基于PLC的變壓器故障診斷控制系統(tǒng)設(shè)計

萬傳強(qiáng) 顏安

摘要：變壓器故障診斷系統(tǒng)作為變壓器主要的安全設(shè)備，對變壓器故障診斷發(fā)揮著重要的作用。傳統(tǒng)的變壓器故障診斷操作復(fù)雜、可靠性差、效率低、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，而不同類型、不同用途的變壓器在某些線路和設(shè)備的連接方式上是不同的，這就給員工在對變壓器進(jìn)行錯誤的性能分析和診斷出現(xiàn)誤診，檢修難度較大，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的不便和損失。針對這種情況采用PLC的控制方案對對變壓器故障進(jìn)行診斷。具有安全可靠性、診斷精度高及反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。變壓器在供電系統(tǒng)中扮演著重要的角色，變壓器出現(xiàn)故障會造成整個配電系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，只有保障變壓器及時進(jìn)行故障檢測，排除故障，才能保障整個配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要分析了變壓器常出現(xiàn)的幾種故障和傳感器在解決變壓器問題的具體應(yīng)用，對正常運(yùn)行中的變壓器采出數(shù)據(jù)并記錄，對檢測中的變壓器參數(shù)進(jìn)行比較分析從而確定具體故障。本文在分析變壓器故障診斷系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了硬件和軟件兩方面的設(shè)計。硬件方面，選用的可編程控制器系列為西門子S7-200，構(gòu)造了實(shí)時監(jiān)測故障系統(tǒng)。另一種是保護(hù)控制，具有如下診斷功能：溫度過高、煙霧檢測、噪聲檢測、油位過低檢測、濕度過大檢測，對提高變壓器故障檢測的效率具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：傳感器;PLC;人機(jī)界面;

1.引言

隨著科技和社會不斷進(jìn)步，許多大型自動化生產(chǎn)企業(yè)崛地而起。大型企業(yè)在發(fā)展的同時，變壓器故障的問題伴隨而來。傳統(tǒng)的變壓器故障診斷操作復(fù)雜、可靠性差、效率低、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，而不同類型、不同用途的變壓器在某些線路和設(shè)備的連接方式上是不同的，這就給員工在對變壓器進(jìn)行錯誤的性能分析和診斷出現(xiàn)誤診，檢修難度較大，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的不便和損失。針對這種情況采用PLC的控制方案對對變壓器故障進(jìn)行診斷。具有安全可靠性、診斷精度高及反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計一款基于PLC變壓器故障診斷系統(tǒng)來解決此問題。

2.變壓器故障診斷工作原理

基于工作環(huán)境的復(fù)雜性，本設(shè)計用PLC作為核心控制，結(jié)合傳感器的特性能，系統(tǒng)加電按下啟動按鈕SB1后，程序初始化I/O通道，傳感器模擬信號輸入到擴(kuò)展單元EM235中，PLC內(nèi)部進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果輸出聲光報警器。然后返回主程序，進(jìn)行實(shí)時故障診斷。由觸摸屏進(jìn)行顯示實(shí)時狀態(tài)當(dāng)溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度有一項越限時都會發(fā)出報警信號進(jìn)行檢修使其避免對變壓器不可逆的損壞。然后依次讀入溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度信號，依照以上的順序并行執(zhí)行，循環(huán)以上步驟。

3.故障診斷系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

3.2程序設(shè)計模擬圖及過程

系統(tǒng)加電按下啟動按鈕SB1后，程序初始化I/O通道，傳感器模擬信號輸入到擴(kuò)展單元EM235中，PLC內(nèi)部進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果輸出聲光報警器。然后返回主程序，進(jìn)行實(shí)時故障診斷。由觸摸屏進(jìn)行顯示實(shí)時狀態(tài)當(dāng)溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度有一項越限時都會發(fā)出報警信號進(jìn)行檢修使其避免對變壓器不可逆的損壞。然后依次讀入溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度信號，依照以上的順序并行執(zhí)行，循環(huán)以上步驟。由上圖部分程序圖已溫度程序?yàn)槔梢钥闯霰驹O(shè)計是對傳感器采取信號的讀取，經(jīng)過模擬量輸入模塊的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入PLC。具體編程思路如下：因?yàn)橐话銈鞲衅鞴潭ㄝ敵?-10V（可看成百分比）對應(yīng)PLC模擬信號為32000，進(jìn)行換算閾值，在PLC程序中設(shè)定固定參數(shù)在進(jìn)行設(shè)置參數(shù)范圍前必須要將變壓器輸入信號轉(zhuǎn)換為和PLC內(nèi)部當(dāng)中可讀取的數(shù)。最后進(jìn)行固定閾值進(jìn)行比較，若傳感器當(dāng)中的換算信號大于等于即：整數(shù)-雙整數(shù)-浮點(diǎn)數(shù)-加減乘除-雙整數(shù)-整數(shù)-比較指令，信號處理主要還是通過程序處理具體程序如圖3-2所示，寫出程序進(jìn)行仿真當(dāng)仿真寫入溫度大于等于85°C時Q1線圈閉合即聲光報警器動作，程序仿真圖如圖3-3所示。其他傳感器原理類似。

在本設(shè)計中溫度傳感器的測量范圍為0～100℃，輸入信號的數(shù)字量為0～32000。我們可以設(shè)置當(dāng)溫度大于等于85℃系統(tǒng)發(fā)出報警信號。通過計算：85/100=0.85。0.85*32000=27200（模擬信號）3.3程序設(shè)計模擬圖及過程

本文采用S7-200編程工具軟件?？捎锰菪蛨D、指令表編程且，具有程序編輯、相關(guān)參數(shù)值設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、監(jiān)控、仿真調(diào)試、在線修改程序等功能，可以在PLC人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)修改與運(yùn)動執(zhí)行器之間進(jìn)行共享。

3.4變壓機(jī)故障診斷系統(tǒng)的功能及優(yōu)點(diǎn)

變壓器故障診斷系統(tǒng)可應(yīng)用于各種工作環(huán)境，采用PLC來控制變壓器內(nèi)部的多個傳感器實(shí)現(xiàn)多種功能，如檢測溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度等功能。本文主要內(nèi)容是設(shè)計了一個對變壓器常出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的基礎(chǔ)是PLC，并且結(jié)合了變壓器的故障特點(diǎn)。這個系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)很多，比如它能夠讓使用者簡便快捷地關(guān)注著變壓器的實(shí)事實(shí)情況，能夠第一時間對變壓器進(jìn)行檢修，增大變壓器使用壽命。本診斷系統(tǒng)采用PLC標(biāo)準(zhǔn)模塊，實(shí)現(xiàn)功能可靠、抗干擾能力強(qiáng)，工作環(huán)境相對惡劣，成功實(shí)現(xiàn)自動化工作。

4.結(jié)語

變壓器故障診斷采用PLC控制多個傳感器實(shí)現(xiàn)智能、高效、全自動化診斷目的，同時采用人機(jī)界面實(shí)時監(jiān)測變壓器故障，供電系統(tǒng)的構(gòu)造相對比較復(fù)雜，設(shè)備的種類和數(shù)量也很多，因此只依靠人力進(jìn)行監(jiān)測和維護(hù)很難達(dá)到全部覆蓋的效果，也不能及時發(fā)現(xiàn)變壓器的故障問題。而將傳感器使用到變壓器當(dāng)中就可以很好的解決這一問題，傳感器可以實(shí)時的將變壓器的各項數(shù)據(jù)傳輸給管理人員，同時可以實(shí)現(xiàn)變壓器的在線監(jiān)測，利用計算機(jī)信息技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，就可以智能化的對各變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行統(tǒng)計。同時在變壓器的故障診斷中，傳感器也可以發(fā)揮自身的作用。傳感器可以對變壓器的各種故障具體情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，在信息平臺上對各種傳感器故障檢測情況進(jìn)行統(tǒng)一的分析，及時發(fā)現(xiàn)變壓器的故障問題和原因。

通過在線監(jiān)測和直接檢測，我們可以掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，因?yàn)槲覀冊噲D在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)問題，全面分析新的操作系統(tǒng)問題，控制設(shè)備的運(yùn)行。解決操作系統(tǒng)問題，并糾正設(shè)備狀態(tài)，制定合理的維護(hù)策略，并根據(jù)我們的實(shí)際建議執(zhí)行這些策略，避免變壓器因?yàn)槲窗l(fā)現(xiàn)其中問題導(dǎo)致變壓器損壞。隨著傳感器、計算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用途徑也會越來越多，在變壓器檢測中使用傳感器進(jìn)行故障排除，可以提高工作效率的同時，解決變壓器故障的問題。

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