基于PLC的电源监控系统的设计
基于PLC的电源监控系统的设计
1 引言电源监控是铁路信号的重要的监控系统。
在此之前信号的电源监控系统基本上是采用单片机作为信号采集系统的核心。
单片机监控系统一
方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技术局限，另一方面由于其
中的电源模块部分的监控相对独立，对电源系统带来了诸多不便，比如维护困难、界面显示繁琐等。
基于以上原因本项目配套开发了基于台达PLC 作为信号采集核心、台达HMI 触摸屏作为操作和监视界面的电源监控系统。
监控子系
统与电源模块通过工业总线网络互连实现整合的经济实用、技术先进的铁路信
号的电源监控系统。
2 硬软件系统设计2.1 硬件体系设计
图1 硬件体系设计
铁路信号电源监控硬件体系设计参见图1。
系统规模：44 个数字量输入；
1 个数字量输出；6 个电源模块；39 路模拟量输入。
控制系统配置如下：触摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1 个DVP04AD-H＋3 个
DVP16HM11N；电源模块通讯卡1 块；分时采集电路卡1 块。
触摸屏主要是用来显示采集数据、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数
据显示、历史趋势图显示等。
PLC 主要是采集数据并计算，由于考虑系统对模拟量采集的速度要求不是很高，为了节省成本，系统中使用了1 个DVP04AD- H 对39 路模拟量进行了分时采集，为了实现这个功能我们与厂家共同实验开
发了一个电子开关电路，对39 路模拟量分了十组、每组4 路，通过输出不同
的组别进行采集。
电源通讯卡主要负责把6 块电源模块的数据汇总并且通过
RS484 接口以MODBUS 协议与PLC 通讯，使PLC 采集得到6 块电源模块的数据，为实现这个功能我们公司的电源研发部门做了大量的工作，最终使PLC 与。
毕业设计基于PLC的生产流水线监控系统设计
摘要随着当今社会科学技术的日新月异，各类物料输送的生产线对自动化程度的要求也越来越高，原有的生产送料装置，已远远不能满足当前高度自动化的需要。
保障生产的安全性、可靠性、降低生产成本、减少环境污染、减轻劳动强度、提高产品的质量及经济效益，是企业生存和发展所必须面临和解决的现实问题。
本课题是研究通过PLC系统来控制生产线，监控组态来模拟监控界面，实现生产的自动化，可视化。
本课题首先设计PLC控制系统，根据要求实现的功能分配IO口，接线，然后编制通过V4.0 step 7软件进行梯形图的编辑、运行，并把现场的小车运行状况实时传送给上位机，上位机采用力控组态软件进行监控。
监控组态是通过力控ForceContro7.0软件进行监控界面的编辑、运行。
首先设计监控界面，设置通信参数和IO口，使得上下位机能够可靠通信。
上位机监控系统主要通过按钮控制完成电机正反转，电动机正反转灯的显示，传送带的正反转，电动机的正反转控制小车的前进与后退及各种指示工位灯的颜色变化控制等功能。
将各个部件的动作脚本编辑程序，实现了生产流水线的小车运行状态监控。
关键词：PLC；监控组态；状态监控；力控AbstractThis topic is the study of the PLC system to control production lines, monitoring configuration to simulate the monitoring interface, production automation, visualization.Monitoring configuration is controlled through the power of software to monitor interface ForceControl7.0 edit, run. Power Control Power Control 6.0 ForceControl7.0 in adhering to proven technology, based on the historical database, HMI, I / O driver scheduling and other major core improvements were significantly improved with redesigned one of the core components.Through PLC software ladder editor, run. editing software for Siemens series of industrial products including SIMATIC S7, and -based programming, monitoring and parameter setting, SIMATIC industrial software is an important part. has the following features: hardware configuration and parameter setting, communication configuration, programming, testing, start-up and maintenance, document filing, operation and diagnostics functions. have all the features extensive online help, use the mouse to open or select an object, press F1 to get help for the object.With the rapid changes in science and technology in society today, various types of material handling automation production line of the increasingly high demand, the original production of feeding device, can not meet the current needs of a high degree of automation. Protect the production of security, reliability, lower production costs, reduce environmental pollution, reduce labor intensity and improve product quality and economic benefits, is the enterprise survival and development must face and solve reality.Keys word：PLC；configuration；step；Forcecontrol目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................. I I1绪论 (1)1.1设计的意义和目的 (1)1.2课题的发展状况 (1)1.3课题需要完成的主要任务 (2)2 PLC的控制系统设计 (3)2.1总体结构图 (3)2.2 PLC软件概述 (3)3力控组态监控设计 (5)3.1力控软件的总体介绍 (5)3.1.1 力控的介绍 (5)3.1.2力控的产品发展史 (6)3.1.3数据文件及应用目录说明 (6)3.1.4力控软件的安装 (6)3.1.5力控软件的基本结构 (8)3.2工程管理器 (9)3.2.1工程管理器的建立 (9)3.2.2建立工程组态画面 (12)3.3 I/O设备 (14)3.3.1I/O设备的介绍 (14)3.3.2I/O设备的步骤 (14)3.4 组态动画 (16)3.4.1组态动画的组建 (16)3.4.2力控的对象类型 (17)3.4.3动画连接的类型 (17)3.4.4动画连接的使用 (18)3.4.5设置变量 (20)4系统运行测试 (21)4.1正转运行 (21)4.2反转运行 (27)4.3移位运行 (28)4.4单周期运行 (29)4.5复位运行 (36)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)1绪论1.1设计的意义和目的基于PLC控制生产流水线可以减少人员的数量，操作简单，省时省力。
基于PLC与iFIX的实验室负载电源监控系统的设计
一
到 一个 配 电箱 上 ， 实验 设 备 被 分 成 １ 设 备 组 ， 一 控 制 ， 则 Ｏ个 统 并
为每 个 设 备 组 添 加 一 个 指 示 灯 和 开 关 。空 调 及 照 明设 备 会 各 连
Ｋｅ ｗｏｒｓ： Ｃ， ｗｅ ｍｏｎｉ ｒｎ ｓ ｓｅ ， Ｘ ｙ ｄ ＰＬ ｐｏ ｒ ｔ ｉｇ ｙ ｔ ｍ ｉ ｏ ＦＩ
针 对 Ｐ Ｃ 教 学 实 验 室 实 现 安 全 智 能 化 管 理 的要 求 ， 过对 Ｌ 通 实 验 室 负 载进 行 分 组 ，并 引入 空气 开关 控 制 配 电 箱 接 触 器 线 圈 的 方 法 ，实 现 由监 控 主 机 通 过 Ｐ Ｃ 控 制 实 验 室 所 有 空 调 设 备 、 Ｌ 照 明 设 备 以 及 实 验 Ｐ Ｃ 等设 备 电 源 的通 断 。 视 保 存 各 个 设 备 Ｌ 监 电 源 通 断 的 时 间 ， 现 自动 关 闭 无 人使 用 的设 备 电源 。 文 介 绍 实 本 实 验 室 电 源 的 架 构 ， 及 采 用 Ｐ Ｃ 与 ｉＩ 技 术 ， 现 设 备 电 源 以 Ｌ ＦＸ 实
在 本 实 验 室 ， 载 电源 由各 个 配 电箱 通 过 空 气 开 关 、 触 器 负 接 的主 触 头 向负 载 提供 电 源 ，保 护 接 触 器 线 圈 的 空 气 开 关 安 装 在 实 验 室 内的 总 控 制 箱 内 ，接 触器 线 圈 的 电 源 是 通 过 监 控 主 机 的 控 制 程 序 强 制 Ｐ Ｃ 的输 出 端 子 ＯＮ 与 ＯＦ Ｌ Ｆ实 现 线 圈 的 得 电 与 失 电 ， 而 实现 负 载 电源 的接 通 与 断 开 。 从
基于PLC的直流电源充电模块实现自动检测的设计
基于PLC的直流电源充电模块实现自动检测的设计发布时间：2022-06-13T01:20:24.178Z 来源：《科学与技术》2022年2月第4期作者：王蓉张美[导读] 随着我国经济的飞速发展，科学技术水平的显著提升，工业领域也得到了较快的发展，尤其是PLC技术现阶段已经广泛的应用于工业领域的电力系统当中。
王蓉张美陕西省电子技术研究所有限公司陕西省西安市 710048摘要：随着我国经济的飞速发展，科学技术水平的显著提升，工业领域也得到了较快的发展，尤其是PLC技术现阶段已经广泛的应用于工业领域的电力系统当中。
因此，在电力系统的运行过程中，直流电源能否可靠运行则是变电站安全运行的重要保障，其中高频开关电源的充电模块是直流电源系统中的重要组成部分，其主要的作用则是能够向高压开关柜中的继电保护装置提供不间断的直流电源。
为了避免高频开关电源的充电模块在正常运行过程中所产生的缺陷，本文主要研究利用PLC技术实现自动控制对充电模块产生一定的检测方法，这在一定程度上能够极大的提高变电站系统中充电模块产品的质量和精度以及其运行的可靠性。
关键词：PLC技术；直流电源；充电模块；自动检测；1.引言在电力系统正常的运行过程中，直流电源稳定的运行对于变电站的安全运行起着至关重要的作用，与此同时也是国家电网安全运行的重要保障。
一旦变电站出现故障，如果相关的检修人员不能够在第一时间排查出故障产生的原因，这不仅会给供电系统和国家财产造成严重的损失，还极大的造成电力资源的浪费，存在安全隐患。
随着PLC技术的广泛使用，大大的提高了变电站中充电模块产品的质量以及运行过程中的可靠性。
2.高频开关电话员的充电模块技术一直以来充电整流模块就是变电站直流电源中的重要组成部分，这能够将三相交流电通过整流模块将其转变成为具有一定额定电压的直流电，这也是整个直流电源的重要动力来源，然而直流电源整流模块经历了从相控充电模块发展成为高频开关电源模块的过程。
基于PLC和INTOUCH的厂务监控系统设计
基于PLC和INTOUCH的厂务监控系统设计摘要:本设计是根据某大型工厂的工艺要求,设计的使用PLC和INTOUCH相结合的厂务监控系统。
整套系统用PLC进行控制,INTOUCH编辑图控软件进行监控。
介绍了系统总体结构,PLC硬件的选择,下位程序的各个功能模块。
上位程序使用INTOUCH编辑,描述了图控软件的主要功能。
该系统功能齐全,运行高效准确,操作方便,提高了该厂自动化水平。
关键词:PLC INTOUCH 厂务监控系统现代化的大型工厂工艺复杂,设备繁多。
要保证这样的工厂正常生产,单靠人工操作很难满足其可靠而高效的要求。
因此,采用计算机进行监视和控制,对保证工厂的正常生产起着十分重要的作用。
在PLC和INTOUCH的支持下,庞大而复杂的生产流程被形象的放到计算机上。
管理人员可以一目了然的看到,生产相关的各个关键环节。
重要的数据被图形画面显示出来,管理人员可以据此判断,该工艺段是否运转正常。
也可以远程操作设备,方便高效。
更重要的是,某些关键的生产环节,计算机可以实时追踪变化,精准而快捷。
下面以一个食品工厂为实例,说明如何使用PLC和INTOUCH设计该厂的厂务监控系统。
1 系统概述以该工厂一个车间为说明对象。
按照功能分为以下几个系统:蒸汽、水、空压、棕油、油清洗、空调系统等。
整套系统工艺复杂,仪器仪表众多,因此硬件选用西门子公司的S7-300系列,上位组态选用INTOUCH完成。
S7-300系列适合中小规模系统,模块种类丰富,分布式结构和多界面网络能力,使其应用十分灵活,扩展和集成功能强大,易于操作、编程和维护[1]。
2 系统总体结构本系统由上位工控机和下位机PLC为核心进行远程集中监测、控制、自动报警、短信报警等。
该厂务监控系统,主要由两台装有西门子S7-300可编程控制模块的控制柜组成,它们集中安放在监控点位密集的车间内,之间通过profibus总线连接。
主控制柜装有以太网模块,通过转换由光纤与控制室的交换机相连,并由此与工控机相连接。
基于PLC和INTOUCH的厂务监控系统设计
４ ＰＣ 件系统设计 Ｌ硬
按 照 设 计 要 求 统 计 所 需 的 仪 表 ， 对 ６ 上位 图控 软件 并 其 分 类 ， 定模 块 种 类 和 数 量 。 写仪 表 统 确 编 图控 软 件 采 用Ｉ ｔｕ ｈ ｎｏ ｃ 编辑 。 件 按 照 软 计点位表 ， 中包括信号类型 、 位号 、 表 工 控 各个 建筑 物 分 类 ， 建 筑 物 内 又 按 照 系 统 各 制说 明、 号类 型、 Ｉ 信 Ｐ Ｗ地 址 、 据 存 储 地 功能 分 类 ， 户 可 以 很 方便 地 监 视 和控 制 。 数 用 各个建筑 物的 系统参 数实时监 控 。 各 址等 ， 以随着设计深 入根据需要扩充 。 可 ＰＣ Ｌ 控制柜 分为 主从 两个 ， 过Ｐ ｏ ｂ ｓ 系统 内的 温 度 、 度 、 力 、 通 ｒｆ ｕ ｉ 湿 压 流量 、 电 参数 供 总线 连 接 Ｐ Ｃ Ｕ选 择带 Ｐ ｏｉ ｕ 接 口的３ ５ 等 直 观 动 态 的 显 示 在 画面 上 。 户 可 以 方 ｒｆ ｓ ｂ １— 用 便 的 查 到 所 需 数 据 。 现 了 生 产 过 程 的 实 实 ２ Ｐ， Ｄ 放在 主 控 柜 内 。 图 为 需 接 入 主 控 柜 的 模 拟 输 入 点 共 ６ 个 ， 时管 理 和 系 统 的 可 视 化 ｉ。 １ 蒸 汽 系 统 ４
限。 系统 由专 人 负 责 ， 保证 了生 产 安 全 可 监 控 系统 通过 Ｐ Ｃ ｎ ｏ ｃ 结 合完 Ｌ 和Ｉ ｔ ｕ ｈ 成 系 统 设 计 。 体 总 结 为 以 下 几个 方 面 。 具 （ ） 工程 系 统 较庞 大 ， 位 众 多 ， 定 ｔ该 点 确 了使 用Ｓ ｅ ｅ ｓ ７ ３ ０ ｉｍ ｎ 的Ｓ — ０ 系列 。 描述 了系统 的总体结 构。 ’ （） ２ 简述 了现场 所 用仪 表和 阀 门的 种类 。 （ ） 细 介绍 了Ｐ 硬 件 系统 的 选 型 ， ３详 ＬＣ 模块 数 量 和 种 类 ， 配 置 方式 。 及 （）Ｌ ４ Ｐ Ｃ的 软 件 部 分 ， 含硬 件 配 置 和 包 各 个 功 能 模块 。 （） ５详细 描述 了使 用Ｉｔｕ ｈ 写的 上位 ｎｏ ｃ 编 图控 软 件 所 包 含 的 功 能 。 通 过强 大的Ｓｅ ｅ ｓ ￥ － ０ 系统 ， ｉｍ ｎ ７ ３ ０ 使用 ｓ ＴＥＰ 编 写 的 软 件 实 现 各 个 系 统 功 能 。 ７ Ｉ ｔ ｕ ｈ编 写 的 图控 软 件 ， 用 户 方便 的监 ｎｏ ｃ 使 视 和 控 制 各 个 系 统 的 运 转 状 况 。 厂 务 监 该 控 系 统功 能 齐全 ， 行 稳 定 ， 运 工作 人 员可 以 对各个 工艺系统的变化迅 速反应 ， 高 了 提 工 厂 的 自动 化 水 平 ， 大节 省 ｒ 力 物 力 ， 大 人 使生产可 以更加高效和可靠的进行 。
基于plc对供配电系统的设计
毕业设计（2012 届）题目基于plc的供配电监控系统的设计学院物理电气信息学院专业电气工程与自动化年级2008级学生学号***********学生姓名罗瑞东指导教师胡钢墩基于plc的供配电监控系统的设计摘要供配电监控系统是整个变电站的命脉，它对变电站内各用电设备进行集中监视和管理。
随着综合性、多功能变电站的不断发展，对供配电系统的可靠性提出了更高的要求，因此，对变电站中供配电系统的实时监测更加关注。
本论文以35kV变电站主控楼的供配电系统为基础，设计并实现了一套能完成自动监控的供配电系统。
选用PLC作为现场级的控制设备，工控组态软件作为主控楼供配电监控系统的监控平台，运用PLC 编制监控程序，通过组态王的监控界面来实现对供配电系统的监控。
本论文的主要内容如下:综述了本课题的研究现状、发展趋势及意义等，选取了35kV变电所工程作为论文研究基础，并将变电所主控楼的供配电系统单独列出，作为本次研究关注的对象，对其主回路及控制回路进行了详细设计和描述。
接着，设计plc硬件电路连接，并通过编写PLC控制程序，设置MCGS组态软件，解决了本次课题的关键问题，即实现了PLC对主控楼供配电系统的监测和控制。
最后，对课题的研究和工程的应用进行了全面总结。
关键词：PLC，组态软件，监控系统，供配电目录第一章绪论 (5)1.1 课题的研究现状 (5)1.2 监控系统的发展趋势 (6)1.3 课题的研究内容 (6)1.4课题的研究意义 (7)第二章 PLC和HMl基础 (9)2.1 可编程控制器基础 (9)2．1. 1 可编程控制器的产生和应用 (9)2．1．2 可编程控制器的组成和工作原理 (9)2. 1. 3 可编程控制器的分类及特点 (12)2. 1. 4 西门子S7-200 PLC简介 (12)2．2人机界面基础 (12)2．2 .1 人机界面的定义 (12)2．2 .2人机界面产品的组成及工作原理 (13)2．2．3人机界面产品的特点 (13)2. 2. 4组态王 (13)第三章系统的理论分析及控制方案确定 (15)3.1基本硬件设备的选型 (15)3.2变电站主控楼供配电系统的电气主接线设计 (15)3.3变电站主控楼供配电系统控制回路的设计 (16)3.3.1控制回路的动作过程 (18)第四章 PLC控制系统硬件设计 (20)4.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (20)4．1 .1 PLC控制系统设计的基本原则 (20)4. 1. 2 PLC控制系统设计的一般步骤 (22)4.2 PLC的选型与硬件配置 (24)4．2. 1 PLC型号的选择 (24)4．2 .2 S7-200 CPU的选择 (25)4.2.3 I／O点分配及电气连接图 (25)第5章供配电监控系统的软件设计 (27)5.1 plc程序设计方法 (27)5．2 编程软件STEP7-Micro／WIN概述 (28)5.2.1 梯形图的语言特点 (28)5.2 PLC 的控制流程 (28)5.2.2 PLC程序编制 (30)5.2.3梯形图程序 (30)5.3人机界面(HMI)设计 (31)5.3.1 组态王的通信参数设置 (31)5.3.2 新建工程与组态变量 (32)5.3.3 组态画面 (33)5.3.4 监控系统界面 (34)第6章总结与展望 (36)第一章绪论1.1课题的研究现状国际上现流行的供配电管理系统和配电自动化主要是针对中低压系统而言的(称为馈线自动化)。
基于PLC的电气自动化控制系统设计
基于PLC的电气自动化控制系统设计一、引言在工业生产和制造过程中，电气自动化控制系统起着至关重要的作用。
电气自动化控制系统通过各种电气设备和技术，实现对生产过程的自动控制和监测，提高了生产效率和产品质量。
其中，PLC（可编程逻辑控制器）是电气自动化控制系统中的核心。
本文将探讨基于PLC的电气自动化控制系统设计。
二、PLC的基本原理和特点PLC是一种特殊用途的计算机，用于控制工业自动化过程。
其基本原理是通过输入接口采集传感器和开关的信号，经过处理后，通过输出接口控制执行器和执行元件，从而实现对工业设备和生产过程的控制。
PLC的特点包括可编程性、可靠性、稳定性和实时性等。
三、PLC的应用领域基于PLC的电气自动化控制系统广泛应用于各个领域，包括制造业、化工业、电力系统、交通运输等。
在制造业中，PLC可以控制机械设备、生产线和装配过程，实现自动化生产和监控。
在化工业中，PLC可以控制各种化工过程，确保生产过程的安全和稳定。
在电力系统中，PLC可以监控和控制电力变压器、开关设备和电力输配系统，保证电力系统的正常运行。
四、PLC的软硬件配置PLC的软硬件配置决定了其在电气自动化控制系统中的功能和性能。
通常，PLC的硬件配置包括CPU、输入模块、输出模块、通信模块和电源模块等。
软件配置包括PLC编程软件和可视化软件等。
通过合理配置PLC的软硬件，可以满足不同应用场景下的控制需求。
五、基于PLC的电气自动化控制系统设计步骤1. 确定控制需求：根据具体应用场景和需求，确定需要控制和监测的设备和过程。
2. PLC选型：根据控制需求和性能要求，选择适合的PLC型号和配置，确保满足控制系统的要求。
3. 硬件布置：根据设备和过程的布局，合理布置PLC的硬件组件，如输入模块、输出模块和通信模块等。
4. 编程设计：使用PLC编程软件，设计控制程序，包括逻辑控制、数据采集和通信等功能。
5. 软件界面设计：使用可视化软件，设计人机界面，使操作者能够直观地监控和控制系统。
基于PLC的中频感应加热炉电源控制系统设计
引言
中频感应加 热炉是一种利 用 电磁感应原理 实现感应加 热的电源装 置 ，由于这种加热 方式是通过 电磁 感应传递 的 ， 感 应线 圈与金 属工件 并 非直 接接 触 ，由工件 自身 产 生热 量 ，所 以称之 为感 应加 热 。感应 加 热炉的发展与数 控技术及 计算机技术 的应 用密不可分 ，国外厂商 以 此 取得先机 ，其感 应炉控制 技术先进 ， 其 效率高 、可 靠、操作 简便等 特 点已经得 到广泛认可 ，因此大部分铸造厂 普遍应用 了 “ 国外 生产 的感应加热 炉。如何吸收 国外控制技术 的长 处来逐渐 缩小差距 ，利用 Ｐ Ｌ Ｃ简单、精 确的特点 ，来控 制感应加热 ，提 升感应加热 系统的 自动 化水平 具有重要的意义 。
一
界面 的 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统一定会为 工业控 制做出巨大贡献 ，本系统设计暂 时没有考虑采 用计 算机作为上位机 ， 但 在以后的研究 中会进 一步引入
良好的人机界面 ，期望使系统 的控制 能够更加简 单可 靠。
参考文献 ： ［ １ ］ 谢鑫 ， 王倩 ． 工频感应 炉 Ｐ Ｌ Ｃ自动控 制系统的应用 ［ Ｍ 】 ． 鞍 山钢铁 公司设计研究 院 ． ［ ２ 】 吴 中俊 ， 黄永 红 ． 可编程序控 制器原理及应用 ［ Ｍ 】 ． 机械工业 出版
索工案 收术
１ ５ ２
基于 Ｐ Ｌ Ｃ的中频感应加热炉 电源控制系统设计
罗继 军
（ 陕西国防工业职 Байду номын сангаас技术学院 ， 陕西 户县 ７ １ ０ ３ ０ ０）
摘 要 ： 本 文以 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 器为核 心，研 究 了中频感应加 热炉控制 系统模型 ，从 系统的需求 出发 ，进行 了设 备硬件 的设计及控制模块 和外 围器件 的选型 ，初步设计 了一种具有较 高的可靠性和抗干扰性 ，为工业生产提供 了一种可行的方案 。 关键词 ： Ｐ Ｌ Ｃ 控制 器 ； 中频感应加热 炉 ；电源 ；系统设计
实验室智能监控系统设计
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基于PLC的微电网控制系统的设计与实现
基于PLC的微电网控制系统的设计与实现赵相睿; 杜明星【期刊名称】《《天津理工大学学报》》【年(卷),期】2019(035)006【总页数】6页(P29-34)【关键词】微电网; 三菱电机; 光伏发电; PLC【作者】赵相睿; 杜明星【作者单位】天津理工大学电气电子工程学院天津300384【正文语种】中文【中图分类】TP29随着世界工业急速发展，原先电力系统的弊病逐渐暴露出来.随之分布式发电技术孕育而生且在电气领域崭露头角，但当电网在运行过程中出现问题时其必须马上无缝解列，很大程度地限制了分布式电源的发展.为了调和大电网与分布式电源间的矛盾，电力学者提出微电网作为大电网的有效补充.根据我国特有的供电情况和资源分布来观测，微电网的开发和利用有着很大的空间.我国已经在多个地区开展微电网示范工程的研发及建设并取得不错的成效，本文旨在是读者对微电网有一个整体而深刻的认识，通过实物模型模拟微电网中各个部分进行学习研究，并为未来工业4.0 奠定了基础.1 微电网简介1.1 微电网的概念微电网也被称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，已经成为输电网、配电网之后的第三级电网，是一种能够实现主动式智能配电网新型的网络结构，智能微电网将是未来主动式智能配电网新的组织形式[1].1.2 微电网的基本内容微电网的元件主要由分布式电源和储能装置组成，其中分布式电源主要包括光伏发电和风力发电，但由于微电源输出的功率有着间歇性和不可预测性的特点，而且负荷的变动也有着一定的随机性.为了确保微电网内的功率平衡，增加储能装置以保证微电网系统供电的持续性与可靠性.其中运用最广泛的有铅酸电池储能、超导储能、超级电容器储能这几种.微电网系统有两种典型的运行模式——并网运行模式和孤岛运行模式.并网运行模式是指微电网通过PCC 点与大电网相连，并向大电网提供自身多产生的电能或者由从电网补充电能来弥补因外界原因自身电量的不足的状况；孤岛运行模式微电网是指其与大电网隔离而独自运转，可分为计划内的孤岛运行和计划外的孤岛运行[2].微电网区别于传统电力系统，主要体现在分布式电源类型的多样性和微电网运行方式的复杂性.而且，微电网有着六个显著的特点：清洁、自治、灵活、可靠、智能、互动[3].1.3 微电网的控制迄今为止，微电源种类多种多样，但微电源大部分受外部因素影响发出的功率是不可控的，需要通过逆变器为代表的电力电子设备进行处理后再与微电网连接，电源能量的控制与变换就通过电力电子技术完成，通过逆变器调节微电源输出可靠的电能.[4]目前微电源的控制方法主要有：恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制.微电网的控制技术是其在运行中的一个关键部分，通过合理的控制技术，微电网能够提升其运行灵活性，并向用户提供高质量的电能.目前常用的控制策略有：主从控制、对等控制、负荷频率二次控制和联络线控制[5].1.4 微电网的发展在我们国家微电网的使用起能够在大电网的安全性和稳定性方面起到重要的作用，是大电网强有力的补充，微电网独有的灵活性和经济型，便于在特殊或偏远地区建立，既能对当地进行电力保障，又能够减少大电网远距离传输的损耗和建设难题.当今是网络化时代，随着规范的完善和技术的进一步发展，以能源互联网为载体的大型智能电网系统将是电力行业的主旋律，基于多种分布式电源的微电网系统作为智能电网的关键构成要素，将得到进一步发展.2 光伏发电系统2.1 光伏跟踪系统的设计通过对光伏跟踪技术的深入研究，跟踪技术也趋于成熟，跟踪精度也越来越准确，按控制方法来分，主要分为光电跟踪、视日运动轨迹跟踪和混合跟踪.根据跟踪设备跟踪结构处机械结构的复杂程度来考虑，其控制跟踪装置的轴数有单轴跟踪和双轴跟踪[6].本次实验设备如下图1 所示，旨在实现该模拟系统的对日跟踪和光伏转换，用于对微电网进行简单的学习研究，故经仔细斟酌后在光伏跟踪模块选用光电跟踪控制方式和东西方向放置的旋转式控制方式，该种方式能够较为明显的展示跟踪效果且节省设备空间.图1 光伏跟踪实验设备图Fig.1 Photovoltaic tracking experimental equipment2.2 光伏发电系统程序流程设计在本节光伏发电系统中，硬件分三个部分进行了选型，伺服定位系统主要有定位模块QD75P4N、伺服放大器MR-J4-10A 和伺服电机HF-KP13；信号采集系统主要有单轴光照传感器RY-KZQ-S、模数转换模块Q64AD 和自制的电压电流检测器；光电逆变系统主要有光伏电池板SL20CE-18P、蓄电池组和逆变器.该系统的整个流程分为两个部分，分别是射灯运行和光伏跟踪，该部分用到两个伺服电机实验动作，其中一个控制射灯的运行，其具体设计流程如图2 所示，如何进行光伏跟踪如图3 所示，重复利用到了定位模块中的位置控制模式，实现了实时的轨迹跟踪.3 风力发电系统3.1 风力发电系统的设计本系统既可用上位机也可以由HMI 人机界面进行控制监视，通过上位机或HMI 控制PLC 向变频器发信号，然后由其控制电动机，进行风力模拟，再由可控直流源给发电机合适的励磁电流，使得发电机发出与市电同辐值同频率的电压，再通过同期表进行观测，当与市电同相位时进行并网操作，最后通过电能表采集数据并由上位机或HMI 进行监视.图4 是风力发电系统的模型图.图2 射灯运行流程图Fig.2 Spotlights flow chart图3 光伏跟踪流程图Fig.3 Photovoltaic tracking flow chart图4 风力发电系统模型图Fig.4 Wind power system model diagram3.2 风力发电系统程序流程设计在本节风力发电系统中，系统所需要硬件分两个部分进行了选型，风力模拟系统主要有数模转换模块Q62DAN、变频器FR-A840 和三相异步电动机；风电并网系统主要有三相同步发电机、直流稳压电源和同期表.该系统的整个流程也分为两个部分，分别是风力模拟和风电并网，这部分用变频器进行风力的模拟，再用PLC 进行程序控制，从而实现实验所需的风力条件，其设计流程如图5 所示.现实生活中，大部分微电网都有并网要求，本实验通过观测三相同期表，采取手动同期并网，其流程如图6 所示，这一部分难度较大，在并网过程中，一定要按照并网操作要求来进行，先用变频器和直流稳压电源给出与市电相同频率和幅值的电能，再观测同期表，等达到相同相位时立即并入市网，否则容易产生危险，还有一点值得注意，就是在接线时一定要确保要并入的相序相同.图5 风力模拟流程图Fig.5 Flow chart of wind simulation图6 风电并网流程图Fig.6 Flow chart of wind power grid connection4 PLC控制系统4.1 PLC控制系统的设计三菱PLC 在使用过程中多用于中小型系统，在搭建系统的过程中，模块种类繁多、选择灵活，固定方式简单，运算速度快，稳定性能高，针对不同的用途有着与之对应地智能模块，程序编写简易，在与外界通信时通过网络地址和站号就可完成，使用颇为便利[7].所以，本课题实验设备基于PLC 的风光互补微电网系统在工程训练中心三菱电机实验室，选用Q 系列PLC 进行对整个系统的控制.4.2 PLC控制系统程序流程设计在本节PLC控制系统中，该系统所需要硬件选型主要有可编程控制器Q02UCPU 和基本I/O 模块，本系统的基本I/O 模块选取的是输入模块QX40 和输出模块QY10[8].该系统根据实验室现有条件选用PLC 对整个系统进行控制，整体的涉及流程如图7 所示，整个微电网系统分成三个部分进行设计控制，分别为光伏发电系统、风力发电系统和监视系统，在这一节中，系统的组态建立尤为关键，组态的建立决定着所选模块在在程序中的X/Y 分配，还有在第一次下载程序是一定要将智能功能模块一起下载到PLC 里.图7 PLC控制系统流程图Fig.7 Flow chart of PLC control system5 监视系统5.1 监视系统的设计在本监视系统中，需要电能表测量的数据有风力发电的基本参数，三相、单相阻性负载的基本参数和三相并网连联络线上的基本参数，其数据经由RS485 总线传送给串行口通信模块QJ71P24N，并把监视值显示在人机界面上.图8 是监视系统的模型图.5.2 监视系统程序流程设计图8 监视系统模型图Fig.8 Monitor the system model diagram在本节监视系统中，构建系统所需要的硬件有海恩德电能表、串行口通信模块QJ71C24N 和人机界面GS2110-WTBD.在该系统中，实现了对整个微电网的数据监视，确保了信息的实时处理与系统的安全监测，其整体的设计流程如图9 所示.其中在这个系统中，值得注意的是对电能表的设置时，因为同时通过总线RS-485 跨接多个电能表，所以站号的设置不能重复，串行口通信模块QJ71C24N 与海恩德电能表波特率的设置一定要一致，否则没法实现通信.图9 监视系统流程图Fig.9 Flow chart of monitoring system6 经济性分析本课题在对设备搭建时所消耗资金为30 483.23元，但是由于受到实验室现有实验条件的制约，很多设备是根据实验室现有设备进行选取的，总而言之，若能够进行最优选取，那么实验设备搭建的经费将进一步降低，预计可以降低至25000 元以内.图10和图11 是外界厂家所承包教学实验实训平台所需要的价位.图10 风光互补教学实验实训平台Fig.10 Wind-solar complementary teaching experiment and training platform图11 光伏离并网追日发电系统Fig.11 Photovoltaic off-grid solar tracing generation system由图10 和图11 可知，和外界厂家相比，本课题所构建的基于PLC 的微电网系统在价格上不仅大幅度降低，只有外部厂家所承包的教学实验实训平台的一部分费用，而且功能更为全面.7 结论这次的课题研究规模总体比较复杂，涉及到的知识面比较广泛，可以说这次的毕业设计不仅仅是对自己大学四年的考验，也是将这四年来的学习进行融会贯通的一个过程.在本次课题研究与实践中，学会了PLC 的多种编程方法，对PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解.在对理论的运用中，提升了我的工程素养，在没有真正动手以前，我所掌握都是思想层面上的，对一些细节没有深刻的理解，通过这次实践我对PLC 的理解与运用得到加强，弥补了实践与理论的差距.本课题只能够满足微电网的部分要求，微电网未来的发展会趋于供给能源进一步多样化，控制方式更加智能化，系统规模更加整体化.希望以后有机会能够对课题的未来发展趋势智能微电网做更深一步的研究与学习.参考文献：【相关文献】［1］武汉华电高科电气设备有限公司.一文看懂什么是微电网［J］.北极星电力新闻中心，2018，18（3）：153-157.［2］牟晓春.微电网综合控制策略的研究［D］.吉林：东北电力大学，2011.［3］李越嘉，杨莹，常国祥.微电网技术在中国的研究应用现状和前景展望［J］.中国电力，2016，49 （S1）：154-158，165.［4］李献伟，李保恩，王鹏.微电网技术现状及未来发展分析［J］.通信电源技术，2015，32（5）：202-207.［5］郭昊.孤岛式交流微电网控制技术研究［D］.济南：山东大学，2016.［6］张博.自动跟踪式光伏发电系统研究［D］.重庆：重庆大学，2016.［7］陈苏波，杨俊辉，陈伟欣，等.三菱PLC 快速入门与实例提高［M］.北京：人民邮电出版社，2008.［8］陈亚林，朱旭平，陈玉霞，等.PLC 编程及应用实战［M］.北京：电子工业出版社，2011.。