基于PLC的矿热炉二次低压无功补偿测控系统的研制

摘要

针对目前国内冶炼行业矿热炉功率因数普遍偏低的问题,研制了一种基于 PLC与触摸屏的矿热炉二次低压无功自动补偿测控系统,实现了并联电容器补偿无功功率的自动控制,提高了矿热炉的功率因数。
　　本文首先分析了矿热炉冶炼过程中功率因数低带来的问题,阐明了对其进行无功补偿的意义;然后对比了现有各种无功补偿装置的优缺点,并在此基础上针对矿热炉冶炼低电压、大电流的特点提出了矿热炉低压无功补偿测控系统的总体方案;最后完成了系统的硬件设计、软件设计和运行调试。
　　系统硬件设计分为三个部分:电源部分、控制部分和监测部分。电源部分采用交流稳压器向控制柜和电容柜提供稳定电源,并采用智能电压表监测稳压器输出电压。控制部分以 PLC为主机,采集现场各仪表数据并控制电容器投切;上位机触摸屏完成电量参数值显示、系统参数设置和手动控制等功能。监测部分由智能温度表和温度传感器组成,监测电容柜中补偿导线内冷却水的温度,若温度超限则触发系统急停动作,对系统进行保护。
　　系统软件设计分为下位机PLC软件设计和上位机触摸屏软件设计。下位机PLC软件主要实现与各仪表通信采集各仪表数据,自动控制电容器投切功能。PLC程序还可接收触摸屏控制命令实现电容器的手动投切和系统急停动作。触摸屏程序主要包括三类界面:数据显示界面、控制界面和参数设置界面。数据显示界面将电网参数以数字和图形的方式显示出来,方便现场工作人员查看;控制界面实现补偿电容器的手动投切,系统手动/自动工作模式切换和系统急停功能;参数设置界面将自动控制参数通过串行数据线写入PLC数据寄存器,作为PLC自动控制的依据。
　　在完成了系统各部分设计之后,对系统的三个主要功能:电量参数采集、手动控制和自动控制进行了测试,结果表明该测控系统达到了设计要求,且运行稳定,目前该系统已交付用户使用。

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1绪论

1.1本课题选题的背景与研究的意义

1.2无功补偿的发展现状

1.3本课题研究目标及研究内容

1.4本章小结

2监控系统总体方案设计

2.1并联电容器补偿无功功率的原理

2.3监控系统的总体方案

2.4本章小结

3硬件设计

3.1电源部分

3.2控制部分

3.4本章小结

4下位机软件设计

4.1主程序

4.2初始化子程序

4.3通信子程序

4.4自动投切子程序

4.5本章小结

5上位机软件设计

5.1开机界面

5.2数据显示界面

5.3控制界面

5.4参数设置界面

5.5图形显示界面

5.6本章小结

6运行和调试

6.1实验室环境下的测试

6.2工业现场环境下的测试

6.3本章小结

7结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附 录

攻读硕士研究生期间发表论文