监控系统外部接口ppt课件

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五、交流量采集
2. 接线方式 常用的接线方式:三相四线制和三相三线制
ABCN
XCPT 1 2 3 4 5 6
I1 I2 I3 U1 U2 U3 U0
ABC
7 8 9 10
XCPT 1 2 3 4 5 6
7 8 9 10
I1 I2 I3 U1 U2 U3 U0
三相四线制测量
三相三线制测量
瞬时功率p=pA+pB+pC= iA*uAN+ iB*uBN+ iC*uCN 三相三线制:系统对称,iA+iB+iC=0,则iB=-(iA+iC) p= iA*uAN+ iB*uBN+ iC*uCN= iA*(uAN-uBN)+ iC*(uCN-uBN)= iA*uAB+ iC*uCB
2. 实现原理
VCC
24V
中间继电器
DO 0V
• D0为“0”时,光隔不导通,继电器不工作; • D0为“1”时,光隔导通,继电器工作
通过D0的“1/0”控制继电器的工作
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二、开关量输出(DO)
3. 开出模板常规输出形式
输出形式:
• 继电器接点
VCC
• 晶体管
DO1
VCC
DO1/
VCC
晶体管输出模式:
【注意】监控系统控制输出提倡使用脉冲型输出,可有效防止误动
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三、模拟量输入(AI)
1. 使用说明 现场安装变送器测量运行数据,采集变送器以模拟量方式输出。 • 电气量:电流、电压、功率、频率等 • 非电气量:压力、水位、开度、转速等
2. 信号类型 • 电流型:4~20mA、0~20mA等 • 电压型:0~5V、0~10V、-5~+5V等
RD2 • “合控制”合闸控制接点
• “分控制”跳闸控制接点
HC DL1
• “HC”合闸操作继电器 • “TC”跳闸操作继电器
TC DL2
• “DL1”和“DL2”为断路 器位置辅助接点
断路器控制回路简图
开关量输出一般用于对现场设备进行控制,如合/分断路器、启动/
停止电机、投入/退出设备等。
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二、开关量输出(DO)
(如图所示)
+24V
变送器


【注意】给非电量变送器供电 时一般采用共负端接线,共正 端可能造成信号互相影响。
信号
0V
二线制变送器测量
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四、温度量输入(TI)
1. 使用说明
采集测量设备各部温度,如 • 水轮机各部轴瓦温度 • 发电机定子温度 • 变压器油温 • 空冷设备进/出口温度
2. 实现方式
脉冲信号
2. 实现方式
• 以开关量输入或高速计数形式采集信号 • 以一定的策略计算累加,如电度1000度/脉冲、流量500立方米/脉冲 • 脉冲信号要有足够的脉宽
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八、外部通讯
1. 使用说明 实现智能仪表和智能装置的数据采集和控制,如温度巡检装置、交流
量采集装置、智能电度表、保护装置、调速器、励磁装置、直流系统、 机组辅机系统、调度系统等。 2. 常用通讯接口形式 • 串口通讯:RS-232C、RS-485、RS-422等 • 现场总线: Profibus、MB+等 • 网络:Ethernet等
监控系统外部接口
主讲人:朱乐
1
监控系统常用外部接口
1. I/O接口 • 开关量输入(DI-Digital Input) • 开关量输出(DO-Digital Output) • 模拟量输入(AI-Analog Input) • 温度量输入(TI-Temperature Input) • 交流量输入 • 数码量输入(不常用) • 脉冲量输入(不常用)
RG Rz 0.8mA
3 RG
1 IR2
2 6
VinIret
V+ 10 7
Io
Io=4mA+Vin*(40/RG) =4mA+(0.8(RTD+2RL)-0.8(Rz+2RL))*(40/RG) =4mA+32/RG*(RTD-Rz)
电流输出与RTD成正比
三线制RTD测量
4. 外部接线及注意要点 (1)一般按三线制接线方式设计,即RTD输入提供三个端子(A/B/C) • 三线制:将RTD的三端分别接入A/B/C端 • 二线制:接入A/B端,B-C短接 (2)如RTD用于测量定子温度,工频干扰较大,A/B端口上应并接电容
【注意】二线制接线需要进行现场校正。 18
五、交流量采集
1. 使用说明 电量采集中,交流电的电流、电压、频率、功率、功率因素等可以 配变送器通过模拟量输入方式采集,也可以直接采集CT/PT输出, 通过计算得到。 目前,国内外有许多产品可以实现交流量采集,能提供的测量量参 照各产品说明书。
【优点】减少变送器配置,减少电缆数量和布线
一般采用RTD(Resistance Temperature Detector)反应实际温度,常用的 RTD种类有:
• 铜电阻:Cu50、Cu53、Cu100等 • 铂电阻:Pt100等
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四、温度量输入(TI)
3. RTD采集方式 • 安装RTD变送器,输入RTD电阻,输出模拟信号(信号数量少时采用) • 直接处理RTD电阻(信号数量多时采用)
缘击穿。
【注意】现场接线时,一定要确认PT不短路。
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六、 数码量输入
1. 编码方式简介 监控系统常用的数码输入有BCD 码、格雷码等,用来测量位置、 开度等。
2. 实现方式 • 将数值测量转换成数字测量 • 以开关量输入采集方式读取编码 值,再根据编码规律还原数值。
十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
常用的滤波处理方法有: • 硬件滤波 • 软件滤波
理想动作
实际动作
干扰信号
滤波时间一般为50ms,即如果在50ms内多次变位,只记录一次;如 果信号脉宽小于50ms,认为是干扰信号滤除,不记录
【注意】开入信号持续时间要求大于50ms
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二、开关量输出(DO)
1. 使用说明
+KM RD1
合控制
分控制
-KM 左图为断路器控制回路简图
输出
DC220V输入
交/直流双供电
交/直流双供电输出电源波形
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九、监控系统供电
3. 双供电实现
交流输入回路: 经过隔离变压器输入,隔离变压器的作用: • 隔离:电源回路内外隔离 • 降压:副边2组分接头,分别为1:0.85和1:0.7
【注意】
应根据电厂交流电的情况选择隔离
变压器合理的输出分接头。
3. 监控系统供电
• 交流电源 • 直流电源
2. 通讯接口
• 串行通讯接口,如RS-232C、RS-422、RS-485等接 口 • 现场总线,如Profibus、MB Plus等接口
2
• 网络接口,如Ethernet等
一、开关量输入(DI)
1. 使用说明 • 状态信号:合/分位置、运行/停止状态、等 • 报警信号:事故、故障、保护动作报警、等
【注意】通讯接口要隔离
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九、监控系统供电
1. 供电电源类型 • 上位机:单相交流电或三相交流电经过UPS供电 • LCU:单相交流电和直流电双供电,或双单相交流电供电
【注意】交流电和直流电有电压等级问题,如AC220V、AC120V和 DC220V、DC110V。
2. 双供电原理
AC220V输入
+KM RD1
-KM RD2
合控制 分控制
HC DL1
TC DL2
断路器控制回路简图
【注意】控制接点不考虑断弧,要求使用被控对象的位置辅助接点断弧 10
二、开关量输出(DO)
4. 输出处理 (2)输出信号类型 • 脉冲型和保持型 • 脉冲型输出脉宽要大于设备操作时间
1
1
0 脉冲型开出
0 保持型开出
BCD码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101
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七、 脉冲量输入
1. 使用说明
一般用于测量累加,如: • 电量累加 • 流量累加
RL RL
0V
三线制RTD测量
【注意】 (1)二线制测量时导线电阻对测量有影响,三线制可消除导线电阻的影响; (2)线路电阻只与导线长度有关,与温度关系不大,可通过偏差校正消除误差。
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四、温度量输入(TI)
(2) 电流环电路
RL A
RTD RL B RL C
XTR105
0.8mA
14 IR1 13 Vin+ 4 RG
【注意】一般按三相四线制接线,如现场是三相三线,可将3-4和8-10短接
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五、交流量采集
3. CT/PT介绍 (1)CT:电流互感器
工作原理类似于变压器,一次线圈串联在电路中。一、二次额定电 流之比称为额定互感比,一次线圈额定电流已标准化,二次线圈额定 电流统一为1A或5A。
CT正常工作时,二次线圈近于短路。在一次侧工作的情况下将二 次侧开路,二次线圈上将感应产生很高的尖顶波电势,其值可达数千 甚至上万伏。另外,由于磁感应作用,铁芯会强烈发热,造成铁芯和 线圈过热损坏。
【注意】现场接线和试验时,一定要确认CT不存在开路。更换或处理 交流量采集装置时,一定要将CT二次线圈短路。
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五、交流量采集
(2)PT:电压互感器 2种类型:电磁式电压互感器和电容式电压互感器 一/二次额定电压之比称为额定互感比,一次电压是电网的额定
电压,二次电压统一为100V(或100/√3)。 PT二次侧短路,短路电流将达到额定电流的几十倍,可能引起绝
2. 信号分类 • 中断开关量输入(II):也称SOE(Sequence Of Event)量,变位 要求记录时间和顺序 • 状态开关量输入(DI):只关心状态,不关心变位时间
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一、开关量输入(DI)
3. 工作原理
VCC
24V
24V
K
A
VCC A
K
0V
GND
负逻辑开入
0V
GND
正逻辑开入
• K断开,光隔不导通,A点电平为“高”,即为“1” • K接通,光隔导通,A点电平为“低”,即为“0”
3. 采集处理 • 电压采集(电流型信号转换成电压信号),A/D转 换 • 双线制差分输入,有效抑制信号线上的干扰
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三、模拟量输入(AI)
4. 变送器工作电源和接线
• 大多数变送器提供有源信号
• 部分非电量变送器(如压力、水位等)需要监控系统提供工作电源,
工作电源一般为DC24V
• 非电量变送器一般采用二线制接线,即工作电源和模拟信号输出共线
R3
那么:V=12/R*(RTD-R3+2RL)
RL
0V
二线制RTD测量
误差分析:
• 引线电阻RL对测量有影响,测量值比实际温度要高,但误差是固定的 • 引线选用1.5平方铜电缆,电缆阻值为11.4欧/公里,如电缆长为50m,则RL=0.57欧 • 如RTD电阻为PT100,则2.60℃/欧,2RL=1.14欧将引起2.96 ℃的测量误差
AC输入
隔离变压器
直流输入回路:
输出 J
经过继电器接点输入,起内外电路隔离作用
【注意】
DC输入
应根据电厂直流电的等级选择合适
J 直流继电器 J
的继电器或不同的接线方式。
交/直流双供电实现电路
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将电阻转换成电压,采集相应电压值。RTD采集常用电路 • 桥电路 • 电流环电路
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四、温度量输入(TI)
3. RTD测量原理及分析
(1)桥电路
+12V
二线制测量:
V
R1
R2
V=12(RTD/(RTD+2RL+R1)-R3/(R2+R3))
RL
如果:R1=R2=R,且R>>RTD和R>>R3
RTD
• 共阴输出
• 共阳输出
DO2/
共阴输出
DO2
DO1/源自文库VCC
COM
DO2/
共阳输出
【注意】晶体管输出外接继电器的电源和蓄流 二极管的方向对共阴/共阳输出有所不同
COM DO1 DO2
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二、开关量输出(DO)
4. 输出处理
(1)输出设备 • 为满足操作容量要求,外接控制继电器,通过继电器接点输出(双点输出) • 控制接点可根据需要使用开接点或闭接点 • 为提高接点断流容量,一般使用2对接点串接输出
A点的“0/1”反映接点K的“接通/断开”状

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一、开关量输入(DI)
4. 外部接线
• 单端输入 • 信号+公共端
24V
24V K1
K1 24V
DICOM
K2
0V
DICOM
K2
0V 0V
负逻辑输入:OV作为公共端;正逻辑输入:24V作为公共端
5
一、开关量输入(DI)
5. 信号处理
开入信号一般来自于继电器接点,动作瞬间不能可靠接触,出现抖动; 信号线上有干扰,都会造成错误信号或报警,因此对开入信号必须进行滤 波处理。
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四、温度量输入(TI)
三线制测量:
V=12((RL+RTD)/(RL+RTD+R1)-(RL+R3)/(RL+R3+R2)) 如果:R1=R2=R,且R>>RTD和R>>R3、R>>RL 那么:V=12/R*(RTD-R3)
误差分析:
引线电阻对测量的影响已给消除
+12V
V
R1
R2
RL
RTD R3
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