CN202535403U

CN202535403U - 一种大功率高频开关电源智能化网络监控系统

Info

Publication number: CN202535403U
Application number: CN2012201997998U
Authority: CN
Inventors: 罗安; 谢宁; 徐欣慰; 孙运宾; 马伏军; 楚烺
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2022-05-07

Abstract

本实用新型公开了一种大功率高频开关电源智能化网络监控系统，包括远程服务器、远程主机、显示器、打印机、主站工控机、PLC、高频开关电源模块、以太网线、PROFIBUS总线、RS485主网与副网，本实用新型有效地保证了系统的安全可靠，通过三层传输网络实现数据的稳定传输，对多台大功率高频开关整流电源统一集中管理，实现了“实用化、简易化、智能化”的目标。

Description

一种大功率高频开关电源智能化网络监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种网络监控系统，特别涉及一种网络化的大功率高频开关电源智能化监控系统。

背景技术

电力可持续发展已成为实现社会经济可持续发展的基础，电力节能在我国建设节约型社会的进程中将占有越来越重要的地位。在电解、电镀、金属着色、电泳等电化学行业中，需要多种大功率和超大功率的直流或脉冲电源，在该领域中采用电力电子技术的电源设备和装置得到了广泛的应用，其各项性能直接关系到所生产产品的质量、成本及生产效率，是保证生产过程的重要环节。传统的电化学电源主要采用工频变压器等电器元件以及晶闸管或二极管构成的整流桥组成，虽然技术成熟、性能稳定可靠，但是有许多不足之处。耗能能耗高、效率、体积大、笨重、控制精度低、工艺过程缺乏科学合理的控制手段，造成大量的电能损耗。针对传统电源的缺点，近年来国内外相继研制出用于低压领域的高效高频开关电源。开关电源是利用现代电力电子技术，控制半导体开关器件开通和关断的时间比率，维持输出电压电流稳定的一种电源。与传统工频整流电源相比，新型开关电源具有高效节能，重量轻，体积小，动态性能好，适应性更强，有利于实现工艺过程自动化和智能化控制等显著优点。

随着工业计算机以及网络水平的不断进步，利用计算机及网络技术实现对电力系统统一集中管理，实现对全网范围内设备的协调控制，对进一步降低电网损耗、保障供配电系统的安全可靠运行具有很重要的意义。目前，在美国等发达国家，相关智能化监控系统已在变电站及大型企业广泛应用，我国也先后引进了这类装置，主要用于实现对生产过程的实时监控、方便管理、提高生产安全性及生产效率。

过去，生产车间使用的整流电源大都是通过远动终端（RTU）实现数据的集中采集、处理、传输并接收上级调度控制中心下发的遥调、遥控命令，这种方式均为集中组屏，通过控制电缆将现场遥测、遥信、遥调及遥控信号全部引至主控楼的远动机房或控制机房内的遥信端子柜和变送器柜上，站内监视和控制通过常规仪表盘、控制盘等设备来完成，上级调度对厂站的遥调、遥控命令通过点对点远动通信方式直接发给RTU，RTU 经过校核、处理再下发给现场执行机构以达到远方控制要求，集中式RTU有如下缺点：并联总线的长度有限，不可能分散到距离较远的现场使用，此外，系统的扩充规模也要受到一定的限制，只能应用于小规模的系统；个别I/O模板故障不会影响系统工作，但总线接口一出问题，故障很难隔离，可能导致系统瘫痪；由于不能分散到距离较远的现场使用，因此，只能靠长距离的信号电缆与现场电力设备的TA/TV、位置/信号触点和跳合闸回路等相连，影响系统安全性。

图1为传统集中式RTU系统，RTU结构庞大，需要有大量输入输出接口完成数据采集控制；采集控制过于集中，个别I/O模板故障不会影响系统工作，但总线接口一出问题，故障很难隔离，可能导致系统瘫痪，可靠性差；此外需要大量信号电缆不便于施工。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种大功率高频开关电源智能化网络监控系统，保证系统安全可靠，实现数据的稳定传输，实现“实用化、简易化、智能化”的目标。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种大功率高频开关电源智能化网络监控系统，包括远程服务器、远程主机、显示器、打印机、主站工控机、PLC、高频开关电源模块、以太网线、PROFIBUS总线、两套RS485总线，其特征在于，远程服务器、远程主机、第一个显示器、第一个打印机与以太网线双向连接，主站工控机通过交换机与以太网线双向连接，主站工控机与第二个打印机、第二个显示器连接，主站工控机、PLC与PROFIBUS总线双向连接，PLC通过通讯卡分别与两套RS485总线双向连接，若干个高频开关电源模块分别与两套RS485总线双向连接。

还包括触摸屏，触摸屏与PLC连接。

本实用新型有效地保证了系统的安全可靠，实现了数据的稳定传输，实现了“实用化、简易化、智能化”的目标。

附图说明

图1为传统RTU集中组屏方式；

图2为单台高频开关电源电路拓扑结构图；

图3为本实用新型一实施例结构示意图；

其中：

1：以太网络；2：PROFIBUS网络；3：双RS485网络。

具体实施方式

如图3所示，本实施例大功率高频开关电源智能化网络监控系统，包括高频开关电源模块、主站工控机、远程服务器、远程主机、供远程监视的显示器、打印机、PLC、以太网线、PROFIBUS总线、RS485主网与副网，显示器、打印机等设备与以太网线双向连接，主站工控机通过交换机与以太网线双向连接，主站工控机与打印机及显示器等设备连接，主站工控机、PLC与PROFIBUS总线双向连接，PLC通过通讯卡分别与两套RS485总线双向连接，触摸屏与PLC连接，通过高频开关电源模块中的控制芯片TMS320F2812分别与RS485主副网双向连接。

本实施例所采用的交换机型型号为华为S5700，主站工控机型号为研华IPC-610，PLC型号为西门子S7-200，通讯卡型号为西门子CP561，触摸屏型号为北京迪文H600。

如图2所示，本实施例中高频开关电源模块包括依次连接的三相电源、三相PWM整流器、DC/DC逆变器、变压器、滤波电路、两块控制芯片，三相电源与第一块控制芯片连接，第一块控制芯片通过驱动单元与三相PWM整流器连接，第二块控制芯片通过驱动单元与DC/DC逆变器连接，两块控制芯片均接入两套RS485总线；三相PWM整流器和DC/DC逆变器之间并接有一个电容；所述三相PWM整流器包括三个并联的桥臂，每个桥臂包括两个串联的开关器件，所述DC/DC逆变器包括两个并联的桥臂，每个桥臂包括两个串联的开关器件，所述滤波电路包括两个由电阻和电容串联组成的支路、两个二极管支路，其中一个电阻电容串联支路与一个二极管支路并联，滤波电路呈对称结构。

高频开关电源网络监控系统硬件分为三层传输网络：底层采用RS485网络主要进行现场的检测与控制，通过底层下位机控制板的RS485端口与通讯卡进行连接，然后与中层的近端PLC处理器的连接与通讯，为了保证系统的安全可靠性，底层控制板与通讯卡之间采用双RS485网络进行系统控制，实现数据的稳定传输；中层采用PROFIBUS网络通过主站工控机实现现场各电源控制柜的集中控制与管理，每个控制柜内部的控制系统结构采用SIEMENS S7-200系列PLC，各PLC之间通过PROFIBUS网络与各从站模块连接，并最终与主站工控机构成PROFIBUS主从网络，主站工控机采用研华工业级计算机IPC-610L，抗冲击，振荡，并且能在高温下稳定工作，每个控制柜的控制范围包括2台25KA/6.5V 的高频开关电源模块，通过主站工控机可以实现各从站处理器的集中控制与管理，实现各电源模块的参数整定与数据检测，各从站PLC还提供了若干个检测信号的输入/输出控制信号接入点，可以将50KA/6.5V 的电源设备的详细检测信号上传到工控机，同时，还可以将控制信号下载到现场控制器中；上层采用工业以太网来实现系统的远程检测与控制，主站工控机的数据通过以太网上传到交换机，然后通过交换机上传到顶层的远程服务器、远程主机及显示器等，远程服务器主要来实现系统数据的备份，远程主机主要用来实现控制系统的远程监控与集中管理，显示器用来实现系统现场数据的远程动态显示。

在每个控制柜内部，采用西门子可编程控制器（PLC）进行集中控制，并且配合RS485网络通讯卡，构成整流电源设备双RS485网络、双机热备份控制系统，通过网络控制，系统操作用户就可以方便、快捷的进行连续调节整流设备的输出电流、输出电压，操作显示触摸屏配置触摸屏，提高现场操作的舒适性，界面操作包括全部日常操作功能，这些功能能够用于控制整流电源的输出，并实时显示整流电源的状态及运行参数，包括：输入电流、输入电压、直流输出电流、直流输出电压、各种故障报警显示、冷却水温度和进出水口的压力等，整个控制部分全部采用全中文界面，便于现场的操作，此外，界面还可以显示除了整流器本身的数据外的生箔机运行参数。控制系统有完善的保护措施，确保整个电源设备安全可靠地运行，保护措施包括：过流、过压、缺相、误差、变压器超温、冷却水超温、冷却水欠压、母排超温、漏水保护等等，并配合有声光报警。

Claims

1.一种大功率高频开关电源智能化网络监控系统，包括远程服务器、远程主机、显示器、打印机、主站工控机、PLC、高频开关电源模块、以太网线、PROFIBUS总线、两套RS485总线，其特征在于，远程服务器、远程主机、第一个显示器、第一个打印机与以太网线双向连接，主站工控机通过交换机与以太网线双向连接，主站工控机与第二个打印机、第二个显示器连接，主站工控机、PLC与PROFIBUS总线双向连接，PLC通过通讯卡分别与两套RS485总线双向连接，若干个高频开关电源模块分别与两套RS485总线双向连接。

2.根据权利要求1所述的大功率高频开关电源智能化网络监控系统，其特征在于，还包括触摸屏，触摸屏与PLC连接。

3.根据权利要求1所述的大功率高频开关电源智能化网络监控系统，其特征在于，所述交换机型型号为华为S5700，主站工控机型号为研华IPC-610，PLC型号为西门子S7-200，通讯卡型号为西门子CP561。

4.根据权利要求2所述的大功率高频开关电源智能化网络监控系统，其特征在于，所述触摸屏型号为北京迪文H600。

5.根据权利要求1所述的大功率高频开关电源智能化网络监控系统，其特征在于，所述高频开关电源模块包括依次连接的三相电源、三相PWM整流器、DC/DC逆变器、变压器、滤波电路、两块控制芯片，三相电源与第一块控制芯片连接，第一块控制芯片通过驱动单元与三相PWM整流器连接，第二块控制芯片通过驱动单元与DC/DC逆变器连接，两块控制芯片均接入两套RS485总线；三相PWM整流器和DC/DC逆变器之间并接有一个电容；所述三相PWM整流器包括三个并联的桥臂，每个桥臂包括两个串联的开关器件，所述DC/DC逆变器包括两个并联的桥臂，每个桥臂包括两个串联的开关器件，所述滤波电路包括两个由电阻和电容串联组成的支路、两个二极管支路，其中一个电阻电容串联支路与一个二极管支路并联，滤波电路呈对称结构。