Лабораторная работа 2 Контроллер с аналоговыми и дискретными входами и дискретными выходами в системах контроля параметров режимов 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.

Общие сведения

Контроллеры с аналоговыми и дискретными входами и дискретными выходами могут использоваться в устройствах или системах, в которых информация о состоянии объекта контроля и управления может быть описана не только дискретными сигналами, но и сигналами в аналоговой форме. Источниками дискретных сигналов являются блок-контакты коммутационной аппаратуры. Источниками аналоговых сигналов могут быть первичные датчики температуры, давления, токов, напряжений, мощности и любых других физических параметров, конкретные значения которых могут быть востребованы в системе с большей точностью, чем знания о превышении или снижении контролируемого параметра за пределы "уставки". Типичными примерами устройств, использующих аналоговые сигналы, являются стрелочные приборы или индикаторы, анализаторы и входные преобразователи систем обработки данных.

В отличие от дискретных сигналов аналоговые сигналы могут принимать бесконечное множество значений в диапазоне от минимального до максимального предела изменений. Этот диапазон должен быть согласован со значениями допустимых напряжений на входах контроллера. Для этого используют промежуточные устройства согласования уровней (нормализаторы). Дальнейший путь прохождения входных аналоговых сигналов по системе предварительной обработки связан с коммутацией и аналого-цифровым преобразованием. Полученный в результате код, пропорциональный величине входного сигнала, в дальнейшем используется в соответствии с программой алгоритма работы контроллера. Например, теперь его можно сравнить с "уставкой", хранящейся в памяти контроллера в цифровом виде, которую можно изменять в процессе работы контроллера по программе или по командам от систем верхнего уровня.

Выходные сигналы контроллера используются в качестве управляющих для включения и отключения коммутационной аппаратуры (реле, контакторов), а также для светоиндикации или передачи данных в системы высокого уровня.

Простыми примерами использования подобных контроллеров являются контрольно-измерительные системы с программируемой пороговой сигнализацией по режимным параметрам энергообъектов. Более сложными являются системы защитной автоматики в электроустановках и на энергообъектах с вычислением значений режимных параметров и параметров качества электроэнергии на основании измеренных мгновенных значений токов и напряжений. В таких системах удается значительно сократить перечень и номенклатуру первичных преобразователей, но только за счет усложнения алгоритмов и повышения скорости обработки данных. Поэтому контроллеры, пригодные для использования в подобных системах, должны отвечать повышенным требованиям не только по составу и структуре встроенных устройств, но и по быстродействию, объему памяти программ и данных. Для связи с системами верхнего уровня предусматривается наличие средств обмена данными по последовательным каналам.

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.