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西門子6ES7315-2EH14-0AB0中央控制器 西門子6ES7315-2EH14-0AB0中央控制器
串聯(lián)補(bǔ)償裝置的工作原理是在電鐵供電線路負(fù)荷較重、線路感抗損耗嚴(yán)重時(shí)通過投入事先串聯(lián)在 回路中的電容器， 改變電路負(fù)載類型， 從而達(dá)到提升網(wǎng)壓和改善功率因數(shù)的作用。如圖1 所示。由于電鐵負(fù)荷是一個(gè)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷， 負(fù)荷的大小不僅與機(jī)車的數(shù)量有關(guān)， 而且還與機(jī)車的載重、機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)、線路的坡度等因素密切相關(guān)。電容器的投切操作也相當(dāng)頻繁。
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　2晶閘管交流電子開關(guān)對(duì)控制系統(tǒng)的要求及PLC的選用

　　晶 閘管交流電子開關(guān)的主電路由兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管支路構(gòu)成，每個(gè)支路分別由兩只晶閘管并聯(lián)組成， 共使用四只晶閘管（ 聯(lián)接方式如圖2 所示） 。按照電氣化工程設(shè)計(jì)的要求， 晶閘管交流電子開關(guān)安裝于牽引變壓器附近的移動(dòng)房屋內(nèi)， 結(jié)合應(yīng)用工況該裝置對(duì)控制系統(tǒng)有如下要求：

　　（1） 應(yīng)具有高度的可靠性， 以適應(yīng)電鐵供電網(wǎng)長期處于運(yùn)行狀態(tài)的客觀要求;

　�。�2） 應(yīng)具有完善的事故報(bào)警系統(tǒng)， 發(fā)生故障后應(yīng)該指示出故障類型， 無故障運(yùn)行時(shí)應(yīng)指示出電力電容器的投切狀態(tài);

　　（3） 應(yīng)具有完善的邏輯控制和自動(dòng)保護(hù)功能;

　�。�4） 應(yīng)確保晶閘管在電壓過零點(diǎn)觸發(fā);

　�。�5） 應(yīng)具有良好的電磁兼容性能， 能夠適應(yīng)牽引變電站現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的電磁環(huán)境。

　　完 成電子開關(guān)的控制功能可以通過三種途徑： ①使用集成電路開發(fā)專用控制電路板; ②使用單片機(jī)和外圍電路開發(fā)專用控制電路板; ③使用PLC 和擴(kuò)展模塊開發(fā)專用控制系統(tǒng)。由于PLC 具有控制可靠、組態(tài)靈活、體積小、功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)展性好、維修方便等特點(diǎn)，不僅減少了系統(tǒng)的硬件接線， 提高了可靠性， 而且通過修改程序可適應(yīng)新的要求， 因此1600A1000V 晶閘管交流電子開關(guān)中選用了西門子公司的小型機(jī)S7—200 系列的PLC 作為其控制系統(tǒng)的核心部件。

　　3 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成及其在交流電子開關(guān)中的作用

　�。�1） 硬件構(gòu)成及其作用

　　在本裝置的PLC 控制系統(tǒng)中，選用了西門子小型機(jī)S7—200 系列的CPU222、模擬量擴(kuò)展模塊EM231 和文本顯示器TD200。可用硬件系統(tǒng)資源分配圖如下表所示：

　　CPU222 是PLC 控制系統(tǒng)中的CPU 單元， 負(fù)責(zé)接收所有的開關(guān)量和經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換后的模擬量輸入，并根據(jù)控制邏輯輸出控制信號(hào);EM231 負(fù)責(zé)對(duì)主電路的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換， 并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸送給CPU 單元; 文本顯示器TD200 負(fù)責(zé)監(jiān)視CPU 單元的輸出狀態(tài)， 根據(jù)各個(gè)輸出量的組合情況指示出晶閘管電子開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)和故障類型。

　�。�2） 軟件構(gòu)成及其功能

　　在本裝置的PLC 控制系統(tǒng)中，軟件有兩部分： 文本顯示軟件和邏輯控制軟件。文本顯示軟件中存儲(chǔ)著文本顯示器所要顯示的全部文本內(nèi)容和CPU 單元輸出量組合情況的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　邏 輯控制軟件包含了晶閘管電子開關(guān)的所有控制邏輯， 在軟件結(jié)構(gòu)上由1 個(gè)主程序、2 個(gè)子程序、2 個(gè)定時(shí)中斷程序構(gòu)成。它的主要功能是： 根據(jù)控制要求， 實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流的檢測(cè)，適時(shí)的發(fā)出觸發(fā)信號(hào)， 以及對(duì)過壓、過流、風(fēng)機(jī)、電源等諸類故障的檢測(cè)， 并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。該軟件實(shí)現(xiàn)的流程圖如圖4 所示。

　　4 晶閘管的控制策略

　　晶 閘管交流電子開關(guān)是串連補(bǔ)償裝置的核心部件， 晶閘管的控制策略則是晶閘管交流電子開關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管的過零觸發(fā)必須依賴于對(duì)主電路電壓相位的同步， 而在該裝置中一旦晶閘管導(dǎo)通， 同步信號(hào)就會(huì)消失， 這是設(shè)計(jì)晶閘管觸發(fā)電路時(shí)必須注意的問題之一。另外， 晶閘管未導(dǎo)通時(shí)， 其承受的電壓與電力電容器承受的電壓同相， 而導(dǎo)通后由于電路結(jié)構(gòu)的變化， 電路會(huì)發(fā)生一個(gè)過渡過程， 這也是設(shè)計(jì)晶閘管觸發(fā)電路時(shí)必須注意的問題之一。

　　5 結(jié)束語

　　由 于PLC 集成度高， 抗干擾能力強(qiáng)， 編程簡單， 系統(tǒng)便于開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)， 加之文本顯示器可以清楚明了的指示出晶閘管的導(dǎo)通、截止?fàn)顟B(tài)以及顯示出各類故障狀態(tài)， 因此使用PLC 控制系統(tǒng)的晶閘管交流電子開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便， 且具有較高的可靠性、可維護(hù)性和靈活性。