CN101330258A - 三相电流稳流输出自动控制器 - Google Patents

Abstract

一种三相电流稳流输出自动控制器，本发明属于应用有控制极的半导体器件的、用于电源或类似的供电系统一起使用的控制或调节设备，具体为一种三相电流稳流输出自动控制器。本发明由三个单相调压器、三个单相电流发生器、传感器、PLC、触摸屏以及控制机柜组成。触摸屏和PLC安装在控制机柜内部，它们之间通过串口通信连接，PLC通过多芯控制电缆和调压器连接，调压器通过电缆线和电流发生器连接，传感器通过电流互感器测量电流发生器的电流输出端值，然后将测量值通过屏蔽信号线传送给PLC。本发明自动化程度高，具有实时响应、反应灵敏、调节迅速、输出稳定的特点，操纵直观方便，状态显示清晰。

Description

三相电流稳流输出自动控制器

技术领域

本发明属于应用有控制极的半导体器件的、用于电源或类似的供电系统一起使用的控制或调节设备，具体为一种三相电流稳流输出自动控制器。

背景技术

大电流发生器是根据电力部门和工矿企业在电气设备试验上作电流负载试验及温升试验而设计制造的专用设备。该设备由三个单相调压器、三个单相大电流变压器和相关的测量控制系统组成，用于输出稳定的、大小相等的三相电流。调压器用来调整该相的输入电压，经大电流变压器后输出较大的电流，控制系统通过对调压器进行升压(或降压)操作来增大(或减小)输出电流。

实际使用中，大电流发生器的输出值不可能刚好等于所需值，但必须稳定在所需值上下的一个区间内，该区间大小依据具体试验的规定来决定。

现有的技术基本上都需要试验人员手动调节各个调压器的输出电压来控制该相的输出电流。因为三个大电流变压器按星形接法接线输出，这样对任一相调压器升压(降压)，除了本相输出电流增大(减小)，另两相的输出电流也会有不同程度的增大(减小)；其次，若三相的输出阻抗不相等，对调压器输出电压相同的变化量，各自的输出电流变化量不同，对其余两相的影响程度也不一样，所以需要大量反复操作才能使三相输出电流值达到平衡。

在试验过程中，电网的一个小波动都能造成输出端的较大变化，试验人员必须迅速对该变化做出相应操作来稳定输出电流，有的试验可能持续数十小时，这对人工提出了很高的要求。而且，某些试验对稳流的要求很高，对三相输出电流值的稳定性有严格的要求，所允许的上下波动区间很小，人工操作的话很难满足要求。

同时，在操作上，传统的控制台由于一个功能必须安装一个对应的按钮，过多的按钮这使得控制面板庞大而繁琐；其次，功能的增加的同时，用于工作参数调整的器件也须相应增多，这更增加了操作的复杂性。

发明内容

为克服现有技术在输出电流控制上的稳定性差、反应慢、操作复杂的缺陷，本发明公开了一种三相电流稳流输出自动控制器。

本发明通过如下技术方案达到目的：本发明是由触摸屏结合PLC进行操控，集操作、控制、监测和保护于一体的智能系统，由三个单相调压器、三个单相电流发生器、传感器、PLC、触摸屏和控制机柜组成，其连接关系是：触摸屏和PLC安装在控制机柜内部，它们之间通过串口通信线连接，PLC通过多芯控制电缆和调压器连接，调压器通过电缆线和电流发生器连接，传感器一端通过电流互感器和电流发生器的电流输出端连接，另一端通过屏蔽信号线和PLC连接。

本发明的工作原理如下：三个单相调压器受PLC的控制，经调压器调整的电流再经电流发生器后输出大电流，传感器通过电流互感器测量电流发生器的电流输出端值，并把采集到的数据输入PLC。PLC根据传感器输入的数据和实际需要值作比对，作出对某一相或某几相输入电压的调整，从而实现对输出电流的实时控制。触摸屏是人机界面，通过对运行时参数的设定、修改来控制PLC进而实现对电流输出的调节，还用于显示实际的现场情况，和在故障或异常状态时显示提示信息。

工作时，试验人员按试验要求设定输出电流值，系统按照设定值自动升流，通过传感器采集跟踪三相输出电流值的变化，调整输出值至设定值。若需调节某一相的输出，在对该相调压器升压(或降压)的同时对另两相的调压器进行适当的降压(或升压)，从而抵消相与相之间的影响；若需调节多相输出，PLC先计算每相的改变对其余两相的影响，再根据计算结果实施调节电压的操作，并通过反馈实时修正，将相与相之间的影响减至最小，从而使三相输出值能稳定在一个很小的范围内。在整个试验过程中，设定输出电流值可更改，也可暂停自动控制，由试验人员手动操作。试验人员可设定输出电流设定值的上下限，系统对稳流范围的上下限做安全检查，最大程度防止用户的误输入。

系统运行过程时，PLC在对试验参数进行监测的同时还对系统自身的工作状态进行监测，对用户要求的操作先进行判断，对所有认为可能的误操作均给出提示信息，当出现任何系统故障或试验异常时，系统立即实施保护，根据故障类型发出报警信号直至断开电源输入。系统在长时间无人值守的情况下也能正常有效的工作。试验过程中，因为天气或长时间运行可能造成调压器内部过热，试验人员可选择启用单相或多相调压器上的风扇。

本发明采用PLC来控制电流输出，自动化程度高，具有实时响应、反应灵敏、调节迅速、输出稳定的特点，系统的稳流波动范围可小至给定值的99.9％～100.0％之间。本发明的电流输出控制区别于被动的调整，PLC在输出电流出现越限趋势时立即做出调节，最大可能避免输出电流大的波动。同时，采用了触摸屏作为人机界面，操纵更加直观方便，工作状态的显示也更清晰。

触摸屏安装在控制机柜的操作面板上，机柜内部除PLC外，还可以安装包括控制开关、开关电源、滤波器、传感器以及连接线路在内的各部件，能为各路传感器提供相应的多路接口，并提供安全的系统供电、信号隔离以及风扇控制等辅助功能。因为选用了高精度传感器，以及采取了多项防干扰措施，包括电流互感器本身无法避免的精度损失外，整个测量系统的测量精度达到了0.5级(0.5％)，完全满足行业用户的使用需要。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，三相电流稳流输出自动控制器，由三个单相调压器11、12和13、三个单相电流发生器21、22和23、传感器31、32、33、34、可编程控制器4、触摸屏5和控制机柜6组成，其连接关系是：可编程控制器4同触摸屏5安装在控制机柜6内部，它们之间通过串口通信线7连接，可编程控制器4通过多芯控制电缆81、82和83同调压器11、12和13连接，调压器11、12和13通过电缆线91、92和93同电流发生器21、22和23连接，传感器31、32和33一端通过电流互感器101、102和103同电流发生器21、22和23的电流输出端连接，另一端通过屏蔽信号线121、122和123同可编程控制器4连接。

本实施例采用台湾威纶公司的MT500系列触摸屏为人机界面，该触摸屏具备26.4cm(合10.4英寸)液晶显示屏，响应时间快，触控精度高，配备了功能强大且简单易用的组态软件，无需复杂的软硬件配置即可与PLC控制器通讯。

设计上，根据不同的操作功能，将按钮分别设计在不同的屏幕中，在使用中根据操作要求，通过切换屏幕来灵活直观的进行操纵。各种运行参数的设定和修改也设计在屏幕上进行显示和调整，进入正常运行后，还可以根据实际的现场情况，对一些参数进行调节。当设备有故障或试验状态异常时，屏幕上醒目的显示提示信息。

除此之外，用触摸屏还能带来很多便利。例如，在设备调试期间，调试人员可在屏幕上观察各个部位的运行状况，由此来判断各输入输出点的接线是否正确，给调试带来便利。

本实施例采用了SIEMENS的S7-200系列作为整个系统的中央控制。首先，S7-200系列PLC结构小巧紧凑，性能可靠，是性价比相当高的产品；其次，其功能齐全，有丰富的指令集，能帮助我们实现对信号的特殊处理，另外其有很强的通讯能力和组网能力，能够在大范围的PLC之间建立通讯，形成网络，为今后对设备的集中控制和全自动化管理的实施提供可能。

本实例提供了多重可靠的安全保护。过流保护：PLC监测到输入端过流时即刻断开主电源，良好保护调压器、电流变压器等设备；通讯异常保护：系统运行过程中，PLC监测到与触摸屏的通讯出现异常后，实施自动降压、断开主电源等保护措施；紧急制动保护：在操作面板上设置了安全的紧急停止开关，试验过程中一旦出现突发性异常情况，按下此开关，可立即断开主电源。

Claims (1)

1.三相电流稳流输出自动控制器，其特征在于：由三个单相调压器(11、12和13)、三个单相电流发生器(21、22和23)、传感器(31、32、33、34)、PLC(4)、触摸屏(5)和控制机柜(6)组成，其连接关系是：PLC(4)同触摸屏(5)安装在控制机柜(6)内部，它们之间通过串口通信线(7)连接，PLC(4)通过多芯控制电缆(81、82和83)同调压器(11、12和13)连接，调压器(11、12和13)通过电缆线(91、92和93)同电流发生器(21、22和23)连接，传感器(31、32和33)一端通过电流互感器(101、102和103)同电流发生器(21、22和23)的电流输出端连接，另一端通过屏蔽信号线(121、122和123)同PLC(4)连接。

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