硬件设计热门培训内容之高层建筑通风设备无人值守自动控制系统硬件设计


1 无人值守自动控制系统的构架


无人值守自动控制系统是基于以太网的大型实时监控系统,由以下的结构图可以看出,本系统主要由五大部分构成:即集控部分、传动部分、控制部分和底层信息采集及信息传输。集控部分主要完成对系统的远程控制和系统数据的实时监测,以及在此基础上的系统故障诊断和系统数据的各种报表打印等。传动部分主要完成对系统四台风机电机的变频调速,实现风机运行的节能,达到对风量进行优化控制的目的。控制部分则通过安装在现场控制柜的 PLC 可编程控制器来完成,包括各种控制算法的实现、各开关动作的闭锁保护、电机参数的实时采集及对数据的格式化处理等。底层信息采集部分利用各种传感器和信息检测装置,对系统运行中的各部分的信息进行实时采集,并通过控制柜PLC 的数字、模拟量模块进行信号的数字化。


信息传输是利用各种网络技术,包括以太网来完成实时数据的快速传输。其主要完成的功能如下:①全天候无人值守在线监控现场风机系统的运行状况;②实时就地、远程控制风机各电机的运行状态及风量、频率的闭环调节;③实现无人值守情况下的风机自动切换功能;④风机系统当前、历史、报警等数据的现场查询和显示;⑤风机停运的现场声光报警;⑥风机停运时向多级监控中心的远程自动报警;⑦多级监控中心对风机系统运行数据的远程查询;⑧系统故障自诊断的声光信息通知;⑨系统运行参数的现场设置和远程设置;⑩灵活、便捷、高效、经济的以太网通讯。


2 高压配电系统的构成及功能

系统的高压配电系统由六台高压柜组成,包括高压变压器柜三台、两台进线柜、一台母联柜。每台高压柜配备有上海南自的自动化综保装置一台,结构图如图2所示:


其中 :1# 变压柜与 2# 变压柜互为热备用,当一台因故退出时,另一台可以热备用为低压柜供电,提高系统的供电可靠性;每台变压器为三绕组变压器,变压等级为 6kV/660V,连接方式为 D/y-11、Y/y-0,这样每一风道的两台低压柜进线电源相位相差 300,有利于消除变频器引起的谐波,3#变压器为单绕组变压器,变压等级为 6kV/380V,连接方式 Y/y-0,快乐飞艇为风机控制室的低压控制柜、PLC 控制柜、照明及其它低压用电设备提供电源;高压进线采用双进线结构,保证在一进线因故退出的情况下,另一进线能实现快速供电,在安装的过程中,要检查两进线的相序,使之完全一致,防止双母线热备用时出现两相间的短路。母联柜是两进线的连接通道,双母线热备用时,母联必须在合闸状态,当单母线供电或检修时,母联和相应的进线柜都应在分闸状态。另外,快乐飞艇为了保证无人值守过程中的参数采集及设备实时检测和故障诊断的顺利进行,在每一台高压柜上都配备了上海南自的电力综合保护单元,实时检测各高压柜的电流、电压、功率、开关位置以及相应的故障状态,然后通过 PLC 的 485 总线上传到 PLC。每台高压柜都支持就地、远端两种分合闸方式,将远端控制信号接到PLC 的控制继电器上,实现对高压柜的分、合闸控制。


高压配电系统主要功能有以下几点:①将高电压变为低电压,即电压由 6kV 等级变换为 660V 等级。②实现输出低压电压的相位相差 300,以减少变频器运行时产生的谐波。③确保风机系统的可靠供电,即在任何情况下(电网断电除外),都能保证风机系统至少有一路供电电源。④各高压柜之间实现逻辑保护闭锁,防止误操作和安全事故的发生。


3 低压系统的构成及功能

系统的低压部分包括低压柜组、变频器组、风机电机以及风门电机等。


低压配电系统采用与高压配电系统类似的结构形式,由八台低压柜组成,四台为变频器电源开关柜,两台低压进线柜,一台母联柜,一台抽出式多功能柜,柜体包含八个抽屉,分别为 1# 风门电机电源、2# 风门电机电源、照明、PLC 控制柜电源、电机除湿、备用等。每台低压柜都支持就地、远端两种分合闸方式,低压柜的远端控制直接由 PLC 控制柜的继电器来控制。每台低压柜的开关信息及电流、电压信息由电压、电流互感器测量后直接输入 PLC 的数字量、模拟量模块,再由 PLC 经以太网上传到集控室。柜体结构图如图3所示:


需要注意的是,在进行安装过程中,各进线和母联的相序必须完全一致,否则易发生两相短路事故。在进行 1# 和 2# 进线电源的热备用时,母联的开关必须合上。检修时,则可断开母联和检修侧的进线开关进行检修,以防安全事故的发生。低压柜的结构采用了与高压柜类似的双进线热备用结构,提高系统供电的可靠性。


低压配电系统的功能主要有以下几个方面:①确保在任何情况下(系统断电除外),低压柜的母线有电压;②通过各真空断路器的分合闸操作,将高压配电系统变送的低压电能输送给变频器;③确保低压柜输出到任何一组变频器的电源相位相差 300;④给风门电机和风机控制室的各用电设备提供低压电源。


本文详述了系统的硬件构成,从高、低压配电系统、PLC 控制系统和集控系统三个层面上分述了各部分的总体结构和功能,对系统的整体构架做出了较为详细的描述,另外根据系统监控的需要,快乐还对电机环节的监控进行了说明。


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