摘要: 能量管理系统(EM S) 是当代大电网运行不可缺少的手段, 但是我国各电力公司EM S 应用软件的实用化程度还较低。最近, 国家电力公司对于各调度部门的EM S 提出了实用化要求, 并提出了考核标准, 各调度部门都在为这一目标而努力。因国内网省调大部分采用国外的EM S, 不具备考核统计功能, 作者根据国调中心提出的实用化要求, 对湖北EM S 进行了EM S 考核监视管理系统的研究和实施。该系统深入 EM S 核心内部, 结合外部软件编程, 对EM S 的运行参数进行人工设置并对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时考核统计和控制。该系统对EM S 各应用软件进行了全方位、功能全面的自动不间断规范化考核监视, 为EM S 的实用化打下了坚实的基础。
关键词: EM S监控系统电力系统
中图分类号: TM 734 文献标识码:A
1 引言
在全国电网互联和电力市场的推动下, 为了对大电网的安全、优质、经济运行和环保及效益进行协调优化, 能量管理系统(EM S) 将会有一个更大的发展, 并将成为当代大电网运行不可缺少的手段。但是, 目前国内各电网的EM S 均缺乏全方位的, 功能全面的考核监视管理系统, EM S 的管理维护和考核监视主要是由运行人员手工完成, 自动化程度较低, 可靠性、准确性也较低。EM S 应用软件的使用和系统质量还有待时间的考验, 为进一步促进EM S 应用软件基本功能的实际应用, 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的作用, 并配合中国一流电网调度机构考核验收来规范和指导基本功能的验收工作, 国家电力调度通信中心制定了EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则[ 1 ] , 要求狠抓EM S 的实用化工作。笔者根据国调中心调自[1998 ]126号文 “关于印发《能量管理系统(EM S) 应用软件功能要求及其实施基础条件》(试行) 的通知”及其附件, 国调中心[ 1999 ]207号文“EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则”, 以及湖北省电力调度通信局自动化科制订的“EM S 考核监视管理系统功能规范”, 以湖北电网EM S 功能的实用化改进和考核管理为课题, 设计并建立了EM S 考核监视管理系统。
该考核监视管理系统在对EM S 应用软件的功能进行实用化改进的基础上, 可以对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时监视和控制, 自动计算及生成EM S 运行考核指标和报表。该考核监视管理系统可以显著地减少运行人员的分析计算工作量, 把运行人员从大量复杂、烦琐的数据检索和计算工作中解放出来, 提高了工作效率和准确性。通过对 EM S 各运行模块的监视和控制, 有效地改善了 EM S 的运行性能。该系统还可以将EM S 的实时运行状态, 中间计算信息及计算结果在Internet 网络上发布, 实现系统的无人值守及远程监控和故障诊断, 具有实用价值。该系统的研制成功为EM S 的实用化打下了坚实的基础, 充分发挥EM S 在电网安全、优质、经济运行中的作用。
2 EMS 考核监视管理系统原理和结构
考核监视管理系统硬件主要包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机等。其硬件配置如图1所示。考核监视计算机通过双网分别与EM S 和管理信息系统(M IS) 相连, 其中一个网出现故障时, 不影响系统的正常运行, 即具备双网切换能力。
图1 EMS 考核管理系统的硬件结构 Fig. 1 Hardwares for superv isory con trol system of EMS
考核监视管理系统软件包括EM S 自动考核监视软件、考核指标统计管理软件和网上信息发布系统三部分。其流程图如图2所示。
考核监视管理系统从EM S 获取有关实时数据和运行状态信息, 通过标准网络数据通信接口, 将这些实时数据和运行状态信息传送到EM S 自动考核监视管理计算机。通过数据格式转换软件, 在本地机上建立考核管理系统专用实时数据库, 并完成数据的计算、统计、分析和处理, 生成报表、曲线等考核监视结果, 刷新考核管理系统本地实时数据库。将数据与管理信息系统(M IS) 共享, 在网上发布相关信息, 并根据需要发信给电子值班员。
图2 EMS 考核管理监视系统原理框图 Fig. 2 Block diagram of superv isory con trol system of EMS
流程图的第一步是在EM S 上完成必须的源程序修改和程序编制, 这是专门针对湖北EM S 系统 (ABB S. P. I. D. E. R 系统) 设计的。因为某些EM S 考核指标的统计信息在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法得到的。为此, 针对EM S 源程序进行了修改和扩充。增加了EM S 的控制参数的设定和计算结果的输出。
3 系统主要功能
EM S 考核监视管理系统有如下具体功能:
3. 1 EMS 计算数据的实时监视
3. 1. 1 母线平衡监视
计算厂站母线进出线路、变压器的有功功率和无功功率实时数据的代数值和净值。并将净值和门槛值进行比较, 筛选出母线不平衡的站。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常厂站用绿色显示净值偏差超过基准值的3. 0% 时, 用黄色显示净值偏差超过基准值的5. 0% 时, 则用红色显示。同时可用曲线方式分别显示各厂站的净值偏差。曲线密度为每个实时数据库数据刷新周期(目前定为1 m in) 1个点, 保存时间为3天, 曲线横纵坐标可在线修改。并监视净值更新情况, 若净值连续超过30 m in 不更新, 则可认为该路RTU 停运, 记录该路RTU 停运和恢复运行的事件。事件保存时间为2个月。如果全部RTU 不更新, 则提示运行人员EM S 系统死机或EM S 考核监视管理系统与EM S 的网络通信中断, 并将此全停信息送电子值班员告警。
3. 1. 2 线损监视
计算线路两侧有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出线损异常的线路。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常数据用绿色显示净值偏差超过基准值的3. 0% 时, 用黄色显示净值偏差超过基准值的5. 0% 时, 则用红色显示。
3. 1. 3 变损监视
计算变压器两侧、三侧的有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出变损异常的变压器。输出结果同线损输出结果类似。
3. 1. 4 电压合理性监视
计算多母线各段母线电压实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出电压异常的母线。输出结果同线损输出结果类似。
3. 1. 5 遥信.遥测的一致性监视
根据开关状态和线路潮流值相一致的原则, 筛选出位置异常的开关。即遥测不为零, 而遥信位置断开的开关和遥测为零, 而遥信位置闭合的开关。输出各个位置异常的开关的名称和实际状态。
3. 1. 6 遥信取反监视
监视实时系统中进行了遥信取反定义的开关。
输出进行了取反的开关的名称和实际状态。
3. 2 EMS 模块运行状态监视
3. 2. 1 模块投运状态监视
湖北电网EM S 的应用软件包括实时数据快照模块(SN P)、状态量和模拟量的修正模块(SAR)、网络拓扑及模型建立模块(NMB )、母线计划模块 (BSK)、状态估计模块(SE)、网络参数更新模块 (N PU )、安全分析模块(SA )、网络灵敏度分析模块 (N S)、调度员潮流模块(DPF)、短期负荷预计模块 (SL F)、自动发电控制模块(A GC) 等功能模块。EM S 考核监视管理系统可以实时监视EM S 各模块的投运状态和控制模式, 并可以区别EM S 各模块投运状态和退出状态。在必要时候将模块退出运行的信息送电子值班员进行告警。可以区别EM S 的各种控制模式: 实时状态估计、实时调度员潮流、研究状态估计和研究调度员潮流的方式。对EM S 各模块的投运状态和控制模式的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。
3. 2. 2 模块运行状态监视
实时监视EM S 各功能模块的运行状态。可以区别EM S 各模块的关闭状态、初始化状态、起动预备状态、请求执行状态、正在执行状态、超时状态、闭锁状态、执行完成状态、出错状态和停止状态等。在 EM S 应用监视器的流程图上, 标明各模块的运行状态。并将各模块运行状态的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。统计各个模块连续处于出错状态的次数。并设置各模块的连续出错状态次数的限值, 若超过此限值则将出错信息送电子值班员进行告警。
3. 2. 3 模块计算中间结果分析
可以检查EM S 各功能模块软件运行过程中间出现的异常情况, 检查引起异常的原因, 并获取 EM S 各功能模块软件运行过程出现的信息。将其在网页上发布允许运行人员通过远程互连网进行监视和故障诊断。
3. 2. 4 模块计算结果监视
可以实时监视EM S 各功能模块的计算结果, 包括状态估计(SE) 和调度员潮流(DPF) 应用模块的迭代过程和收敛情况。并按月进行SE、DPF 软件收敛、不收敛资料的统计, 将统计资料保存2年。
3. 3 模块运行的控制管理
可以对模块的控制方式进行在线设定, 并能够进行模块计算迭代过程和计算收敛精度的控制。这是对EM S 应用软件的源程序、画面和数据库进行改造, 调节改变有关算法的控制参数, 使运行人员可以直接在EM S 监视器画面上对状态估计和调度员潮流等模块计算的过程和计算的收敛精度进行控制。
3. 4 EMS 计算结果的统计分析
对SE、DPF 模块的计算结果进行统计分析。按照不同电压等级量测类型基准值, 计算状态估计的估计值和调度员潮流的计算值的偏差, 自动查找不合格的计算点, 得到EM S 状态估计合格率指标和调度员潮流计算合格率指标。将计算结果和分析结果形成报表输出。
3. 5 EMS 考核指标的管理
建立EM S 考核管理数据库, 根据EM S 数据库和统计的运行历史资料, 自动地逐次计算EM S 运行考核指标, 包括: ①状态估计覆盖率②状态估计月可用率③遥测估计合格率④单次状态估计计算时间⑤调度员潮流月合格率⑥调度员潮流计算结果误差⑦单次潮流计算时间⑧负荷预测月运行率⑨月负荷预测准确率bk月最高(低) 负荷预测准确率。
3. 6 EMS 考核管理的信息发布系统
EM S 考核管理的信息发布系统由当地机上的考核信息查阅管理软件和网上信息发布系统组成。通过建立EM S 考核监视管理系统主页, 将考核管理信息在网上发布。使运行人员既能在EM S 考核监视管理系统的本地机上查阅信息, 也能在通过网络进行网上查阅, 便于运行和管理人员查看。
EM S 考核监视管理系统在实现上述主要功能的基础上, 综合目前已有的A GC 运行统计功能, 作为EM S 考核监视管理系统的一个子系统。
4 系统特点
(1) EM S 功能的实用化改造
EM S 考核监视管理系统的考核管理范围很广, 实现的功能全面, 实用化程度高。其考核管理范围包括EM S 应用软件的所有功能模块。其实现的功能有: EM S 计算数据的实时监视、EM S 模块运行状态监视、EM S 模块运行的控制管理、EM S 计算结果的统计分析、EM S 考核指标的管理及EM S 考核管理的网上信息发布。这其中有一部分功能在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法实现的。为此, 笔者针对EM S 源程序进行了详尽的分析, 并对相关模块的功能进行了修改和扩充。增加了 EM S 状态估计(SE) 和调度员潮流计算(DPF) 计算次数和收敛次数的统计结果, 并增加了SE 和DPF 的控制参数的设定功能。
(2) 全自动免人工在线维护
考虑到随着电力系统的不断扩展, 由EM S 管理的电力系统元件和设备将不断增加。若要求运行人员对EM S 考核监视管理系统进行手工维护, 势必将增加运行人员的工作量, 提高对运行人员的要求和降低EM S 考核监视管理系统的自动化程度、实用性及可靠性。为此, 本EM S 考核监视管理系统采取自动跟踪EM S 元件设备参数变化的方式, EM S 对新增线路、变压器、发电机、母线和厂站等遥测、遥信量, 均可以自动增加并进行监视考核。这使得运行人员无须深入了解、学习和掌握EM S 的数据结构和数据内容, 就可以熟练 *** 作本系统, 满足了实用性和通用性的要求, 并提高了EM S 考核监视管理系统的可靠性。
(3) 系统自动不间断运行及错误监控
EM S 考核监视管理系统对EM S 服务器运行状态可以进行监视, 能够自动识别EM S 服务器的在线及备用状态, 并能够在EM S 服务器进行切换之后, 自动与其同步。而在EM S 单机服务器运行时, 自动由平常与EM S 备机服务器相连的工作模式改为与EM S 主机服务器相连, 继续对EM S 进行考核监视。EM S 考核监视管理系统具有自我运行监视软件模块, 一旦发现考核监视管理系统出现异常, 能够自动复位, 可以(在硬件环境条件允许的情况下) 对 EM S 的进行连续不间断的考核监视。
5 结束语
EM S 考核监视管理系统于2000年8月初设计实现后, 进行了全面测试并投入试运行。测试和试运行结果表明EM S 考核监视管理系统的各项功能均已实现, 计算结果准确可靠。EM S 考核监视管理系统能自动发现EM S 系统计算数据的非正常数据, 各模块的出错状态。可以对EM S 的状态估计模块和调度员潮流计算模块的计算过程和计算结果进行控制。EM S 考核监视管理系统满足了EM S 运行管理人员进行EM S 计算数据分析, 运行状态监视、计算过程及结果分析和EM S 考核指标及报表的统计计算的需要, 可代替由运行人员手工进行的繁重而复杂的数据检索和计算, 保证计算的可靠性和准确性, 自动生成EM S 考核指标及报表, 减少了形成EM S 考核指标及报表的人为主观因素和由此可能产生的误差, 大大节省了时间, 提高了工作效率。该系统为 EM S 的实用化打下了坚实的基础, 有助于EM S 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的效益。
该EM S 考核监视管理系统的硬件设备包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机, 考核监视计算机可以是一台高性能的商业机或工控机实现。整个系统的硬件设备配置经济, 具有很高的性价比。该系统的软件部分除了针对湖北电网EM S (ABB SP IDER 系统) , 对其某些应用软件进行了修改和数据格式转换外, 其它功能模块均为通用型标准化设计, 适用于其它各种类型的EM S。因此该 EM S 考核监视管理系统有较高的推广应用价值。
参考文献:
[1 ] 国调中心[ 1999 ]207号文《关于印发“EM S 应用软件基本功能实用化要求及验收细则”的通知》[Z].
[ 2 ] SP IDER operator’ s nanual ( ABB EM S *** 作手册) [Z]. 收稿日期: 2000212204 改回日期: 2001202214。
作者简介:
彭 波, 博士生, 研究方向为电力系统稳定与控制及管理信息系统
周良松, 博士, 副教授, 研究方向为电力系统稳定与控制, 电力系统自动控制及计算机监控
夏成军, 博士生, 研究方向为电力系统稳定与控制及人工智能的应用
万 磊, 高级工程师, 湖北电力调度通信局自动化科。
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说明书.doc(29页)
8210手机上壳装配图.dwg
顶杆固定板零件图.dwg
动模零件图.dwg
主装配图1.dwg
主装配图2.dwg
27.WY型滚动轴承压装机设计
说明书.doc(29页)
A1液压系统原理1.dwg
总装配图1(A0)A0-00.dwg
总装配图2(A0)B0-00.dwg
定位缸(a2)B-01.dwg
定位缸前缸盖（A2）B0-02.dwg
防尘压盖(a4)B0-03.dwg
法兰盖A4纸B0-06.dwg
后端盖(A4)B0-08.dwg
活塞(A4)B0-07.dwg
活塞杆A4纸B0-05.dwg
夹紧缸A2B0-04.dwg
导向套A4纸03.dwg
顶尖A4纸04.dwg
压装缸A0.dwg
压装缸活塞A4纸02.dwg
压装缸活塞杆A405.dwg
轴承托架a4纸06.dwg
28.XKA5032AC数控立式升降台铣床自动换刀设计
说明书.doc(21页)
1刀库装配图A0.dwg
2自动换刀装置的安装示意图A2.dwg
3机械手装配图A2.dwg
4机械手液压控制图A3.dwg
5蜗杆零件图A2.dwg
机械手换刀过程传动演示.mpg
设计答辩演示文稿.ppt
29.Φ90磨球群铸金属型复合模具设计及制造工艺设计
说明书.doc(46页)
动画演示.mpg
实际生产1.rm
实际生产2.rm
设计答辩演示文稿.ppt
上模A2.dwg
上砂芯A2.dwg
胎具图.dwg
下模A2.dwg
下砂芯A2.dwg
装配图.dwg
30.安全帽注塑模具设计及模腔三维造型CADCAM
说明书.doc(24页)
设计答辩演示文稿.ppt
开合模过程.avi
装配过程.avi
抽芯机构.dwg
定模A1.dwg
动模A1.dwg
动模垫板A2.dwg
零件图A4.dwg
推杆固定板A2.dwg
斜导槽A3.dwg
异型推杆A4.dwg
装配图A0.dwg
31.笔筒抽屉注射模实体设计及数控加工
说明书.doc(22页)
侧型芯A2.dwg
抽屉注射模装配.dwg
定模板兼型腔A1.dwg
零件图A2.dwg
型芯A2.dwg
32.拨叉加工自动线设计
说明书.doc(27页)
A0中间底座装配图(A0).dwg
A3中间底座---零件图(A3).dwg
倒挡拨叉(A3).dwg
电机控制系统工作原理图.dwg
电气图(A2).dwg
副变速拨叉(A3).dwg
刚性主轴(A2).dwg
滑台装配图(A0).dwg
集中控制图(A2).dwg
加工示意图(A3).dwg
快挡拨叉(A3).dwg
随性夹具输送系统图(A3).dwg
自动线工艺过程图(A3).dwg
自动线总体布置图(A0).dwg
加工动画.avi
33.长度计数器盖模具设计
说明书.doc(21页)
凹模A3.dwg
模具整体图A0.dwg
凸模A3.dwg
型腔设计图A2.dwg
制品A4.dwg
主流道衬套A4.dwg
34.充电器外壳注塑模具设计及型腔CADCAM
说明书.doc(22页)
注塑模拟.mpg
装备动画.mpg
设计答辩演示文稿.ppt
零件图.dwg
零件图A0.dwg
零件图A1.dwg
装备图A0.dwg
35.抽屉注塑模具设计
说明书.doc(22页)
侧型芯A2.dwg
侧型芯.dwg
抽屉注射模装配A0-O0-00.dwg
导轨块A4.dwg
定模板兼型腔A2.dwg
定模板兼型腔.dwg
定位圈A4.dwg
零件图A2.dwg
零件图.dwg
斜导柱A4.dwg
型芯A2.dwg
型芯.dwg
36.大口杯盖注塑模设计
说明书.doc(24页)
杯盖.DWG
顶杆.dwg
定位环.DWG
上模零件图.DWG
下模零件图.DWG
主流道衬套.DWG
装配图.dwg
37.大型管材相贯线切割机设计
说明书.doc(26页)
设计答辩演示文稿.ppt
两轴联动.avi
手动调节割炬.avi
四轴联动.avi
支架装配.avi
相贯线切割机软件系统.exe
A0Z轴方向工作滑台装配.dwg
A0割炬支架装配.dwg
A1相贯线切割机总体布局图.dwg
A1硬件连接线路图.dwg
38.多功能甘蔗中耕田管机改进设计
说明书.doc(26页)
端盖(A3).dwg
驱动轮(A2).dwg
驱动轮装配(A1).dwg
行走系(A0).dwg
张紧轮装配图(A1).dwg
支架(A0).dwg
支重轮轴(A4).dwg
支重轮装配(A2).dwg
39.甘蔗收获机剥叶和集拢环节的设计
说明书.doc(26页)
甘蔗剥叶机和集拢装置A2.dwg
剥叶片A4.dwg
扫叶片A4.dwg
橡胶棒A2.dwg
橡胶棒依附圆筒A2.dwg
装配图俯视图.dwg
装配图右视图.dwg
装配图主视图.dwg
40.甘蔗种植机机构设计
说明书.doc(26页)
机架装配图A0.dwg
四张A2图纸.dwg
行走机构装配图A0.dwg
41.高硬度辊筒注塑模设计
说明书.doc(25页)
设计答辩演示文稿.ppt
浇口套零件图A4.dwg
零件图A0.dwg
零件图A2.dwg
装配图A0.dwg
42.海工码头工字钢数控切割设备
说明书.doc(24页)
布局零件图A2.dwg
回转机构装配图A1.dwg
回转零件图A2.dwg
液压缸装配图A3.dwg
整体布局图A1.dwg
43.渐开线斜齿轮注塑模设计
说明书.doc(22页)
斜齿轮注塑模装配图.dwg
斜齿轮型腔.dwg
型腔衬套.dwg
渐开线斜齿轮.dwg
主流道衬道.dwg
定模型腔.dwg
44.经济型数控系统研究与设计
说明书.doc(62页)
A1数控 *** 作面板外形图.dwg
A1系统连接图.dwg
A3板式结构图.dwg
数控机床 *** 作面板A2.dwg
系统电气原理图A0.dwg
45.沐浴露瓶盖注塑模具结构设计
说明书.doc(28页)
定模板.dwg
定模型芯.dwg
动模板.dwg
动模型芯.dwg
上瓶盖.dwg
下瓶盖.dwg
装配图.dwg
46汽车发动机连杆称重去重自动线设计
说明书.doc(21页)
设计答辩演示文稿.ppt
布局图A0.dwg
分类机A0.dwg
进退液压缸零件图A2.dwg
连杆部件总成图A2.dwg
连杆零件图A2.dwg
连杆上端盖A3.dwg
输送装置A0.dwg
专用部件输送装置液压缸A1.dwg
自动线工作循环时间表A4.dwg
自动线控制框图A2.dwg
47.汽车发动机连杆大小头孔中心线平行度自动检测装置设计
说明书.doc(25页)
动画.mpg
答辩演示幻灯片.ppt
A0汽车连杆大小头平行度自动检测装置设计装配图.dwg
测试箱装配图A1.dwg
连杆总成图A3.dwg
数控系统控制电路图A1.dwg
液压夹紧系统原理图A4.dwg
支座零件图A2.dwg
48.全液压多功能甘蔗收获机设计收割输送装置设计
说明书.doc(16页)
割梢去头刀片A4.dwg
甘蔗收获机收割去头机构装配图.dwg
喂入机构部件图.dwg
割蔗头蔗梢部件图.dwg
49.三自由度圆柱坐标型工业机器人设计
说明书.doc(24页)
答辩演示幻灯片.ppt
工作空间图.dwg
机构简图.dwg
导向套.dwg
支架.dwg
支座.dwg
转动壳体.dwg
支座和手臂装配图.dwg
终端执行器.dwg
实体.mpg
动画.mpg
50.洗衣机波轮注射模设计
说明书.doc(26页)
A2定位圈.dwg
A0 装配图.dwg
A1凹模.dwg
A2凹模套板.dwg
A2动模固定板.dwg
A3浇口套.dwg
A3凸模.dwg
A4浇口套.dwg
制品.dwg
51.相机壳下盖注塑模具设计
说明书.doc(27页)
模具组合动画.avi
脱模动画.avi
凹模.DWG
零件.DWG
模具装配图.dwg
凸模.DWG
52.行星齿轮的注塑模具设计及其模腔三维造型CADCAM
说明书.doc(24页)
垫板A2.dwg
垫块A3.dwg
定模板.dwg
定模固定板A3.dwg
动模板.dwg
浇口套A3.dwg
推杆固定板A2.dwg
行星齿轮零件A3.dwg
装配图A0.dwg
53.扬声器模具设计
说明书.doc(31页)
盖板.dwg
上垫板.dwg
凸模固定板.dwg
下垫板.dwg
下模固定板.dwg
卸料板.dwg
上顶块.dwg
下顶块.dwg
冲孔凸模.dwg
二模凹模.dwg
二模凸模.dwg
拉深冲孔凸凹模.dwg
落料凹模.dwg
落料拉深模凸凹模.dwg
凸模(二模).dwg
模柄.dwg
第二模具总装配图.dwg
总装配图.dwg
54.液压控制阀的理论研究与设计
说明书.doc(29页)
A0溢流阀装配图.dwg
A1溢流阀先导阀体.dwg
A1溢流阀主阀体.dwg
A1溢流阀主阀芯.dwg
A4溢流阀调节杆.dwg
A4溢流阀调压螺帽.dwg
A4溢流阀先导阀芯.dwg
A4溢流阀先导阀座.dwg
A4溢流阀主阀座.dwg
55.运送铝活塞铸造毛坯机械手设计
说明书.doc(26页)
答辩演示幻灯片.ppt
实体.mpg
动画.mpg
装配图A0.dwg
末端执行器A1.dwg
传动轴A2.dwg
底座A2.dwg
底座上端盖A2.dwg
齿轮轴A3.dwg
底座转盘A3.dwg
工作空间图A3.dwg
传动轴底部端盖A4.dwg
导向杆前支架A4.dwg
导向套A4.dwg
机构简图A4.dwg
上下导向杆A4.dwg
楔块A4.dwg
支承端盖A4.dwg
56.发动机三维设计
说明书.doc(45页)
发动机.mpg
剖视.mpg
气门相位.mpg
发动机总装配图.dwg
30多张三维设计图 PRO/E
0 引言
X62W万能铣床是一种高效率的加工机械，在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。万能铣床的 *** 作，是通过手柄同时 *** 作电气与机械，以达到机电紧密配合完成预定的 *** 作，是机械与电气结构联合动作的典型控制，是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中，故障的查找与排除是非常困难的，特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与维护带来诸多不便，严重地影响生产。时随着工业自动化的发展，对工业智能化程度的要求越来越高，以及市场经济要求制造业对市场需求做出迅速反应—生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必需具有极高的可靠性与灵活性，这就需要使用智能化程度高的控制系统来取代传统的控制系统，使电气控制系统的工作更加灵活、可靠，更容易维修，更能适应经常变动的工艺条件。基于这些问题，本文提出了利用西门子S7-200和触摸屏对X62W 型卧式万能铣床的继电接触式电控系统进行技术改造的方案。
1 X62W万能铣床工作原理及继电器接线图
1.1 工作原理
主电路中有三台电动机，M1是主电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工M2是进给电动机，拖动升降台及工作台进给M3是冷却泵电动机，供应冷却液。三台电动机共用一组熔断器FU1作短路保护。每台电动机均有热继电器FR作过载保护。其中以主电动机的热继电器FU1和冷却泵电机的热继电器FU2作总的保护，它们的常闭触头串在控制电路的总线上，而进给电动机的热继电器FR3只作进给系统的保护，其常闭触头接在进给控制电路中。因为主电动机要求不频繁的正反转，用组合开关SA5控制倒相。进给电动机的正反转频繁，用接触器KM3和KM4进行倒相。冷却泵在主电动机起动后方可开动，另有手动开关SA1控制。主电机采用两组起动按钮SB3和SB4并联，两组停止按钮SB1和SB2串联.接触器KM1是电动机M1的控制接触器,SQ7是位置开关,用作主轴变速的冲动开关。主轴的起动,按下起动按钮SB3或SB4,接触器KM1通电吸合并自锁,主电动机M1起动.当主电动机起动后,KM1的辅助触头接通控制电路的进给控制部分,才可以开动进给电动机。 电机的转速达到一定速度时接通速度继电器，当按下停止按钮SB1或SB2时,接触器KM2得电，主轴电机反转。
工作台向右进给,当主轴起动后,工作台控制电源接通.将位置开关SQ1旋转,SQ1-1常开触头闭合,接触器KM3通电吸合,电动机M2正转.当运行到预定位置时,位置开关SQ1复位,电动机M2停止转动。
工作台向左进给,将位置开关SQ2旋转,SQ2-1闭合,SQ2-2断开,接触器KM4通电吸合,电动机反转,工作台向左移动。
当SA3-1、SA3-3闭合SA3-2断开时，电流通过11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SA3-1、18、SQ1-1（或11、SA3-3、21、SQ2-2、22、SQ1-2、17、SA3-1、18、SQ3-1）、19、KM4、20 ，KM3得电M2正转，工作台向下运动。
当SA3-1、SA3-3闭合SA3-2断开时，电流通过11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SA3-1、18、SQ2-1（或11、SA3-3、21、SQ2-2、22、SQ1-2、17、SA3-1、18、SQ4-1）、24、KM3、25， KM4得电M2反转，工作台向上运动。
当SA3-2闭合 SA3-1、SA3-3断开时，电流通过11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SQ1-2、22、SQ2-2、21、SA3-2、19、KM4、20， KM3得电。当SA3-2闭合，SA3-1、SA3-3断开时，进给电机M2正反转就组成了互锁，SQ1,SQ2，SQ3，SQ4位置开关控制圆盘旋转不同的位置。
不论电动机正反转,接触器KM3和KM4的线圈电流都由SQ1-2和SQ3-2接通.若机床正在向左进给 机床的联锁问题,当SQ2或SQ4被旋转时,它们的常闭触头SQ2-2或SQ4-2是断开的,所或向右进给时,发生误 *** 作,压着上下前后手柄,则一定使SQ3-2或SQ4-2中的一个断开,使KM3或KM4断电释放,电动机M2停止运转,以确保安全。位置开关SQ6为进给变速冲动开关。
冷却和照明控制,冷却泵只有在主电动机起动后才能起动,所以主电路中将M3接在主接触器KM1触头后面, SA1控制冷却泵。照明电路用安全电压36伏用开关SA4控制。
2 X62W 型万能铣床控制系统的硬件构成
2.1 PLC 的选择和硬件设计。
根据X62W万能铣床电气控制要求，输入输出均为开关量，需要PLC监测的输入信号有8个按钮，5个行程开关，两个选择开关，输入点为 21点，PLC输出控制信号有6个继电器，1个照明灯，共7点。因此，选用了西门子S7-200PLC，具体配 置 如 下 ：CPU226CN AC/DC/DC型（6ES7 216-2BD23-0XB8）,自带24点输入，16点输出，自带两个接口2个RS-485接口 PORT0和POT1，一个通讯接口，能满足控制要求。PLC的I/O口分配是根据其控制对象的特点和控制要求，将I/O口的输入输出口与相应的电气设备相连，达到控制和检测的功能，具体I/O分配如表1。进行完I/O分配后，进行PLC硬件设计，PLC外接硬件电路如图1。
I/O分配表
表1
内部寄存器I/O分配表
表2
2.2 PLC编程：
根据机床控制要求，PLC语句表如程序1，在程序设计过程中，用了6个内部辅助继电器来简化程序设计，主轴电机正反转互锁和进给电机正反转互锁提高了系统运行的可靠性。在程序中将不同的控制方式均分开设计，这样程序结构简洁、清晰。由于整个系统用触摸屏控制，它可替代物理按钮和开关及其指示灯，所以在编程序是这些按钮和开关均使用了内部寄存器M0.6-M3.1， 把下面程序的输入寄存器改成相应的内部寄存器即可。内部寄存器程序，如程序2
程序1 手动控制程序
程序2 自动控制程序
3、触摸屏选择及设计
触摸屏越来越多的用在了工业中，方便，易于远程控制。根据X62W铣床的控制要求，我们用NTOUCH触摸屏和MCGS组态软件配合PLC来替代控制柜上的按钮和选择开关等物理元器件，并且还可以通过触摸屏来监视铣床运行动作情况。
3.1 MCGS组态编辑
通过对系统的分析，在本系统中，依靠MCGS系统设计组态画面，实现对系统 *** 作和监控。如图2
图2 系统控制总体画面
以上提到此系统的输入和输出均是开关量，所以在MCGS组态的实时数据库中定义的名字类型也要为开关型的，如图3
图3 实时数据库
3.2 通讯连接
既然用MCGS控制此系统，那么怎么才能让其与西门子PLC相互通讯，起到监控的作用?MCGS组态软件在设备窗口中建立系统与外部硬件设备的连接关系，使系统能够从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。根据此系统的控制要求以及控制方式，可以利用PPI电缆，相互传数据，以便实现监控。
在设备窗口中需要设置设备0-[通用串行口父设备]属性和设备1-[西门子S7-200PPI]属性,此时，还需要设置设备内部属性增加相应的PLC通道，和通道读写类型，输入通道多数用到的是内部寄存器，读写类型是只读类型，输出寄存器Q0.0～Q0.6读写类型，Q1.0.和Q1.1只读类型值读取SA313和SA32的开关信号，在实际通讯过程中，在设备属性设置中“串口端口号”设为0-COM1,通讯波特率设为：6-9600，数据位位数：3-8位，数据校验方式：偶校验，一位停止位，数据采集方式：同步采集。设置完后单击“确认”按钮返回。
为了西门子S7-200PLC与MCGS更好的通讯，必须在设备属性设置：[设备1]对话框中设置属性设备注释为：西门子S7-200PPI,初始工作状态为：启动，最小采样周期为：1000ms,PLC地址为：2，内部属性设置PLC通道要与实施数据库中所定义的名字相对应。如图4。
图4 PLC通道属性设置
编辑完毕组态画面，在上位机上试验成功，便可以通过上位机的网线接口用一根网线和触摸屏上的网线借口相连接，并且在MCGS嵌入式组态软件菜单栏中“工具”\“下载配置”设置好IP地址，便可以下载到触摸屏中，如图8，然后，用PPI电缆连接触摸屏和PLC，母头连接触摸屏COM5口，公头连接在PLC接口上，即可实现丢掉控制柜面板上的按钮控制，用触摸屏的软按钮控制，画面生动，清晰。
4 结束语
本文所述方案是对原来的继电接触式模拟控制系统进行 PLC与触摸屏改造而成，已在实验室控制柜予以实施。运行结果表明，该 PLC 控制系统无论是硬件还是软件，控制稳定可靠，且尽大限度降低了 *** 作的危险性。
参考文献：
[1]、陈远龄.机床电气自动控制[M] 重庆大学出版社，1997
[2]、吕景泉.可编程序控制器及其应用[M] 北京：机械工业出版社，2001
[3]、杨长能，张光毅.可编程序控制器基础及其应用[M] 重庆大学出版社，1992
[4]、MCGS嵌入式用户手册 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司
[5]、廖常初，PLC编程及应用[M] 北京：机械工业出版社，2005，5
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