在電力系統(tǒng)中，隨著用戶對(duì)電網(wǎng)電壓質(zhì)量要求的提高，在變壓器中采用有載調(diào)壓技術(shù)已是一個(gè)新的趨勢(shì)，有載調(diào)壓裝置主要包括兩大部分：有載分接開關(guān)、電動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制。

　　從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，故障發(fā)生較多的是電動(dòng)機(jī)構(gòu)，占裝置故障率的75%以上。

　　常見故障有：開關(guān)連動(dòng)，即當(dāng)調(diào)壓指令發(fā)出時(shí)，不能步進(jìn)一個(gè)分接，而是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)幾個(gè)分接，甚至達(dá)到極限。尤其是SYXZ型機(jī)構(gòu)，還有機(jī)械限位故障，開關(guān)拒動(dòng)等。這些故障與電動(dòng)機(jī)構(gòu)部件多，接線繁瑣調(diào)試?yán)щy有著很大關(guān)系。因此，改進(jìn)設(shè)計(jì)思路，化繁為簡(jiǎn)是十分重要的。

　　1新思路整體方案設(shè)計(jì)工作原理：由變壓器的輸出電壓經(jīng)電壓互感器，再經(jīng)電壓變換后，采樣保持送A/D轉(zhuǎn)換器，變換為數(shù)字信號(hào)到8031單片機(jī)，單片機(jī)判斷此電壓是否屬正常范圍，若電壓偏高或偏低，則命令步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來(lái)降壓或升壓，使之正常。同時(shí)根據(jù)電壓高多少或低多少，確定步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)分接的個(gè)數(shù)，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)有載分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)壓。單片機(jī)同時(shí)對(duì)有載分接開關(guān)位置進(jìn)行監(jiān)視，以免達(dá)到極限。

　　采用單片機(jī)技術(shù)，它體積小，控制性能強(qiáng)，低功耗，主要功能是實(shí)現(xiàn)智能化，使用靈活方便。

　　采用步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，具有快速啟停，精確步進(jìn)，定位準(zhǔn)確的特點(diǎn)，正好符合有載調(diào)壓步進(jìn)分接的特點(diǎn)。

　　步進(jìn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制是由A、B、C三相脈沖的相序決定的，若1.、丨1、丨2，依次輸出高電平的順序?yàn)槿栓D人0―隊(duì)――CA->A則電機(jī)正轉(zhuǎn)，若脈沖順序?yàn)锳―AC―C―CB+B―BA―A，則電機(jī)反轉(zhuǎn)，而電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度就決定于P（U）、P.1、P.2三個(gè)脈沖信號(hào)的頻率電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度決定于脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向、速度、角度由單片機(jī)控制，避免了常規(guī)機(jī)構(gòu)中控制運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)回路，接線復(fù)雜的問(wèn)題。

　　2主要硬件電路部分設(shè)計(jì)輸出高電平信號(hào)，啟動(dòng)0809A/D開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，ALE此時(shí)亦有效將地址ABC鎖存，IN0號(hào)回路模擬量進(jìn)行變換結(jié)束后，單片機(jī)取走數(shù)據(jù)。

　　在8031單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)連接中主要采用光電隔離電路，驅(qū)動(dòng)電路采用VMOSFET恒流斬波驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以簡(jiǎn)化電路。

　　3幾個(gè)問(wèn)題的說(shuō)明由于P.1到P.2輸出脈沖的頻率控制著步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，所以每發(fā)出一個(gè)脈沖后有相應(yīng)的延時(shí)，這個(gè)任務(wù)可以由8031芯片的定時(shí)/計(jì)數(shù)部件T0或T1來(lái)完成時(shí)間由軟件設(shè)置。

　　步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度應(yīng)與有載分開開關(guān)的步進(jìn)分接角度相配合。

　　有載分接開關(guān)的位置可以用相應(yīng)的位置開關(guān)來(lái)表示，以便單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。

　　可以采用微步控制技術(shù)提高步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

　　4結(jié)語(yǔ)此設(shè)計(jì)方案中，采用單片機(jī)控制，使用方便、靈活，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制步進(jìn)電機(jī)大大地簡(jiǎn)化了控制電路，提高了運(yùn)行的可靠性，新裝置在河南閿鄉(xiāng)鐵路牽引變電所運(yùn)營(yíng)狀態(tài)良好，因而具有很好的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

　　某教學(xué)樓消防供水系統(tǒng)張永世水要求的實(shí)現(xiàn)方法，并給出了相關(guān)的控制圖及程序梯形圖。

　　14：A 1概述系統(tǒng)控制要求（自動(dòng)控制方式）1）采用手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式；）雙壓力值恒壓供水；3）三臺(tái)水泵采用循環(huán)工作方式。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的：為即將竣工的某新教學(xué)樓提供消防用水及該區(qū)的生活用水。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有三大部分：主電路、控制電路及工控微機(jī)PLC控制部分。包含了從硬件電路設(shè)計(jì)到軟件編制兩個(gè)過(guò)程。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)了手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方法。手動(dòng)控制時(shí)通過(guò)自耦變壓器采用降壓方式啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，此方式下系統(tǒng)為非恒壓供水；自動(dòng)控制時(shí)由變壓器軟啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，達(dá)到系統(tǒng)的恒壓供水的設(shè)計(jì)要求。

　　2硬件控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了手動(dòng)和自動(dòng)兩種回路。手動(dòng)控制回路由操作人員經(jīng)過(guò)手動(dòng)啟、停按鈕進(jìn)行控制。自動(dòng)控制回路由PLC輸出端控制的繼電器觸點(diǎn)控制。

　　因電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)回路與變頻器調(diào)速回路共用一條母線，所以各電機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)行之間沒(méi)有閉鎖，保證某一時(shí)刻內(nèi)只能啟動(dòng)某一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。同時(shí)變頻器與自耦變壓器間也沒(méi)有閉鎖，以防止短路回路形成。手動(dòng)控制時(shí)，電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)的時(shí)間由時(shí)間繼電器延時(shí)決定。自動(dòng)控制時(shí)，由PLC輸出端控制繼電器，再由斷電器觸點(diǎn)控制電動(dòng)機(jī)的變頻或工頻運(yùn)行。同時(shí)當(dāng)電機(jī)在自動(dòng)控制方式工頻運(yùn)行時(shí)，由繼電器觸點(diǎn)斷開手動(dòng)工頻運(yùn)行自保回路，以使系統(tǒng)正常工作。

　　控制電路設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)方式，各電動(dòng)機(jī)的控制集中到統(tǒng)一模塊，并由檢修開關(guān)和熱繼電器的觸點(diǎn)對(duì)模塊的通電進(jìn)行控制。因而檢修某臺(tái)電機(jī)，不會(huì)影響到其他電機(jī)的正常工作，同時(shí)，也保證了檢修人員的人身安全。當(dāng)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行時(shí)，由熱繼電器的常閉觸點(diǎn)也能斷開該模塊，保護(hù)電動(dòng)機(jī)。

　　3軟件結(jié)構(gòu)PLC控制程序主要有四大部分：水泵的選擇及啟動(dòng)運(yùn)行部分，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理及輸出控制部分，實(shí)時(shí)檢測(cè)及報(bào)警部分，實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分。

　　31水泵的選擇及啟動(dòng)部分自動(dòng)控制時(shí)，程序運(yùn)行由自動(dòng)控制啟停按鈕控制。程序啟動(dòng)后，通過(guò)比較指令選擇將要啟動(dòng)的水泵。在啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，程序控制變頻器軟啟動(dòng)電機(jī)，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，滿足供水要求。

　　電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由計(jì)時(shí)器延時(shí)使電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)。若檢修水泵，將重新選擇下臺(tái)水泵。

　　PLC通過(guò)輸入端，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作進(jìn)行計(jì)時(shí)，各電動(dòng)機(jī)的指定運(yùn)行時(shí)間為12h當(dāng)工作計(jì)時(shí)時(shí)間到后自動(dòng)停止當(dāng)前水泵，啟動(dòng)下臺(tái)水泵供水。另外，在消防狀態(tài)時(shí)，通過(guò)比較壓力偏差值以增加或減少供水水泵，從而改變供水量，達(dá)到恒壓供水。

　　32數(shù)據(jù)處理及輸出部分實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：系統(tǒng)控制量為管網(wǎng)供水壓力，送PLC參與數(shù)據(jù)處理，同時(shí)為判定電磁閥工作的好壞，系統(tǒng)還采樣了變頻器輸出電流值。

　　數(shù)據(jù)處理：本部分通過(guò)增量式PID算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理輸出控制：數(shù)據(jù)的輸出控制由數(shù)模轉(zhuǎn)換功能模塊（D/A）來(lái)完成。

　　33實(shí)時(shí)檢測(cè)及報(bào)警部分控制回路報(bào)警及故障。當(dāng)控制回路故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)將不能正常運(yùn)行。輸出聲光報(bào)警，并由程序自動(dòng)啟動(dòng)下臺(tái)水泵。

　　變頻器故障檢測(cè)報(bào)警及故障處理。變頻器是本系統(tǒng)中價(jià)格昂貴的部件。當(dāng)變頻器發(fā)生故障后會(huì)輸入報(bào)警信號(hào)，PLC檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)后，輸出聲光報(bào)警信號(hào)，并停止程序其他部分的運(yùn)行。

　　供水閥故障檢測(cè)、報(bào)警及處理。系統(tǒng)采用電磁閥控制管網(wǎng)供水，當(dāng)電磁閥出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢修，保證在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供水。為此程序通過(guò)壓力反饋值和電流偏差值的比較判斷閥門是否有故障，故障時(shí)輸出聲光報(bào)警并停止程序其他部分的運(yùn)行。