基于多點網絡的水廠自動監(jiān)控系統(tǒng)設計Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works劉 美 俊(湖南工程學院，湘潭411101)摘要針對水廠工作水泵多、現場離控制站距離遠的特點，提出了一種基于MPI多點網絡的自動監(jiān)控系統(tǒng)的設計方法，分析了系統(tǒng)的工作原理，介紹了系統(tǒng)中數據的采集與處理、主站與從站的通信原理以及系統(tǒng)軟件的設計。由于這種系統(tǒng)的主、從站PLC之間采用MPI網絡通信，具有運行可靠、性能價格比高的特點，所以適用于中小規(guī)模水廠的分布式監(jiān)控場合。關鍵詞多點網絡主站從站監(jiān)控系統(tǒng)Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自來 水 廠 的自動控制系統(tǒng)一般分為兩大部分，一對組態(tài)硬件要求較高，投資較大。相對而言，MPI網是水源地深水泵的工作控制，一是水廠區(qū)變頻恒壓供絡速度可達187.5 M bps，通過一級中繼器傳輸距離可水控制，兩部分的實際距離通常都比較遠。某廠水源達Ikm 。根據水廠的具體情況，確定以MPI方式組地有3臺深井泵給水廠區(qū)的蓄水池供水。水廠區(qū)的成網絡，主站PLC為S7-300系列的CPU3121FM，從任務是對水池的水進行消毒處理后，通過加壓泵向管站為S7-200系列的CPU222。這樣既滿足了系統(tǒng)要路恒壓供水。選用Siemens公司的S7系列可編程控求，又相對于Profibus網絡節(jié)省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位機組成實時數據采集和監(jiān)控系統(tǒng)， 這種分布式監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的性能價格比。系統(tǒng)對深水泵進行遠程控制，對供水泵采用變頻器進行恒中PLC的物理層采用RS - 485接口，網絡延伸選用壓控制以保證整個水廠的電機設備安全、可靠地運帶防雷保護的中繼器，使系統(tǒng)的安全運行得到了保行。證。MPI網絡的拓撲結構如圖1所示。1 多點網絡(NWI)監(jiān)控系統(tǒng)的組成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多點網絡與Profibus現場總線網絡兩種組網方式。Profibus現場總線的應用目前較為普遍，通用性較好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA組成。Profibus - DP型用于分散外設間的數據傳輸，傳輸速率為9.6kbps一12Mbps，主要用于現場控制器與分散1/0之間的通信，可滿足交直流調速系統(tǒng)快速響應的時間要求，特別適合于加工自動化領域的應用;Profibus - FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環(huán)或非循環(huán)數據交換任務，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理層和數據鏈路層，適用于過程自動化的總線類型。
標簽： 多點 網絡 系統(tǒng)設計 自動監(jiān)控
上傳時間： 2013-10-09
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我在字符串加密時的處理是每次取字符串的三個字節(jié)，再把三個字符連成一個24位的整型，前8位存放第一個字符，中間8位存放第二個字符，最后8位存放第三個字符。再取這個整型數的前6位對應的數值去差用戶提供對應表，轉化成相應的字符，再取第二個6位，第三個6位，第四個六位進行字符的轉換。再重復前面相同的操作值到整個字符串轉換完畢。在解密的過程就是根據用戶提供的表進行查找和移位換原字符串。 這種算法比通常的直接根據用戶提供的表進行轉換有更高的安全性，且加密解密的效率很高。
上傳時間： 2013-12-18
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1電壓型PWM控制器過流保護固有問題目前國內常見的IGBT逆變弧焊機PWM控制器通常采用TL494.SG3525等電壓型集成芯片，電流反饋信號一般取自整流輸出端，當輸出電流信號由分流器檢出電流與給定電流比較后，經比例積分放大器大，控制輸出脈沖寬度IGBT導通后，即使產生過電流，PWM控制電路也不可能及時關斷正在導通的過流脈沖由于系統(tǒng)存在延退環(huán)節(jié)，過流保護時間將延長.2電流型過流保護電流型PWM控制電路反饋電流信號由高頻變壓器初級端通過電流互感器取得，由于電流信號取自變壓器初級，反應速度快，保護信號與正在流過IGBT的電流同步，一旦發(fā)生過流PWM立即關斷輸出脈沖，IGBT獲得及時保護，電流型PwM控制器固有的逐個脈沖檢測瞬時電流值的控制方式對輸入電壓和負載變化響應快，系統(tǒng)穩(wěn)定性好同意老兄的觀點，在實際應用中電壓型PWM確實占了大多數，但過流保護取樣也可以從變壓器初級取，通過互感線圈或霍爾傳感器取得過流信號，比如控制3525的8腳，這點深圳瑞凌的焊機做的不錯，可以很好保護開關管過流.如何通過檢測手段判斷一種逆變電源的主電路是否可靠，我認為可以從開關器件和主變壓器的空載和負載狀態(tài)下的電流電壓波形來分析，從而針對性的調整開關器件參數及過流過壓緩沖元件參數以及高頻變壓器的參數，難點在于如何選擇匹配.
上傳時間： 2022-06-19
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在UPS中使用的功率器件有雙極型功率品體管、功率 MOSFET、可控硅和IGBT IGBT既有功率MOSFET 易于驅動，控制簡單、開關頻率高的優(yōu)點，又有功率品體管的導通電壓低，通態(tài)電流大的優(yōu)點、使用 IGBT成為UPS功率設計的首選，只有對 IGBT的特性充分了解和對電路進行可靠性設計，才能發(fā)揮 IGBT的優(yōu)點。本文介紹UPS中的IGBT的應用情況和使用中的注意事項。2.IGBT在UPS中的應用情況絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是一種MOSFET 與雙極晶體管復合的器件。據東芝公司資料，1200V/100A 的IGBT的導通電阻是同一耐壓規(guī)格的功率 MOSFET 的1/10，而開關時間是同規(guī)格 GTR的1/10。由于這些優(yōu)點，IGBT廣泛應用于不間斷電源系統(tǒng)（UPS）的設計中。這種使用 IGBT的在線式UPS具有效率高，抗沖擊能力強、可靠性高的顯著優(yōu)點。UPS主要有后備式、在線互動式和在線式三種結構。在線式 UPS以其可靠性高，輸出電壓穩(wěn)定，無中斷時間等顯著優(yōu)點，廣泛用于通信系統(tǒng)、稅務、金融、證券、電力、鐵路、民航、政府機關的機房中。本文以在線式為介紹對象，UPS中的1GBT的應用。
上傳時間： 2022-06-22
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從20世紀10年代至今，由于IC技術的不斷發(fā)展，超聲波流量計也因其具有的非接觸測量、適用于大口徑圓形及矩形管道、內部無任何阻流器件等特點，成為當今發(fā)展最迅速的一類流量計之一。對于以時差法來實現流量測量的超聲波流量計，其測量精度的關鍵在于準確的測量超聲波在液體中的順流和逆流的傳播時間。在當今計時芯片測量達到ps級別的基礎上，如果能夠消除溫度和管道對聲速和流體造成的非線性誤差，并且通過信號篩選準確判斷超聲波信號到達時刻，那么超聲波流量計的精度將得到進一步的提升。因此本文在上述三個方面的改進，提出了基于TDC-GP22的超聲波流量計的設計。1超聲波流量計流量測量方案在管道上安裝超聲波換能器的方式主要有三種：夾裝型、插入型和管段型。對于管段型也有多種方式，常見的有Z式安裝管段和立柱式管段。其中Z式管段主要適用于50mm口徑以上的管道；立柱式管段主要適用于50mm口徑以下的管道。由于本次設計主要針對小口徑超聲波流量計，因此主要采用后一種立柱式管段，超聲波換能器安裝在管段同側，測量時交替發(fā)送超聲波信號，如圖1所示。
上傳時間： 2022-07-03
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變電站是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經濟運行。一個變電站運行情況的優(yōu)劣，在很大程度上取決于其二次設備的工作性能。現在的變電站有三種運行模式：一種是常規(guī)變電站，一種是部分實現微機管理、具有一定自動化水平的變電站，再有一種是實現無人值班、全面微機化的綜合自動化變電站。在常規(guī)變電站中，其繼電保護、中央信號系統(tǒng)、變送器、遠動及故障錄波裝置等所有二次設備都是采用傳統(tǒng)的分立式設備，而且站內配備大量控制、保護、記錄用屏盤。使裝備設置復雜，占地面積大，日常維護管理工作繁重。這種常規(guī)變電站的一個致命弱點是不具備自診斷能力，對二次系統(tǒng)本身的故障無法監(jiān)測。因此，這種常規(guī)變電站已逐漸被淘汰。 要提高變電站運行的可靠性及經濟性，一個最有效的方法就是提高變電站運行管理的自動化水平，實現變電站的綜合自動化，以微機化的新型二次設備取代傳統(tǒng)使用的分立式設備。開發(fā)集保護、控制、監(jiān)測及遠動等功能為一體的新型設備，并實現設備共享、信息資源共享，使變電站設計簡捷、布局緊湊，運行更加可靠安全。 隨著微型計算機技術、集成電路技術的迅速發(fā)展，原來越多的新技術和新產品應用到變電站的二次設備中去，使變電站的二次設備得到不斷的更新換代。該項研究把一種新型的低壓電能量測量芯片與高性能的數字信號處理器(DSP)結合起來，利用DSP體積小、功能強、功耗低、速度快、性價比高等優(yōu)點，設計出新型的變電站線路測控單元，實現對高壓線路的測量、監(jiān)視和控制，這種新型的二次設備比傳統(tǒng)的二次設備具有更高的精度和更快的相應速度。 與此同時，網絡理論和技術的發(fā)展，也使變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結構發(fā)生了很大的變化，由原來的集中控制型逐步過渡到功能分散、模塊化的分散網絡型，通過現場總線，使主控室和現場之間的聯系變成了串行通信聯系，從而提高的系統(tǒng)的可靠性和可維護性。CAN總線應用于變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中，組成變電站的數據通信網絡，可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力和容錯能力。 該文就以上的兩個方面進行研究和設計，主要內容包括：一是在簡單介紹新型電能測量芯片和DSP的基本知識的基礎上，提出了一個變電站測控單元的設計方案，并從從硬件和軟件兩個方面進行了詳細的介紹，主要部分是對測量模塊的設計；二是系統(tǒng)的通信接口模塊設計，從硬件和軟件方面詳細的介紹了通信模塊的三種不同的通信接口的設計，分別是RS-232串行通信、RS-485總線通信、CAN總線通信；三是在分析現代測控系統(tǒng)發(fā)展歷史，指出了現場總線測控系統(tǒng)的優(yōu)越性；四是設計出的測控系統(tǒng)單元的基礎上，利用CAN現場總線構建變電站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。 該文提出的方案、技術以及結論對于變電站監(jiān)控系統(tǒng)和自綜合動化系統(tǒng)的研究開發(fā)、工程設計都具有實際的參考意義。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著我國電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，高壓開關柜以其結構簡單、維護工作量小、適合于頻繁操作等特點，受到廣大用戶歡迎，并成為高壓開關向無油化發(fā)展的一大主流。近年來，隨著電力系統(tǒng)不斷向大容量、高電壓、小型化發(fā)展，40.5kV高壓開關柜在電力系統(tǒng)中也得到普遍的采用。絕緣問題是電力設備穩(wěn)定、可靠運行的重要影響因素之一，并且絕緣也是高壓電器設備中的薄弱環(huán)節(jié)，高壓開關柜故障中很大一部分就是由于絕緣破壞而造成的。因此如何能夠合理的配置母線、真空斷路器及其它電器元件，得到較佳的絕緣配合和設計，達到具有高度可靠的絕緣性能，保證高壓開關柜在配電系統(tǒng)中安全運行，且有較小的安裝空間，是開關柜設計中一個值得研究的重要問題。 在計算機模擬電場分布的求解中，有限元方法以其剖分簡便易行、可適用于多種介質和較高的計算效率，已成為電磁場問題求解的主要方法之一。ANSYS是有限元計算方法的代表軟件，通過對模型特征參數化，使用用戶參數化設計語言(APDL)，可以進一步提高分析效率，使得整個分析過程自動、通用。 本文從實際產品設計入手，根據開關柜的結構特點，建立了三維電場數值計算模型，在滿足技術條件要求的基礎上，通過采用電場的數值仿真分析及相應實驗研究，描述了40．5kv高壓開關柜配電系統(tǒng)接地開關相間及接地柜中全場域電場分布情況，確定了接地開關在不同情況下的電場分布、變化情況，通過理論的計算和分析，對產品的絕緣進行了校核與驗證，進而得到合理的布置結構和達到最佳的絕緣配合，為實際產品的開發(fā)和設計提供了理論依據。
上傳時間： 2013-07-27
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目前，大多數實用的諧波抑制系統(tǒng)都使用已經很成熟的無源濾波技術，但無源濾波器存在諸如易受系統(tǒng)參數影響、只能消除特定次諧波缺點。所以有源電力濾波器因其動態(tài)補償諧波的優(yōu)越性能已成為一項熱門的研究課題。但是我國的有源電力濾波器技術目前還沒有進入實用階段，多數只是進行理論上的探討研究。 本文的研究目的就是探討一種新的控制算法，設計一套實用的有源電力濾波器系統(tǒng)以補償諧波及無功功率。 本文的主要內容如下： 1.介紹了目前常用的幾種典型的有源電力濾波器系統(tǒng)結構、基本原理及其主要工作特點。 2.在第三章分析了諧波及無功電流的檢測即有源電力濾波器中指令電流運算電路部分。有源電力濾波器利用瞬時無功功率理論來檢測諧波和無功電流會使補償電流產生誤差。本文設計的并聯型有源電力濾波器采用一種新的控制算法來綜合補償非線性負載產生的諧波和無功功率。該方法可有效的區(qū)分用戶對于電壓、電流波形畸變的責任，并對其做出相應的獎懲措施。電源電流經過本文設計的有源電力濾波器補償后，其波形與公共連接點的電壓保持一致，根據這一特征，我們就可以區(qū)分公共連接點處供電部門和用戶的責任。由于電源電流和電壓波形保持同步變化，所以負載產生的無功功率完全得到了補償。為了減少離散傅立葉變換帶來的時間延遲，提高有源電力濾波器的動態(tài)響應速度，采用了同步旋轉坐標系對諧波電壓提前一個采樣周期進行預測。 3.本文提出的有源電力濾波器控制算法非常簡單，用具有高速運算性能和強大控制功能的數字信號處理器(DSP)實現十分容易。 4.對三相電路和單相電路根據實際運行可能出現的情況進行了大量的仿真研究，仿真結果也驗證了本文提出的有源電力濾波器的控制算法是有效可行的。 有關諧波源的研究是諧波問題的基礎，而諧波的補償和抑制是諧波問題研究的核心問題，因此本文的研究工作對于電力系統(tǒng)諧波的分析治理具有重要的理論和現實意義。
上傳時間： 2013-07-23
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我國電網無功補償容量不足和配備不合理，特別是可調節(jié)的無功容量不足，快速響應的無功調節(jié)設備更少。沖擊性負荷更會使得電網無功功率不平衡，將導致系統(tǒng)電壓的巨大波動、善變，嚴重時會導致用電設備的損壞，出現系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定性被破壞事故。 FC+TCR型靜止無功補償裝置響應速度快，可以動態(tài)補償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數，抑制系統(tǒng)電壓波動和閃變，因此在電氣化鐵路、電弧爐、軋機等的負荷無功補償上得到廣泛應用。中小用戶由于成本高較少使用，但中小用戶無功補償容量及市場巨大，研制適合中小用戶的FC+TCR型靜止無功補償裝置很有必要。基于此目的，本文研制一臺10kV FC+TCR型靜止無功補償裝置，并以此為研究對象進行設計理論研究工作。 本文根據負荷無功功率的變化情況，計算了靜止無功補償裝置的主電路參數，設計配備了高電位取能觸發(fā)板和BOD過電壓保護板。選擇以TMS320F2812為核心的嵌入式控制板為主要部件，設計信號接入電路和晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路，構成最基本的靜止無功補償控制器。 基于瞬時無功補償理論和不平衡負荷的平衡化原理（Steinmetz原理），建立補償電納計算模型，通過電壓電流瞬時值采樣計算需要補償的瞬時無功功率和電納，根據補償電納通過查表方法求得晶閘管的控制角，并將其應用到靜止無功補償裝置樣機中。仿真結果表明，算法是快速有效和準確的，主電路的參數是合理的，具有實際工程應用價值。
上傳時間： 2013-08-02
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隨著電力電子技術的發(fā)展，各類電力電子裝置應運而生，這些產品在出廠前需要根據不同的需要進行相應的測試和校驗。傳統(tǒng)的負載測試存在著能耗大、靈活性差等諸多缺點，已經越來越不能滿足各種測試場合的要求，特別是一些要求用動態(tài)變化的負載、非線性負載、具有負阻特性的負載以及有源負載等測試場合。因此針對這一問題，本文利用電力電子技術結合計算機技術、控制技術等設計了一種通用的交流電子負載模擬裝置，以滿足各種測試場合的要求。 @@ 交流電子負載是一種可以模擬真實負載的電力電子裝置，它不但可以模擬傳統(tǒng)的線性負載，也可以模擬各種非線性負載、有源負載等其他形式的負載。目前國內外對電子負載的研究還不成熟，有些是使交流電源按照一定的功率放電，但是輸出電流卻與真實負載測試下的電流有較大的差別；而有些雖然能夠準確控制電源的放電電流取得和真實負載一樣的效果，但試驗電能完全被消耗掉，造成很大的浪費。本文研究的新型交流電子負載克服了以上電子負載方案的缺點，可以滿足各種試驗場合的測試需求，能夠在很大程度上減少能量浪費，豐富試驗樣式且節(jié)約試驗成本。 @@ 本文分析了能饋式交流電子負載的模擬原理，確定了采用中間直流環(huán)節(jié)的交-直-交主電路結構，其一端接待測交流電源，另一端接低壓交流電網。前級負載模擬環(huán)節(jié)和后級能量回饋環(huán)節(jié)均采用可四象限運行的電壓型PWM（Pulse Width Modulation）變換器。負載模擬環(huán)節(jié)直接與待測電源連接，采用電流滯環(huán)瞬時值比較方式，使電源輸出的實際電流信號準確、快速的跟蹤其指令電流信號值，使得電子負載對待測電源呈現設定的負載形式，完成電子負載的模擬功能；能量回饋環(huán)節(jié)與電網連接，通過控制輸出電流與電網電壓同頻、同相位，實現試驗電能的單位功率因數回饋電網的目的，變換器的控制采用常規(guī)的雙閉環(huán)控制方式，電流內環(huán)控制實際電流跟蹤指令值的變化，電壓外環(huán)通過控制輸出電流的大小使直流側母線電壓穩(wěn)定為設定指令值。 @@ 電子負載系統(tǒng)在負載模擬部分通過人機接口設定具體負載形式和負載屬性，為了更加準確快速的得到電流指令信號值，文中采用更加直接的數值計算方 法，由數字信號處理器實時計算出該給定負載模式下的指令電流值。使用交流小信號分析法得到了系統(tǒng)的頻域方塊圖，并對主電路元件參數以及調節(jié)器進行了優(yōu)化設計。針對大功率開關管開關頻率存在的限制，本文提出了幾種提高電流跟蹤精度的改進方法，取得了良好的效果。整個系統(tǒng)在PSIM平臺上進行了不同工作模式下的仿真，仿真結果表明方案切實可行。最后依據仿真方案設計基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)和功率電路，使用PROTEL軟件進行了原理圖的繪制。@@關鍵詞：電子負載；能量回饋；電壓型變換器；滯環(huán)PWM電流控制；雙閉環(huán)；PWM整流器
上傳時間： 2013-05-26
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