为电力调剂、系统计划等方面提供重要的依据,年夜年夜提高运行治理水平。

参考文献
[1]STEP7V5.1编程手册[Z].SIEMENS,1998.
[2]SIEMENSProToolV6.0使用手册[Z].SIEMENS,1998.
[3]谢汝生,张松顺,贺恩义.HMI在PLC控制系统中核子称标定进程中的运用[J].计较机丈与控制,2002,(6).