Лабораторная работа 1 Контроллер с дискретными входами и выходами в системах защитной автоматики энергообъектов

Цель работы: знакомство с конструкцией, составом и схемой контроллера; знакомство с технологией программирования контроллера; экспериментальная проверка функционирования контроллера в составе электроустановки и определение характеристик системы защитной автоматики.

Общие сведения

Контроллеры с дискретными входами и выходами могут использоваться в устройствах или системах, в которых различные состояния объекта контроля и управления полностью могут быть представлены лишь дискретными сигналами. Такими сигналами являются сигналы от контактных групп реле, контакторов, датчиков положения, конечных выключателей, датчиков уровней и тому подобных устройств, когда имеет значение, в каком из двух возможных состояний находится цепь: "замкнуто" или "разомкнуто".

Таким образом, дискретные сигналы могут принимать только одно из двух допустимых логических значений 0 или 1. В реальных системах этому, как правило, соответствуют определенные значения токов и напряжений на зажимах и клеммах устройств, используемых в качестве датчиков и исполнительных органов. В качестве оперативного напряжения в системах энергетики могут приниматься следующие уровни: 220, 100…110, 48, 24 и 5 В постоянного тока.

Микросхемы контроллеров, как правило, способны работать с сигналами уровня 5 В, поэтому используются переходные устройства, называемые преобразователями уровней. Для обеспечения безопасности обслуживания и устранения взаимного гальванического влияния все устройства связи с объектом должны быть гальванически развязаны. Для дискретных сигналов гальваническую развязку обеспечивают промежуточные реле (электромеханические, электромагнитные – герконы) или оптопары (оптроны, "твердотельные" – полупроводниковые реле).

Переходы системы или объекта из одного состояния к другому сопровождаются изменением уровней сигналов, поступающих на входы контроллера. Различные сочетания состояний входов распознаются и обрабатываются контроллером в соответствии с требуемым алгоритмом, реализуемым с помощью программ обработки. Результаты обработки выводятся в виде выходных дискретных сигналов и поступают в цепи управления включением и отключением коммутационной аппаратуры (реле, контакторов), а также световой и звуковой сигнализации. Параллельно основному процессу информация может передаваться и в систему верхнего уровня.

Простыми примерами использования подобных контроллеров являются системы типа пожарной, охранной и предупредительной сигнализации.

Более сложными являются системы защитной автоматики в электроустановках и на энергообъектах. В таких системах выявляются отклонения значений контролируемых параметров за допустимые пределы. Пороговые значения, или "уставки", датчиков определяются заранее, исходя из допустимых условий функционирования объекта, и выставляются перед началом работы системы.

Контроллеры различаются как по количеству входных и выходных сигналов, так и по техническим характеристикам, связанным с уровнями напряжений и мощности входных и выходных сигналов, быстродействием, объемом памяти программ и данных, возможностью и удобством перепрограммирования, наличием или отсутствием индикаторов и пультов управления. В составе электроэнергетических систем контроллеры применяются, как правило, в сочетании с промежуточными преобразователями входных и выходных сигналов, в зависимости от схемы конкретного объекта и технических характеристик контроллера.