2022年度电气自动化毕业论文

下面是小编为大家整理的2022年度电气自动化毕业论文,供大家参考。希望对大家写作有帮助!

电气自动化毕业论文5篇

第1篇: 电气自动化毕业论文

题 目：

专 业：

学 号：

姓 名：

指导教师：

学习中心：

Xxxxxxxx学校

2011年 9月 1 日

院系 专 业

年级 学 号 姓 名

学习中心 指导教师

题目

指导教师

评 语

是否同意答辩 过程分(满分20)

指导教师 (签章)

评 阅 人

评 语

评 阅 人 (签章)

成 绩

答辩组组长 (签章)

年 月 日

毕 业 论 文 任 务 书

班 级 学生姓名 学 号

开题日期：
年 月 日 完成日期：
年 月 日

题 目 工程设计

题目类型：工程设计 技术专题研究 理论研究 软硬件产品开发

一、设计任务及要求

通过对修建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对符合资料得分析，安全，经济及可靠方面考虑 ，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电源的主接线，然后又通过负荷计算机供电范围确定了主变压器台数，容量及型号同事也确定了站用变的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流计短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计

二、应完成的硬件或软件实验

三、应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）

四、指导教师提供的设计资料

五、要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）

六、 设计进度安排

第一部分　　 （ 周）

第二部分　 （ 周）

第三部分　 （ 周）

评阅或答辩 （ 周）

指导教师：
年 月 日

学院审查意见：

审 批 人：
年 月 日

诚信承诺

一、本论文是本人独立完成；

二、本论文没有任何抄袭行为；

三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消
本人答辩（评阅）资格。

　　　　　　　　　　　　　　　承诺人（钢笔填写）：

年　　月　　日

目 录

摘 要

本文首先从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。

关键词：
变电站;变压器;接线

概 述

1、待设计变电所地位及作用

按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区域新建1座中型110kV变电站。该变电站建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。

北

110kV出线2回

35kV出线4回

10kV线路12回

2、变电站负荷情况及所址概况

本变电站的电压等级为110/35/10。变电站由两个系统供电，系统S1为600MVA，容抗为0.38, 系统S2为800MVA，容抗为0.45.线路1为30KM, 线路2为20KM, 线路3为25KM。

该地区自然条件：当地年最高气温 40摄氏度，年最底气温- 30摄氏度，年平均气温 18摄氏度，最热月平均最高温度35摄氏度，最热月平均地下温度 摄氏度。

当地海拔高度〈1000米；
风向东，风势30m/s。

本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电站一次部分设计。

第一章 电气主接线设计

电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要组成部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、继点保护的拟订有较大影响。因此必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。

1 、运行的可靠

断路器检修时是否影响供电；
设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

2 、具有一定的灵活性

主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

3 、操作应尽可能简单、方便

主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

4 、经济上合理

主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。

5应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。

变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。

1.1 110kV电气主接线

由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。110kV出线两回，因此有两个方案可供选择：单母线接线；
单母线分段接线。

方案I：采用单母线接线

优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。

方案II：采用单母线分段接线

优点：

1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。此次设计110kV出线为2回。

在技术上（可靠性、灵活性）第Ⅱ种方案明显合理，在经济上则方案Ⅰ占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性，也为了方便以后线路的扩建。经综合分析，决定选第Ⅱ种方案单母线接线为设计的最终方案。

1.2 35kV电气主接线

电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线接线，也可采用单母线分段接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线接线，也可采用单母线分段接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV～60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为2～3天。）所以，35kV～60kV采用单母线分段接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。

据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。

方案I：采用单母线接线

优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的35-63KV配电装置的出线回路数不超过3回。

方案II：采用单母线分段接线

优点：

1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：35-63KV配电装置的出线回路数为4-8回时。此次设计35kV出线为2×2回。

经过以上论证，决定采用单母线分段接线。

1.3 10kV电气主接线

6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。10kV主接线设计：主要考虑为变电站周围地区供电。

方案I：采用单母线接线

优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回。

方案II：采用单母线分段接线

优点：

1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数为6回及以上时。此次设计10kV线路出线为2×6回。

经过以上论证，决定采用单母线分段接线。

1.4 站用电接线

一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。

上述两种方案如图1.7及图1.8所示。

图1.7单母线分段接线

图1.8单母线接线

对图1.7及图1.8所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表1-4。

表1-4 主接线方案比较

经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案Ⅰ。

第二章 负荷计算及变压器选择

2.1 负荷计算

要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kVφ负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。

由公式 （2-1）

式中 ——某电压等级的计算负荷

——同时系数（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）

а%——该电压等级电网的线损率，一般取5%

P、cos——各用户的负荷和功率因数

2.1.1 站用负荷计算

S站=0.85×(91.5/0.85)×(1+5%)

=96.075KVA

≈0.096MVA

2.1.2 10kV负荷计算

S10KV=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)×0.85+3/9×4]

×(1+5%)

=38.675WVA

2.1.3 35kV负荷计算

S35KV=0.9×[(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]×(1+5%)

=27.448MVA

2.1.4 110kV负荷计算

S110KV=0.9×(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) ×(1+5%)+ S站

=68.398+0.096=68.494MVA

2.2 主变台数、容量和型式的确定

2.2.1变电所主变压器台数的确定

主变台数确定的要求：

1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。

2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。

2.2.2变电所主变压器容量的确定

主变压器容量确定的要求：

1.主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。

2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。

3、由于此站出线较少故选两台20MVA的主变压器就满足负荷需求。

2.2.3 变电站主变压器型式的选择

具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；
35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。

故主变参数如下：

2.3 站用变台数、容量和型式的确定

2.3.1站用变台数的确定

对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。

2.3.2站用变容量的确定

站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。

S站=40/(1-10%)

=44.45KVA

2.3.3 站用变型式的选择

考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。

故站用变参数如下：

因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。

根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。

《电力工程电力设计手册》规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。

第三章 最大持续工作电流节短路计算

3.1 各回路最大持续工作电流

根据公式 = （3-1）

式中 ---- 所统计各电压侧负荷容量

---- 各电压等级额定电压

---- 最大持续工作电流

=

=/

则：10kV =38.675MVA/×10KV

=2.232KA

35kV =27.448 MVA/×35KV

=1.58KA

110kV =68.494 MVA/×110KV

=3.954 KA

3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果

短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。

短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有４个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV电抗器母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。

计算结果:(计算过程见附录Ⅰ)

当K1点断路时:

=5.58KA =14.2 =8.43 =1111.4

当K2点断路时:

=1.85KA =4.7 =2.8 =120.2

当K3点断路时:

=38KA =96.7 =57.4 =691

当K4点断路时:

=1000KA =2542 =1510 =692.8

第四章 主要电气设备选择

由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。

电气设备选择的一般原则为：

1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。

2.应满足安装地点和当地环境条件校核。

3.应力求技术先进和经济合理。

4.同类设备应尽量减少品种。

5.与整个工程的建设标准协调一致。

6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。

技术条件：

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。

1.电压

选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，Umax>Ug

2.电流

选用的电器额定电流Ie不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ，即Ie>Ig

校验的一般原则：

1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。

2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。

3.短路的热稳定条件

Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）

It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）

T——设备允许通过的热稳定电流时间（s）

校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算

t=td+tkd式中td ——继电保护装置动作时间内（S）

tkd——断路的全分闸时间（s）

4.动稳定校验

电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：

上式中 ——短路冲击电流幅值及其有效值

——允许通过动稳定电流的幅值和有效值

5.绝缘水平：

在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。

由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。

高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。

4.1 高压断路器的选择

高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。

型式选择：

本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。

选择断路器时应满足以下基本要求：

1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。

2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。

3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。

3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。

考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知

4.2 隔离开关的选择

隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。

选择隔离开关时应满足以下基本要求：

1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。

2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。

3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。

4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。

5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。

6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。

又根据最大持续工作电流及短路电流得知

4.3 各级电压母线的选择

选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：

、选择母线的材料，结构和排列方式；

、选择母线截面的大小；

、检验母线短路时的热稳定和动稳定；

、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；

、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。

110kV母线一般采用软导体型式。指导书中已将导线形式告诉为LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。

根据设计要求， 35KV母线应选硬导体为宜。LGJ—185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。

本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ—150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。

4.4 绝缘子和穿墙套管的选择

在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。

选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。

穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，6～35KV为瓷绝缘，60～220KV为油浸纸绝缘电容式。

4.5电流互感器的配置和选择

一.参数选择

1.技术条件

（1）正常工作条件——一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，

（2）短路稳定性——动稳定倍数，热稳定倍数

（3）承受过电压能力——绝缘水平，泄露比

2.环境条件

环境温度，最大风速，相对湿度。

二.型式选择

35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。

35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。

110KV侧CT的选择

根据《设计手册》35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用L(C)系列。

出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。

当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。

根据>

〉

选择型号为LCWB6-110W型

35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ--35系列CT

4.6 电压互感器的配置和选择

一.参数选择

1.技术条件

(1)正常工作条件——一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷

(2)承受过电压能力——绝缘水平，泄露比距。

二.环境条件

环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。

三.型式选择

1.6～20kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。

2.35～110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。

110kV侧PT的选择

《电力工程电气设计手册》248页，35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。

35KV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。

准确度为:

电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用 YDR-110 型电容式电压互感器。

35kV母线PT选择：

35--11KV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。

选四台单相带接地保护油浸式TDJJ--35型PT选用户内式

准确度测量

准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.5级。

PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。

4.7 各主要电气设备选择结果一览表

附录:Ⅰ 短路电流计算书

0.4KV

35KV K2

10KV

K2 K3

110KV K1

等效电路图

查表知

LGJQ-150 X*=0.1989/KM

选基准: =100MVA =

0.4KV

9 K4

35KV

4 5

1 2 K3

K2 3 6 10KV

K1 110KV

7 8

10 11

等效电路图

当K1点断路时:

Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=6 % Us(1-2)%=17%

X1= X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.215

X2= X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125

X6= X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=0

Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95= X7‖ X8

X10=0.38×/600=7.7

X11=0.45×/800=6.8

X9=4%/100×100/0.22=0.18

X12=0.1075

X13=0.0625

X14=0

(a)

X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56

(b) (c)

X= X12‖(X13+ X9)‖X15=0.09

=1/ X=11.1

短路电流有名值:

==5.58KA

冲击电流:

=×1.8×5.58=14.2

最大电流有效值:

=15.58×1.51=8.43

短路容量:

=×5.58×115=1111.4

K2点短路时:

X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56

` (d) (e) (f)

X17= X15‖(X9+ X13)=0.72

X= X12+ X17=0.83

=1/ X=1/0.83=1.2

短路电流有名值:

==1.85KA

冲击电流:

=×1.8×1.85=4.7

最大电流有效值:

=1.85×1.51=2.8

短路容量:

=×1.85×37.5=120.2

K3点短路时:

X18=X14 +X15=6.56

X19= X12‖X18=0.106

(g)

(h)(i)

X= (X19+ X13) ‖X9=0.145

=1/ X=1/0.145=6.9

短路电流有名值:

==38KA

冲击电流:

=×1.8×38=96.7

最大电流有效值:

=38×1.51=57.4

短路容量:

=×38×10.5=691

K4点短路时:

X18=X14 +X15=6.56

X19= X12‖X18=0.106

(j)

(k)(l)

X= (X19+ X13) ‖X9=0.145

=1/ X=1/0.145=6.9

短路电流有名值:

==1000KA

冲击电流:

=×1.8×1000=2545

最大电流有效值:

=1000×1.51=1510

短路容量:

=×1000×0.4=692.8

附录Ⅱ 主接线图

总 结

毕业设计是学生综合利用已学知识解决实际问题，培养学生实践能力、创新能力和科研能力的重要实践环节。我非常重视这一过程，对上报题目、选题、开题、设计、等各个环节进行全面的质量监控，才能确保毕业设计的质量。对于学校电气专业毕业设计实施了一系列措施，卓有成效。

毕业设计是我们作为学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、在提高的过程，这一过程对学生的学习能力和独立思考及工作能力也是一种培养，同时毕业设计的水平也反映了大学教育的综合水平，因此学校十分重视毕业设计这一环节，加强了对毕业设计工作的指导和动员教育。在大学的学习过程中，毕业设计室一个重要的环节，是我们步入社会参与实际工作的一次极好的演示，也是对我们自学能力的解决问题能力的一次考验，是学校生活与社会生活间的过渡。在完成毕业设计的时候。我把毕业和实际工作有机的结合起来，实践与理论相结合，这一更有利于自己能力的提高。

致 谢

在老师的指导下,经过近一个月的努力，110KV变电站一次设备设计终于完成了，在此我对老师给予的帮助表示衷心的感谢,并且感谢给予我帮助的同学们。

在毕业设计过程中，老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固.

参考文献

[1] 戈东方 电力工程电气设计手册 水利电力出版社

[2] 毛力夫 发电厂变电站电气设备 中国电力出版社

[3] 范锡普 发电厂电气部分 中国电力出版社

[4] 谢承鑫、王力昌 工厂电气设备手册 水利电力出版社

第2篇: 电气自动化毕业论文

西安航空学院

毕业设计

题目：
PLC交通灯设计论

姓 名

专 业

学 号

指导教师

目 录

摘要

前言

第一章 PLC的基础知识

1.1 PLC的概述

1.2 PLC的定义

第二章、交通信号灯控制的实现

2.1十字路口交通信号灯控制的实际情况

2.2十字路口交通信号灯的路况画出模拟图

2.3结合十字路口交通信号的灯的路况模拟控制实验

第三章、PLC对交通信号灯的控制

3.1交通灯PLC 自动控制

3.2PLC 输入、输出图（画出）

3.3状态图

3.4 指令表

参考文献

心得体会

摘要

近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。

同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，仅PLC方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。

第一章PLC的基础知识

1.1 PLC的概述

可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，将计算机技术、自动控制技术、通讯技术融为一体的一种专门为适应恶劣的工业环境下而设计的工业控制装置，涉及到很多自动控制、电器方面的知识。经过30多年的发展，在工业生产中获得极其广泛的应用。目前，可编程控制器成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。

1.2 PLC的定义

可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC

PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association） 经过四年的调查工作，于1984 年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC 作了如下定义
“PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC 之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”
以后国际电工委员会（IEC）又先后颁布了PLC 标准的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月通过了对它的定义：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定 时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”
总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。

第二章、交通信号灯控制的实现

2.1、十字路口交通信号灯控制的实际情况

（1）南北方向绿灯和东西方向的绿灯不能同时亮；
如果同时亮，则应自动立即关闭信号灯系统，并立即发出报警信号。

（2）系统工作后，首先南北红灯亮并维持25s；
与此同时，东西绿灯亮，并维持20s时间，到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭。

（3）在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮并维持2s，然后东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮。

（4）东西红灯亮并维持30s；
与此同时，南北绿灯亮并维持25s；
然后，南北绿灯闪亮3s后熄灭。

（5）南北绿灯熄灭时，南北黄灯亮维持2s后熄灭；
同时南北红灯亮，东西绿灯亮。至此，结束一个工作循环。

2.2十字路口交通信号灯的路况画出模拟图

2.3结合十字路口交通信号的灯的路况模拟控制实验

在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，分别为：

禁止通行灯 （亮时为红色）

准备禁止通行灯 （亮时为黄色）

直通灯 （亮时为绿色）

另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为：

禁止通行灯 （亮时为红色）

直通灯 （亮时为绿色）

结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下：

当交通灯系统启动开关接通时，南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯 10S，绿灯闪亮2S（亮0.1 灭0.1）,黄灯2S和红灯14S。当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。除此之外另设两个功能，使用10个脉冲开关。实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。其中8个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过马路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主干道红灯闪亮，延迟10秒恢复原来的控制系统。南北向脉冲开关对应东西向功能相同，另外两个脉冲开可以控制车流量，当东西向主干道等待车量较多的时候，按下东西向控制脉冲开关，东西向主干道延长绿灯点亮时间到15秒。东西向行人道绿灯也要对应延长。南北向脉冲开关对应东西向功能相同。

第三章、PLC对交通信号灯的控制

3.1 交通灯PLC 自动控制

行向；

红色 30 秒绿色 20 秒绿闪 5 秒黄色 5 秒

要求：
绿色 20 秒绿闪 5 秒黄色 5 秒红色 30 秒

一、行向红灯亮 30 秒，绿灯亮20 秒，绿灯闪5 秒（周期1 秒），黄灯亮5 秒。

二、列向红灯亮 30 秒，绿灯亮20 秒，绿灯闪5 秒（周期1 秒），黄灯亮5 秒。

三、模拟屏显示：行向 Y0-----红灯 Y1-----绿灯 Y2-----黄灯。

列向 Y3-----红灯 Y4-----绿灯 Y5-----黄灯。

四、手动控制时，行、列均黄灯闪烁（周期 1 秒）。

（1）I/O 输入、输出分配

Y0-----行向红灯

X0-----起动 Y1-----行向绿灯

Y2-----行向黄灯

X1-----停止 Y3-----列向红灯

Y4-----列向绿灯

X2-----手动/自动 Y2-----列向黄灯

3.2 PLC 输入、输出图（画出）

3.3状态图

3.4 指令表

LD M8000

SET S0

STL S0

LD X1

OR M0

LD X2

PLS M0

ANI T21

OUT T20 K5

AND T20

OUT T21

OUT Y2

OUT Y5

ZRST CO C1

ZRST Y0 Y5

ZRST S20 S34

LD X0

ANI X1

SET S20

SET S30

STL S20

OUT Y0

OUT T0 K300

LD T0

SET S21

STL S21

OUT Y1

OUT T1 K200

LD T1

SET S22

STL S22

OUT T2 K5

LD T2

SET S23

STL S23

OUT C0 K5

OUT Y1

OUT T3 K5

LD T3

ANI C0

RST C0

OUT S22

LD T3

AND C0

SET S24

STL S24

OUT Y2

OUT T4 K50

LD T4

OUT S20

STL S30

OUT Y4

OUT T10 K200

LD T10

SET S31

STL S31

OUT T11 K5

LD T11

SET S32

STL S32

OUT C1 K5

OUT Y4

OUT T12 K5

LD T12

SET S33

STL S33

RST C1

OUT Y5

OUT T13 K50

LD T13

SET S34

STL S34

OUT Y3

OUT T14 K300

LD T14

OUT S30

RET

END

参考文献：

1. 廖常初主编. PLC基础及应用 . 北京：机械工业出版社， 2004

2. 廖常初主编. PLC基础及应用.北京：机械工业出版社，2002

3. 廖常初.PLC梯形图的顺序控制设计法.电工技术杂志，2001

4. 朱献清 编著.物业供用电.北京.机械工业出版社.2003

心得体会：

通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。

毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；
是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。

李天宇

过控1308班

第3篇: 电气自动化毕业论文

黑龙江农业职业技术学院

毕　业　设 计　

PLC在工业自动化中的应用及发展

系　　别：
机电工程学院

专业班级：
电气自动化（B3）09-1

学生学号：
xxxxxxxxxx

学生姓名：
xxx

指导教师：
xxx

2012年3月15日

标题、摘要、关键词 4

前言 4

第一章 可编程序控制器概述（PLC） 5

1.1 PLC的定义 5

1.2 PLC的产生 5

1.3 PLC的结构及分类 6

1.4 PLC的工作原理 7

1.5 PLC编程 9

第二章 PLC的现状 11

2.1 PLC的来源 11

2.2 典型的PLC产品 12

2.3 PLC在我国的应用 12

2.4 PLC发展的重点 13

第三章 PLC技术的应用 15

3.1 PLC 工业自动化应用 15

3.2 PLC应用中需要注意的问题——工作环境和抗干扰 17

第四章 PLC实际应用举例 18

4.1 接触器联锁正反转控制使用PLC控制 18

4.2 复合联锁正反转能耗制动使用PLC控制 20

4.3 断电延时型星角降压启动能耗制动控制使用PLC控制 22

第五章 PLC的发展趋势和前景 23

5.1 PLC在工业领域应用的发展趋势 23

5.2 PLC的前景 24

参考文献 29

PLC在工业自动化中的应用及发展

电气自动化 (B3)09-1班 xxx

摘要：在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的启停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，而PLC技术是解决上述问题的最有效、最便捷的工具，因此PLC在工业控制领域得到了广泛的应用。

关键词：可编程序控制器（PLC）；

控制；

自动化；

发展；

应用

前言

一直以来，可编程序控制器简称PLC在工业自动化控制方面发挥着巨大作用，为各种各样的自动化控制设备提供了广泛、可靠的控制应用。PLC主要能够为自动化控制应用提供安个可靠和比较完善的解决方案，适合当前自动化工业企业的需要。随着计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域有了翻天覆地的变化，而PLC不断地采用新技术以及增强系统的开放性，在工业自动化领域中的应用范围不断扩大。PLC将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备，其具有可靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维修方便等诸多优点。随着技术的进步，其控制功能由简单的逻辑控制、顺序控制发展为复杂的连续控制和过程控制，成为自动化领域的三大技术支柱。特别是在机器人、CAD/CAM方面有着广泛的应用，主要应用的技术领域有：顺序控制、过程控制、位置控制、生产过程的监控和管理、结合网络技术等。把PC中的技术，如视窗操作系统和网络等向PLC领域融合、渗透和集成的技术称为PLC的商业技术。近年来PC在自动化中的应用领域也在扩大(如用计算机的CNC和DCS等)，把PC技术作为一种补充技术用于PLC中，集成起来，目的是嵌入应用，是软控制器，能实现实时延伸，它只用廉价的芯片组就可进行浮点运算。

第一章可编程序控制器概述

1.1 定义

可编程序控制器又称PLC

国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。

1.2 PLC的产生

在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国通用汽车公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller(PC)。

个人计算机(简称PC)发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。

上世纪80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

1.3 PLC的组成及分类

从结构上分，PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

分类：

1、小型PLC

小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。

2、中型PLC

中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256~1024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。

3、大型PLC

一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。

1.4 PLC的工作原理

最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：

(1)继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点(包括其常开或常闭触点)在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。

(2)PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。

扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

(1)输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

(2)用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；
或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；
或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；
相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

(3)输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

这两段程序执行的结果完全一样，但在PLC中执行的过程却不一样。程序1只用一次扫描周期，就可完成对%M4的刷新；

程序2要用四次扫描周期，才能完成对%M4的刷新。

这两个例子说明：同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，也可以看到：采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。

一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。

它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。

PLC的I/O响应时间

为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。

为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式(扫描技术)。

以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。

所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的I/O响应时间与最长的I/O响应时间。

1.5 PLC的编程

PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序(也就是逻辑控制)用来实现各种控制。

标准语言梯形图语言是最常用的一种语言，它有以下特点：

梯形图中接点(触点)只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。

梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。

内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。

PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。

1、认识梯形图和继电器控制原理图符号的区别：

继电器控制原理图中的元件符号，有常开触点、常闭触点和线圈，为了区别它们，在有关符号边上标注如KM、KA、KT等以示不同的器件，但其触头的数量是受到限制。而PLC梯形图中，也有常开、常闭触点，在其边上同样可标注X、Y、M、S、T、C以示不同的软器件。它最大的优点是：同一标记的触点在不同的梯级中，可以反复的出现。而继电器则无法达到这一目的。而线圈的使用是相同的，即不同的线圈只能出现一次。

2、编程元件的分类：

编程元件分为八大类，X为输入继电器、Y为输出继电器、M为辅助继电器、S为状态继电器、T为定时器、C为计数器、D为数据寄存器和指针(P、I、N)。关于各类元件的功用，各种版本的PLC书籍均有介绍，故在此不介绍，但一定要清楚各类元件的功能。

3、编程元件的指令由二部分组成：

如 LD(功能含意)X000(元件地址)，即 LD X000，LDI Y000......

4、熟识PLC基本指令：

LD(取)、LDI(取反)、OUT(输出)指令；
LD(取)、LDI(取反)以电工的说法前者是常开、后者为常闭。这二条指令最常用于每条电路的第一个触点(即左母线第一个触点)，当然它也可能在电路块与其它并联中的第一个触点中出现。

第二章 PLC的现状

2.1 PLC的来源

1、在制造工业(以改变几何形状和机械性能为特征)和过程工业(以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征)中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，使得电气控制功能实现的程序化，这就是第一代可编程序控制器，英文名字叫Programmable Controller(PC)。

2、随着电子技术和计算机技术的发生，PC的功能越来越强大，其概念和内涵也不断扩展。

3、上世纪80年代，个人计算机发展起来，也简称为PC，为了方便，也为了反映或可编程控制器的功能特点，美国A-B公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器Programmable Logic Controller(PLC)，并将“PLC”作为其产品的注册商标。现在，仍常常将PLC简称PC。　

4、上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.

5、近年，工业计算机技术(IPC)和现场总线技术(FCS)发展迅速，挤占了一部分PLC市场，PLC增长速度出现渐缓的趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。　

6、目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。　

2.2 典型的PLC产品

1、国外

施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum等；

罗克韦尔(A-B公司)，SLC、MicroLogix、Control Logix等；

西门子公司， SIMATIC S7-400/300/200系列；

GE公司，日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。

2、国内

PLC生产厂约30家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。

2.3 PLC在我国的应用

虽然我国在PLC生产方面非常弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。

在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别(但不绝对，国外分类有些区别)：

微型：
32 I/O

小型：
256 I/O

中型：1024 I/O

大型：4096 I/O

巨型：8192 I/O

在我国应用的PLC系统中，I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点~256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78%。

在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现八国联军的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美PLC在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。

我国的PLC供应渠道，主要有制造商、分销商(代理商)、系统集成商、OEM用户、最终用户。其中，大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。

2.4 PLC发展的重点

1、人机界面更加友好

PLC制造商纷纷通过收购或联合软件企业、或发展软件产业，大大提高了其软件水平，多数PLC品牌拥有与之相应的开发平台和组态软件，软件和硬件的结合，提高了系统的性能，同时，为用户的开发和维护降低了成本，使更易形成人机友好的控制系统，目前，PLC＋网络＋IPC＋CRT的模式被广泛应用。

2、网络通讯能力大大加强

PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础上，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展。如罗克韦尔A－B公司主推的三层网络结构体系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西门子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS网络等。

3、开放性和互操作性大大发展

PLC在发展过程中，各PLC制造商为了垄断和扩大各自市场，处于群雄割据的局面，各自发展自己的标准，兼容性很差，这给用户使用带来不便，并增加了维护成本。开放是发展的趋势，这已被各厂商所认识，形成了长时期妥协与竞争的过程，并且这一过程还在继续。开放的进程，可以从以下方面反映：

1)IEC形成了现场总线标准，这一标准包含8种标准，虽然有人说，多种标准就是没有标准，但必竟是一个经过困难的争论与妥协的成果。标准推出后，各厂商纷纷将自己的产品适应这些标准，或者开发与之相应的新产品。

2)IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3，它规定了指令表(IL)、梯形图(LD)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)、结构化文本(ST)五种编程语言。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件。虽然PLC开发上各工具仍不兼容，但基于这些标准的开发系统，使用户在应用过程中，可以较方便地适不同品牌的产品。

3)OPC基金会推出了OPC(OLE for Process Control)标准，这进一步增强了软硬件的互操作性，通过OPC一致性测试的产品，可以实现方便的和无缝隙数据交换。目前，多数PLC软件产品和相当一部分仪表、执行机构及其它设备具有了OPC功能。OPC与现场总线技术的结合，是未来控制系统向FCS技术发展的趋势。

4、PLC的功能进一步增强，应用范围越来越广泛。

PLC的网络能力、模拟量处理能力、运算速度、内存、复杂运算能力均大大增强，不再局限于逻辑控制的应用，而越来越应用于过程控制方面，有人统计，除石化过程等个别领域，PLC均有成功能应用，PLC在相当多的应用取代了昂贵的DCS，从而使原来PLC(顺序控制)＋DCS(过程控制)的模式变成PLC＋IPC模式。

5、工业以太网的发展对PLC有重要影响。

以太网应用非常广泛，与工业网络相比，其成本非常低，为此，人们致力于将以太网引进控制领域。目前的挑战在于1)硬件上如合适应工业恶劣环境；
2)通讯机制如何提高其可靠。以太网能否顺利进入工控领域，还存在争论。但以太网在工控系统的应用却日益增多，适应这一过程，各PLC厂商纷纷推出适应以太网的产品或中间产品

第三章 PLC技术的应用

3.1 PLC 工业自动化应用

自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类:

开关量的逻辑控制：这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等；
模拟量控制：在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制；
运动控制：PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合;过程控制:过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用；
数据处理：现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；
也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统；
通信及联网：PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

3.2 PLC应用中需要注意的问题——工作环境和抗干扰

温度

PLC要求环境温度在0~55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔；
开关柜上、下部应有通风的百叶窗，防止太阳光直接照射；
如果周围环境超过55℃，要安装电风扇强迫通风。

湿度

为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。

震动

应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

空气

避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，并安装空气净化装置。

电源

PLC供电电源为50Hz、220(1±10%)V的交流电，对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接LC滤波电路。FX系列PLC有直流24V输出接线端，该接线端可为输入传感器(如光电开关或接近开关)提供直流24V电源。当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。

PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设，以防止外界信号的干扰。

第四章 PLC实际应用举例

PLC在自动化控制领域占据着非常重要的地位，下面我们用几个常用的电路来举例，更好的了解PLC。

4.1　接触器联锁正反转控制使用PLC控制

本图中靠近母线一侧中的第一梯级和第二梯级中的X000、X001均为PLC外部按钮SB2、SB3按钮所控制的常开接点，一旦接到外部信号使相应的X000或X001闭合，通过串接于第一或第二梯级相应线路，使输出继电器Y000或Y001线圈中的一个闭合，由于输出继电器线圈的闭合，使并接于第一和第二梯级中的常开接点Y000或Y001中的一个闭合形成了自保关系。接于输出继电器外围相应接触器则带动电动机运行。停止则由外部的SB1按钮控制，使串接于第一和第二梯级中的常闭接点X002断开，不管是正转还是反转均能断电，从而使电动机停止运行。热保护则由外部的FR驱动，使串接于第一和第二梯级中的常闭接点X003断开使电动机停转。而串接于第一和第二梯级中的常闭接点Y001和Y000的作用，是保证在正转时反转回路被切断，同理反转时正转回路被切断使它们只能处于一种状态下运行，其实质是相互联锁的作用。这里特别要强调的是：由于PLC运行速度极快，在正反转控制状态下若没有必要的外围联锁，将会造成短路。如果只靠PLC内部的联锁是不行的。这一点一定要记住。而且在星角降压启动等必要的电路中均应考虑这一问题。

4.2 复合联锁正反转能耗制动使用PLC控制

本图为正反转能耗制动控制改为用PLC控制，其工作原理是：当按接于外部的正转按钮SB1驱动第一梯级X000常开接点闭合(而第二梯级中的X000常闭接点则同时断开，切断可能运行中的反转功能，起了互锁作用)，通过串接于其后的X002、X001、Y001、Y002各接点的常闭，接通了Y000输出继电器线圈使其闭合，由于Y000线圈的闭合，导至第一梯级的并接于母线侧的Y000常开接点闭合，形成了Y000的自保(同时串接于第二梯级的，Y000常闭接点断开，保证了在正转的情况下不允许反转，起了互锁的作用)。由于Y000的闭合，接通了正转接触器，带动电动机工作。第二梯级的工作则与第一梯级相似：即按外部反转按钮SB2，驱动第二梯级X001常开接点闭合(而第一梯级中的X001常闭接点则同时断开，切断可能运行中的正转功能，起了互锁作用)，通过串接于其后的X002、X000、Y000、Y002各接点的常闭，接通了Y001输出继电器线圈使其闭合，由于Y001线圈的闭合，导至第二梯级的并接于母线侧的Y001常开接点闭合形成了自保(同时串接于第一梯级的Y001常闭接点断开，保证了在反转的情况下不允许正转，起了互锁的作用)。由于Y001的闭合，接通了反转接触器，带动电动机工作。若要停止，则按外部按钮SB3驱动了第三梯级的X002常开接点的闭合(同时第一梯级和第二梯级的X002常闭接点断开，切断了正转或反转的工作。)通过定时器T0的常闭接点，接通了输出继电器线圈Y002和定时器T0线圈，由于Y002的接通，其并接于第三梯级母线一侧的常开接点Y002闭合，形成了Y002线圈的自保(在这同时串接于第一梯级和第二梯级的Y002的常闭接点断开，再次可靠切断了正转或反转)，从而Y002接通了外接接触器KM3，而KM3则向电动机送入了直流电进行能耗制动。上述的定时器与Y002是同时闭合，定时器在闭合的瞬间即开始计时，本定时器计时时间为4S(计算方法：T0的单位时间为100ms，而K值设定为40则：100×40＝4000ms 1S＝1000ms)，4S时间一到，串接于第三梯级的常闭接点T0断开，运行则停止。本梯形图没设置热继电器，可在第一、第二梯级的Y000和Y001的线圈前端设置常闭接点X003，外部则接FR的常开接点。同理这线路由于是正反转线路，在其外部应考虑进行必要的接触器辅助接点的联锁。

4.3 断电延时型星角降压启动能耗制动控制使用PLC控制

PLC没有断电延时型定时器，只有通电延时型定时器。本梯形图的工作原理：当外接启动按钮SB2按下，驱动第一梯级X000的常开接点闭合，通过串接其后的X001、T1、T0、Y002的常闭接点，接通输出继电器，由于Y000线圈的闭合，促使第一梯级第一支路中的并联常开触点闭合形成Y000线圈自保，至使Y000驱动的接触器KM3闭合将电动机绕组接成星形。在这同时，第二梯级中的左母线一侧的常开触点Y000闭合，通过串接其后的X001、Y003的常闭接点接通了输出继电器Y001和另一支路经Y002常闭接点相串的定时器线圈T0(K值为40)。由于Y001线圈的闭合使与本支路相并的母线一侧Y001闭合形成了Y001线圈自保。由于Y001线圈的闭合，接于Y001后的外部接触器KM1闭合，电动机处于星接启动状态。在Y001闭合的同时定时器T0也已开始计时，4S后定时器T0常闭接点，在第一梯级中切断了输出继电器Y000线圈，解除了星接。而在这同时，第三梯级中左母线一侧的T0 常开接点闭合，通过串接其后的X001、Y000的常闭接点，接通了输出继电器Y002。由于Y002的接通，并接于左母线一侧的Y002闭合，使Y002线圈形成自保。Y002线圈后所接的接触器KM2接通，完成了星角转换，使电动机进入了角接状态。第一梯级中与第三梯级中所串接的Y002和Y001常闭接点实质是星与角的互锁。停止按外接停止按钮SB1，从梯形图中可以看出由SB1驱动的第一梯级、第二梯级和第三梯级均串接了X001的常闭触点，其目的是让电动机在任一运行状态，均能可靠停止。而在第四梯级X001接的是常开触点，其一旦闭合，通过串接其后的定时器常闭接点，接通了输出继电器Y003线圈和定时器T1线圈，由于Y003线圈的闭合，其并接于第一梯级第二支路中的Y003常开接点接通了Y000线圈，驱动KM3闭合，使电动机的处于星接状态，以提供直流通道。在线圈Y003闭合后，驱动了外接接触器KM4在电动机停止交流供电的情况下向电动机提供直流电进行能耗制动。定时器线圈T1是与线圈Y003同时获电，并开始计时，计时时间一到，串接于第一梯级与第四梯级的常闭接点断开，使电动机完成了停车与制动的过程。外部接触器接线时，应考虑接触器间的互相联锁以防短路。另本梯形图没设置热保护。

第五章PLC的发展趋势和前景

5.1 PLC在工业领域应用的发展趋势

工业自动化生产线的首要目标是保证产品质量，生产过程不可能进行过多的人工干预，产品质量的保证只能依赖在线质量检测设备和仪器，监视产品质量参数，为控制器提供准确的测量值和检测状态。长期以来PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。

在企业方面，国内企业经过多年的努力，工业过程控制经过继电器控制，PLC控制、集中监控，到现在的工业现场总线控制技术和管控一体化控制系统，为国内企业自动化、信息化打下了良好的基础。如今，工业企业现代化改造的方向是全而实现企业的自动化向信息化方向发展，现代工业企业自动化的特征是自动控制技术、物流技术、信息技术的综合应用。为了满足企业提出的提质降耗、精细加工、小批多品、开发新品、管理控制结合的新需求，企业自动控制技术的发展趋势向着网络化、智能化、数字化发展，并且向实时在线质量检测、实时数据自动采集、设计调试手段和工具、故障自诊断技术、数据自动管理等一系列先进技术发展。

5.2 　PLC的前景

前景一：PLC将会成为过程控制领域内的日用品

仅仅从PLC系统价格正在逐渐降低的理由进行推理，尤其在低端应用方面，PLC将会成为这一领域的日用品。由于PLC系统最小模件单元的价格也只不过100美元，甚至更低，即使这些模件出现故障，工业用户从心理上已经感觉不到是否还值得重新修理。许多工业用户直接采取了抛弃出现故障的模件，进而换上一块新模件的处理方式，因为重新修理这样的故障模件也许会花费同样甚至更多的费用。

相反，我们不要被低价格所愚弄。一些小型甚至超小型PLC系统已经向工业用户提供了模拟量I/O、PID控制回路、通信接口，甚至与企业网络系统相连接的现场总线。具有14个通道的I/O和4个PID控制回路的PLC系统，其价格才99美元，这种产品非常适合小系统控制应用的需要。

一些PLC供应商依托强大的应用市场继续发展小型PLC产品，甚至大量的工业用户已经将其看作是低端应用市场上的日用品。PLC供应商需要充分考虑的问题是他们不仅仅要供应硬件产品，还必须采取相应的措施为工业用户解决工程师可用的组态工具、故障诊断技术、网络通信能力以及除基本自动化硬件以外的附加软件包的适用性能。

Rockwell公司最近为其CompactLogix系列产品增加了一种新的CompactLogix5330控制器。该控制器能够与1769系列CompactI/O模件，不超过256个本地I/O测点，另外还为用户提供了256kb存储内存。CompactLogix使用了相同的能同时被ControlLogix、FlexLogix、SoftLogix和RSLogix5000共享的Logix控制引擎。

Automationdirect.com公司为其DL05型微型PLC也提供了个别新版本产品。D0-05DD-D包含了具备8通道DC输入和8通道DC输出的DL05CPU模件，采用了12/24VDC电源供电、具备6kb的存储器，可利用RLL/RLLPlus进行程序设计，还提供了一个RS-232程序和通信接口。它具有两种可组态并独立于CW/CCW的脉冲顺序输出或者步序，直接脉冲输出频率可以达到7kHz。此外，D0-05DR-D还提供了6通道继电器输出。

Siemens公司为其SIMATICS7-200系列产品推出了采用一种新类型CPU的微型PLC系统。新类型CPU为S7-226，该CPU为能够进一步连接到工业LAN系统或者诸如调制解调器、打印机、条形码阅读器等外围设备，相应增加了点到点接口（PPI）或者自由接口（连续ASCII）。

来自于GEFanuc自动化公司的一种新产品是VersaMaxCPUE05CPU模件。该模件的特点主要包括与Ethernet等的连接能力、更快的指令执行时间，以及更多的用户存储器支持。新增加的功能包括一个10Base-T连接、全双工通信接口，通过利用切换开关以便消除数据碰撞现象，并同步进行发送和接收数据信息；
它还提供了64kb用户可配置存储器，采用RS-232和RS-485接口进行通信连接；
具备本地操作员界面；
以及可选择与Ethernet、DeviceNet和Profibus现场总线连接。

Mitsubishi电子自动化公司已经推出了新一代Q系列PLC系统，程序设计采用了基于Windows编程软件工具。程序通过USB接口进行传输。其特点是能够支持Internet电子邮件、调制解调器和10/100Mb/sEthernet；
可以连接到DeviceNet、Profibus、CC-Link和NET/10；
每个CPU可以允许有不超过252个程序的同步运行；
另外，它的体积也是非常小的。

CTC公司为工业用户提供了一套2601自动化成套工具，该工具包括增强型2601控制器和基于Windows平台的QuickstepSE程序开发工具软件包，QuickstepSE是该公司用于2601控制器具有专利的程序设计语言，尤其能够满足需要数字控制和串行通信的小型应用项目的应用要求。为2601所编写的控制程序只要通过相应的转换就可以运行于其他2000系列CTC控制器上。

一种新的来自于IDEC公司的产品是MicroSmartPLC，在该PLC的CPU模件上提供了10、16或者24通道的I/O。其特点包括一个标准的电源供应电路、4通道高速计数器、一个RS-232接口和一个模拟量分压计。具有24通道I/O的CPU模件也能够与总计不超过88通道的I/O模件一起工作。

来自ifm电子技术公司，并具有一对AS-I现场总线的主控制器包括两个采用IEC61131-3标准编程以及依靠AS-I和RS-485通信的AC1011PLC。AC1011采用了单个控制器方式，其I/O允许不超过124通道输入和124通道输出；
而AC1012则采用了双控制器方式，其I/O通道数量是AC1011的两倍。

此外，许多PLC系统已经与操作员面板和其他HMI系统一起使用，在有些情况下，PLC的逻辑处理功能已经被直接集成到HMI软件中。

来自于B&R工业自动化公司的B&RPP21/41高级操作面板进一步结合了CompactPLC和HMI面板系统，并应用于集成低价格机械控制和操作员界面。它具备700kb的SRAM和1.2MB的FlashPROM存储器，采用了基于IEC61131-3标准的程序设计语言、ANSIC和B&R自动化Basic语言进行编程设计工作。模件单元包括16通道数字量I/O，所具备的6个可利用扩展插槽用于附加的数字量、模拟量通道扩展以及通信I/O模件。串行和CANbus接口也同样被包含在其中。

EXOR公司也已经通过将一个PLC和I/O模件嵌入到一个叫做HMIcontrol集成系统的方式来扩展其UniOP系列HMI操作面板，PLC模件完全与其所有UniOP产品兼容，并使用了相同的、基于Windows平台、用于所UniOP操作面板的组态软件包。

前景二：驾御现场设备级控制

随着通信技术的进一步发展，有可能利用通信系统将控制功能形成闭环过程控制，因为越来越多的控制计算机已经嵌入了I/O系统。

例如，Rockwell自动化公司所推出的DeviceLogix充分应用了模件技术，能够被完全集成到工厂底层现场过程控制设备中去，为现场设备级提供了低价格过程控制应用。DeviceLogix还提供了简单化独立过程控制应用特点和性能，诸如单个应用条件、事件侦测、报警管理和布尔逻辑运算等，减轻了具有较多控制任务的控制系统主控制器，甚至是最低级过程控制设备的负担。首先推出的过程控制产品是A-B公司的1792/1792D系列、ArmorBlockMaXumI/O系列、1791DCompactBlockI/O系列、1799嵌入式I/O系列，以及800EDeviceNet局部操作站和DeviceNet辅助软起动器系列。

Festo公司也已经将PLC技术嵌入到其气调节阀产品中。该公司新近推出的SB6产品在这一领域得到了很好的应用。另外，它提供了与A-B公司SLC-500相同的技术特点，通过便携和远程等增加了数字量的模拟量I/O系列模件通道。SB6还提供了一个兼容于DeviceNet的电子式节点，能够与DeviceNet数据采集器集成在一起，百且介于电子模件和气动模件之间，为各种应用功能提供了PLC逻辑控制。

VMIC公司同样也推出了增强型版本的DIN架装式IOMaxPC控制器，即VIOMAX-8450。现在该控制器已经采用了300MHz的MMX微处理器芯片，而且仍然采用基于IEC61131-3标准的IOWorks控制组态工具软件包进行编程设计。

前景三：替代嵌入式控制器

据相关调查报告显示，现在对于低端PLC市场的争夺仍在继续进行，这也进一步促进了PLC的发展。随着微型和超微型PLC技术的发展和数量的增长，它们已经开始进入到新的应用领域。

例如，微型PLC已经开始替嵌入式控制器的工作内容。像Omron公司已经察觉到这一技术发展的新动向，并逐渐计划将其产品应用于商业器具、饮料分发设备以及商业、工业等。这些行业之所以正在应用微型PLC，正是由于它具有卓越的灵活性、市场开发周期短、适应性强、竞争性的价格等一系列优点所至。

对于PLC或者嵌入式控制器的选择主要依赖于它们的体积大小，尤其是如果需要特殊功能时，嵌入式控制器的缺陷就逐渐显露出来了。尽管嵌入式控制器具有很低的价格，但其中仍然包含了质量控制、维修以及服务等方面的价格。

总结：

面对激烈市场竞争所带来的局面，plc只有紧紧把握市场运行的脉搏，充分结合自身的特点，面向世界经济的大潮，不断融入新技术、新方法，推陈出新。同时，随着PLC供应商的不断努力，所推出的新一代PLC将能够更加满足各种工业自动化控制应用的需要。

参考文献

[1] 李帅军.PLC在工业控制系统中的应用[J].科技创新，2004，9；

[2] 张宇驰.现场控制技术在工业企业中的应用[J].湖南工业职业技术学院学报,2005，3；

[3] 薛克贤.PLC在自动传送装置中的应用，2006，11；

[4] 周明宝等.电力电子技术.北京：机械工业出版社，1997.7；

[5] 王兆义.小型可编程序控制器实用技术. 北京:机械工业出版社，1997.9；

[6] 方大千等.变频器、软启动器及PLC实用技术问答.人民邮电出版社，2007.10；

第4篇: 电气自动化毕业论文

山 东 农 业 大 学

毕 业 论 文

论文题目：
单相相控整流电路的应用

专 业：
电气工程与自动化

层 次：
专升本

姓 名：
赵 亮

二0一三年 十一月二十日

标题、摘要、关键词…………………………………………2

前言……………………………………………………………3

第一章 原始资料分析 ………………………………………4

本所设计电压等级………………………………………4

电源负荷…………………………………………………4

第二章 电气主接线设计 ……………………………………5

主接线接线方式 ………………………………………5

电气主接线的选择 ……………………………………7

第三章 所用电的设计 ………………………………………9

所用电接线一般原则……………………………………9

所用变容量型式的确定…………………………………9

所用电接线方式确定……………………………………9

备用电源自动投入装置…………………………………9

第四章 短路电流计算………………………………………11

短路计算的目的 ……………………………………11

短路计算过程 …………………………………………11

第五章 继电保护配置………………………………………18

变电所母线保护配置 …………………………………18

变电所主变保护的配置 ………………………………18

第六章 防雷接地………………………………………… 19

避雷器的选择 …………………………………………19

变电所的进线段保护 ………………………………20

接地装置的设计 ……………………………………21

致谢…………………………………………………………24

参考文献 ……………………………………………………25

电气自动化110-35kv变电所设计

摘 要

变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；
为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备组成。

这次设计以110kV降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；
通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。

关键词: 变电所电气主接线；
短路电流计算；
一次设备；
防雷保护

前 言

本次设计题目为110KV变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。

此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成110kV变电所一次系统的设计。

第一章 原始资料分析

本所设计电压等级

根据设计任务本次设计的电压等级为：110/35KV

电源负荷地理位置情况

1、电源分析

与本所连接的系统电源共有3个，其中110KV两个，35KV一个。具体情况如下：

1）110KV系统变电所

该所电源容量(即110KV系统装机总容量)为200MVA(以火电为主)。在该所等电压母线上的短路容量为650MVA，该所与本所的距离为9KM。以一回路与本所连接。

2）110KV火电厂

该厂距离本所12KM，装有3台机组和两台主变，以一回线路与本所连接，该厂主接线简图如图：

图 110KV火电厂接线图

3）35KV系统变电所

该所距本所7.5KM.以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为250MVA.。

以上3个电源，在正常运行时，主要是由两个110KV级电源来供电给本所。35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。当3个电源中的某一电源出故障，不能供电给本所时，系统通过调整运行方式，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时35KV变点所可以按合理输送容量供电给本所。

2、负荷资料分析

1）35KV负荷

表 35KV负荷参数表

用户名称

容量（MW）

距离（KM）

备注

化工厂

15

Ⅰ类负荷

铝厂

13

Ⅰ类负荷

水厂

5

Ⅰ类负荷

注：35KV用户中，化工厂，铝厂有自备电源

2）10KV远期最大负荷

3）本变电所自用负荷约为60KVA；

4）一些负荷参数的取值：

负荷功率因数均取cosφ=，负荷同期率 Kt=，年最大负荷利用小时数Tmax＝4800小时/年，表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5%，各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。

第二章 电气主接线设计

电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。

主接线接线方式

2.1.1 单母线接线

优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。

适用范围：
35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；
110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。

2.1.2 单母线分段接线

优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：
35KV配电装置出线回路数为4-8回时；
110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。

单母分段带旁路母线

这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。

桥型接线

1、内桥形接线

优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。

缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；
桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；
出线断路器检修时，线路需较长时期停运。

适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

2、外桥形接线

优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。

缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。

适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。

双母线接线

优点：

1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；
一组母线故障时，能迅速恢复供电；
检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。

2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。

4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

缺点：

1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。

2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

适用范围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；
35KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；
110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。

双母线分段接线

双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。

电气主接线的选择

35kV电气主接线

根据资料显示,由于35KV的出线为4回，一类负荷较多，可以初步选择以下两种方案：

1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器，电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。

2）双母接线接线

表 35KV主接线方案比较

方案项目

方案Ⅰ单母分段带旁母

方案Ⅱ双母接线

技术

1单清晰、操作方 便、易于发展

2可靠性、灵活性差

3旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电

4扩建时需向两个方向均衡扩建

1供电可靠

2调度灵活

3扩建方便

4便于试验

5易误操作

经济

1设备少、投资小

②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资

1设备多、配电装置 复杂

2投资和占地面 大

虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ。

110kV电气主接线

根据资料显示，由于110KV没有出线只有2回进线，可以初步选择以下两种方案：

1）桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。

2）单母接线。

表 110KV主接线方案比较

方案项目

方案Ⅰ内桥接线

方案Ⅱ单母分段

技术

2线清晰简单

②调度灵活，可靠性 不高

1简单清晰、操作方便、易于发展

2可靠性、灵活性差

经济

①占地少

②使用的断路器少

1备少、投资小

经比较两种方案都具有接线简单这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。可选用投资小的方案Ⅰ

第三章 所用电的设计

变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决因建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。

所用电接线一般原则

1)满足正常运行时的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求。

2)尽量缩小所用电系统的故障影响范围,并尽量避免引起全所停电事故。

3)充分考虑变电所正常,事故,检修,起动等运行下的供电要求,切换操作简便。

所用变容量型式的确定

站用变压器的容量应满足经常的负荷需要，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台所变压器停运时，其另一台变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。由于=60KVA且由于上述条件所限制。所以，两台所变压器应各自承担30KVA。当一台停运时，另一台则承担70%为42KVA。

故选两台50KVA的主变压器就可满足负荷需求。考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。

表 S9-50/10变压器参数表

型号

电压组合

连接组标号

空载损耗

负载损耗

空载电流

阻抗电压

高压

高压分接范围

低压

S9-50/10

10±5%

10;;6

Y,yn0

4

所用电接线方式确定

所用电的接线方式，在主接线设计中，选用为单母分段接线选两台所用变压器互为备用，每台变压器容量及型号相同，并且分别接在不同的母线上。

备用电源自动投入装置

3.4.1备用电源自动投入装置作用

备用电源自动投入装置目标：为消除或减少损失，保证用户不间断供电。

BZT定义：当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动的将备用电源投入或将用电设备自动切换到备用电源上去，使用户不至于停电的一种自动装置简称备自投或BZT装置。

3.4.2 适用情况以及优点

1）发电厂的厂用电和变电所的所用电。

2）有双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用。

3）降压变电所内装有备用变压器和互为备用的母线段。

4）生产过程中某些重要的备用机组

采用BZT的优点：

提高供电的可靠性节省建设投资，简化继电保护装置，限制短路电流，提高母线残压。

3.4.3 BZT的工作过程及要求[2]

BZT装置应满足的基本要求：

1）工作母线突然失压，BZT装置应能动作。

2）工作电源先切，备用电源后投。

3）判断工作电源断路器切实断开，工作母线无电压才允许备用电源合闸。

4）BZT装置只动作一次，动作是应发出信号。

5）BZT装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。

6）备用电源无压时BZT装置不应动作。

7）正常停电时备用装置不启动。

8）备用电源或备用设备投入故障时应使其保护加速动作。

BZT装置应由低电压启动部分和自动重合闸部分组成，低电压启动部分是监视工作母线失压和备用电源是否正常；
自动重合闸部分在工作电源的断路器断开后，经过一定延时间将备用电源的断路器自动投入。

变电所BZT装置工作过程：

1）110KV侧BZT：当某一条110KV母线故障导致母线失压，故障侧断路器切断工作电源，非故障侧母线与桥型母线上BZT动作，将故障侧设备自动切换到非故障侧。

2）35KV侧BZT: 当某一条35KV母线故障导致母线失压，故障侧断路器切断工作电源， BZT动作，将故障侧设备自动切换到非故障侧。

3）10KV侧、所用电BZT：当某一条10KV母线或所用电母线故障导致母线失压，故障侧断路器断开，BZT动作，母联断路器合闸，将故障侧负荷切换到非故障侧。

第四章 短路电流计算

在电力系统运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。

短路计算的目的

1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

短路计算过程

110KV短路电流计算

1）根据资料,110KV火电厂的阻抗可归算为以下

图 110KV火电厂接线图

图 110KV火电厂阻抗图

在短路计算的基本假设前提下，选取=100MVA，UB=

==

各绕组等值电抗

取17％，取6％，取％

==

图 110KV火电阻抗最简图

=

即火电厂的阻抗为。

2)又根据资料所得,可将变电所视为无限大电源所以取

同理:因35KU变电所的短路容量为250MVA

所以

火电厂到待设计的变电所距离12KM，阻抗为每千米欧

110KV变电所到到待设计的变电所距离9KM，阻抗为每千米欧

35KV变电所到到待设计的变电所距离，阻抗为每千米欧

X=

待设计变电所中各绕组等值电抗

该变电所的两台型号规格一样所以另一个变压器的阻抗和相同。

根据主接线图可简化为以下图型

图 主接线阻抗简化图

当K1点发生短路时将图四可转化为以下图行

图 K1点短路阻抗图

又因为E1是有限大电源(将改为

所以

查短路电流周期分量运算曲线取T=0S ,可得

=++× =

冲击系数取

××=

=++ ×100= 35KV侧短路计算

根据图四进行变换

图 星三角形转化图

图 K2点短路阻抗图

==

×=

查计算曲线取T为0S ,可得

=++ =

××=

=++ ×100=第五章 继电保护配置

继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。

变电所母线保护配置

1、110KV、35KV线路保护部分：

1)距离保护 2)零序过电流保护

3)自动重合闸 4)过电压保护

2、10KV线路保护：

1)10kV线路保护：采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。

2)10kV电容器保护：采用微机保护装置，实现电流过流保护、过压、低压保护。

3)10kV母线装设小电流接地选线装置

变电所主变保护的配置

电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，而本次所设计的变电所是110kv降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，影响变电所供电可靠性。

主变压器的主保护

1、瓦斯保护

对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。

2、差动保护

对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。

主变压器的后备保护

1、过流保护

为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变

压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。

2、过负荷保护

变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。

3、变压器的零序过流保护

对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。

第六章 防雷接地

变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。

变电所的雷害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。

对侵入波防护的主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护。

避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。

避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。

避雷器的选择

避雷器的配置原则

1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器。

2）旁路母线上是否应装设避雷器，应在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。

3）220KV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。

4）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。

5）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。

避雷器选择技术条件

1、型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择如表:

表 避雷器型号选择表

型号

型式

应用范围

FS

配电用普通阀型

10KV以下配电系统、电缆终端盒

FZ

电站用普通阀型

3-220KV发电厂、变电所配电装置

FCZ

电站用磁吹阀型

1、330KV及需要限制操作的220KV以及以下配电

2、某些变压器中性点

FCD

旋转电机用磁吹阀型

用于旋转电机、屋内

型号含义：
F——阀型避雷器；

S——配电所用；
Z——发电厂、变电所用；

C——磁吹；
D——旋转电机用；
J——中性点直接接地

2、额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。

变电所的进线段保护[8]

为使避雷器可靠的保护变压器，还必须设法限制侵入波陡度和流过避雷器的冲击电流幅值。因为避雷器的残压与雷电流的大小有关，过大的雷电流致使过高，而且阀片通流能力有限，雷电流若超过阀片的通断能力，避雷器就会坏。因此，还必须增加辅助保护措施配合避雷器共同保护变压器，这一辅助措施就是进线段。

如果线路没有进线段保护，雷直击变电所附近导线时，流过避雷器的雷电流幅值和陡度是有可能超过容许值的。因此，为了限制侵入波的陡度和幅值，使避

雷器可靠动作，变电所必须有一段进线段保护。本设计中采用的是在进线进线1～2km范围内装设避雷器。

接地装置的设计

接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。

设计原则

1、由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中

R≤2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到Ω，而是允许放宽到5Ω，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施; 考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3-10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏; 应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求, 施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。

　　2、在接地故障电流较大的情况下，为了满足以上几点要求，还是得把接地电阻值尽量减小。接地电阻的合格值既不是Ω，也不是5Ω，而应根据工程的具体条件，在满足附加条件要求的情况下，不超过5Ω都是合格的。

接地网型式选择及优劣分析

220kv及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网，接地带布置按经验设计，水平接地带间距通常为5m-8m。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。

长孔与方孔地网网格布置尺寸按经验确定，没有辅助的计算程序和对计算结果进行分析，设计简单而粗略。因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的3-4倍，因此，地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀。接地钢材用量多，经济性差。在220kV及以下的变电工程中采用长孔网或方孔网，因为入地故障电流相对较小，地网面积不大，缺点不太突出。而在500kV变电站采用，上述缺点的表现会十分明显，建议500kV变电站不采用长孔或方孔地网。

降低接地网电阻的措施

1、利用地质钻孔埋设长接地极

根据接地理论分析，接地网边缘设置长接地极能加强边缘接地体的散流效果，可以起到降低接地电阻和稳定地网电位的作用。如果用打深井来装设长接地极，则施工费很高，如利用地质勘察钻孔埋设长接地极，施工费将大大节省。但需注意：利用地网边缘的地质钻孔，间距不小于接地极长的两倍；
钻孔要伸入地下含水层方可利用，工程

中我们曾经进行过实测，未插入到含水层的长接地极降阻效果差。

2、使用降阻剂

　　 在高土壤电阻率区的接地网施工中使用降阻剂，无论是变电还是发电工程例子都很多。20世纪的70年代到80年代，使用较多的是膨润土降阻剂和碳基类降阻剂。据了解，多个使用降阻剂的工程，接地完工后测量接地电阻情况都不错，但由于缺乏长期的跟踪监测，对降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性的信息返回少。确实也有质量差的降阻剂，降阻效果不能持久，对接地网造成腐蚀，引起各地对降阻剂使用意见分岐。

3、利用地下水的降阻作用,深井接地,引外接地。

　　当变电站附近有低土壤电阻率区（水塘、水田、水洼地……），可以敷设辅助接地网与所内主接地网连接，这种方式叫引外接地。这也是降低接地电阻的有效措施。

4. 扩大接地网面积

　　 我们知道，在均匀分布的土壤电阻率条件下，接地电阻与接地网面积的平方成反比，接地网面积增大，则接地电阻减小，因此，利用扩大接地网面积来降低接地电阻是可能预见的有效降阻措施。

接地刀闸的选择

1、110KV侧接地刀闸的选择：

根据系统电压可以选择JW2-110型接地刀闸。

表 JW2-110型接地刀闸参数表

型号

额定电压Ue(kV)

最高工作电压

长期通流能力

(A)

全波（8/20）全波冲击对地耐压（KV）

动稳定电

流峰值

(kA)

热稳定

电流

2S(kA)

2

JW2-10

110KV

126

600

100

40

根据系统电压可以选择JW-35型接地刀闸。

表 JW2-35型接地刀闸参数表

型号

额定电压Ue(kV)

最高工作电压

长期

通流

能力

(A)

全波（8/20）全波冲击对地耐压（KV）

动稳定电流峰值(kA)

热稳定电流2S(kA)

JW-35

35KV

37．5

——

——

50

20

致 谢

为期三年的山东农业大学继续教育的学习即将结束，三年来在老师的精心辅导下，我的理论知识有了很大的提高。为检验三年来的学习成果，此次设计为110kV降压变电站电气一次系统设计。在设计过程中，我根据所学知识实际进行设计,没想到看起来简单的设计，实际干起来却有太多疑问。有时为了弄懂一个数据，除了要一遍遍的查找资料，还要向老师同学屡屡请教,有时还要抱着原来所学过的课程再进行学习。经过两个月的努力，终于有了以下这份毕业设计。虽然设计的内容中还存在许多的缺陷，但确是几个月来辛勤劳动的结果。在毕业设计过程中，导师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固。

参考文献

[1] 电力工业部西北电力设计院. 电气工程设计手册电气一次部分[M]. 中国电力出版社,1998.

[2] 弋东方. 电气设计手册电气一次部分[M]. 中国电力出版社 2002

[3] 陈学庸编. 电力工程电气设备手册（电气二次部分）[M]. 北京：中国电力出版社，1996.

[4] 曹绳敏编. 电力系统课程设计及毕业设计参考资料[M]. 北京：中国电力出版社，.

[5] 文远芳编. 高电压技术[M]. 武汉：华中科技大学出版社，.

[6] 孟祥萍. 电力系统分析[M]. 高等教育出版社,2004.

[7] 刘吉来、黄瑞梅. 高电压技术[M]. 中国水利水电出版社 ,2004

[8] 熊信银、吴希再. 电力工程[M]. 武汉: 华中科技大学，1997.

第5篇: 电气自动化毕业论文

安徽电气工程职业技术学院

毕业论文、实习报告

题 目：电子技术与单片机的发展应用

系 部：自动化与信息工程系

专 业：
电器自动化

姓 名：
陈龙

班 级：
08电气3班

学 号：080402334

指导教师：
毕胜

教师单位：
安徽电气工程职业技术学院

题目类型：
毕业论文 实习报告

年 月 日

绪论……………………………………………………………4

一、数字电子技术……………………………………………………5

1数字信号………………………………………………………………5

2数字电路………………………………………………………………5

数制与代码…………………………………………………………5

逻辑代数的基本运算………………………………………………5

逻辑代数的基本定律………………………………………………6

3数字电路的特点、分类………………………………………………6

4数字电路的发展………………………………………………………6

二、单片机技术………………………………………………6

1什么是单片机…………………………………………………………7

2单片机的基本结构及特性……………………………………………7

三、数字电子技术与单片机的结合应用实例———数字电子钟………………………………………………………………7

1数字电子钟的简介……………………………………………………7

背景…………………………………………………………………8

意义…………………………………………………………………8

应用…………………………………………………………………8

2数字电子钟的硬件组成………………………………………………8

LED显示电路………………………………………………………8

单片机的选择………………………………………………………8

3软件设计

系统软件设计流程图………………………………………………9

4程序设计………………………………………………………………10

四、总结………………………………………………………21

数字电子技术与单片机的发展应用

绪论

二十世纪四十年代，在先进武器的研制过程中，比如导弹的弹道轨迹计算需要进行大量高速，复杂，精确的计算，原有的计算工具已满足不了要求；
另一方面，当时的自动控制技术和电子器件等使新型计算工具的发明成为可能。一是需要而使可能，世界上地一台电子计算机于1946年诞生于美国宾夕法尼亚，取名ENIAC，电子计算机的诞生与数字电子技术等技术的发展是离不开。而时至今日，数值电子技术也已经广泛应用各个领域了，无论是现代高精尖电子设备，还是大家熟悉的计算机，手机，数字电视，数码相机等现代电子装置，其核心构成都是数字电子系统而数字电子系统的发展又促进了单片机技术的发展应用，所以数字电子技术是与单片机技术紧紧相连的，如图所示是数字钟电路，它就是运用数字电子技术与单片机技术所制成的。

一·数字电子技术

1·数字信号

电子电路所处理的电信号可分为数字信号和模拟信号。数字信号是在时间和数值上都是离散的信号。计算机传递的信号往往就都是数字信号，而模拟信号是在时间和数值上都是连续变化的信号，如电流电压等。

2·数字电路

数字电路是用于传递和处理数字信号的电子电路。它可以完成信号的产生，放大，整形，传递，控制，存储计算等。数字电路分析及设计的基本工具是逻辑代数，组成数字电路的基本单元电路是逻辑门电路。

·数制与代码

数字电路的基础主要是研究输出和输入信号之间的对应逻辑关系其分析的主要工具是逻辑代数。

在现实生活中各种数字设备只能对二进制代码进行运算和处理，人们熟悉的十进制数对机器来说实现起来很困难。所以对于电子技术来说二进制数十很重要的，而根据单片机的定义：单片机就是将计算机的基本部件集成到一块芯片内的微型计算机。就像上面所说数字电子技术对于单片机的发展来说有很重要的意义，所以了解二进制数及其各进制数间的转换也是很重要的

二进制数的基数是二，采用两个数码零和一，技术规律是“逢二进一”。二进制数的各位的位位权为20、21、22……任何一个二进制数都可以表示成以其数2为底的冥的求和数。

在计算机系统中，除了二进制，还有八进制、十进制 、十六进制。二进制主要用于机器内部数据处理。八进制和十六进制主要用于书写程序，十进制主要用于运算结果的输出。

·逻辑代数的基本运算

逻辑代数有三种基本运算：与运算，或运算和非运算

与运算的逻辑表达式为Y=A·B他的运算规律为输入有0得0全1得1。

或运算的逻辑表达式为Y=A+B或逻辑得运算规律为有1得1，全0得0

非运算也称反运算，其表达式为Y=A 非逻辑运算的规律为0变2，1变0，即始终相反。

·逻辑代数的基本定律

与普通代数一样，逻辑代数也有相应的规律，其基本定律有0-1律、交换律、结合律、分配律、互补律、重叠律、还原律、反演律（摩根定律）、吸收率、隐含律。这些我们都记、应该要了解，在这里就不多说了。

1·数字电路的特点及分类

与模拟电路相比数字电路具有显著地有点

·结构简单，便于集成化系列化生产，成本低廉使用方便

·抗干扰性强，可靠性高，精确度高，稳定性好

·处理功能强，不仅能实现数值运算，还可以实现逻辑运算和判断。

·可编程数字电路便于实现各种运算具有很大的灵活性。

·数字信号更易于存储、加密、压缩、传输

数字信号是不连续的 ，反映在电路上只有高电位和低电位两种状态，因此数字电路采用二进制数来传输和处理数字信号，在数字电路中，通常采用开关的接通与开断来实现电路的高低电位两种状态，将高电位称为高电平，用“1”表示，低电位称为低电平，用“0”表示。

数字电路的开关状态时二极管，三极管的导通和截止来实现的。

分类：数字集成电路按不同划分方法有各种不同的类型它可按集成度分、按应用范围分、按所用器件分、按逻辑功能分。

·数字电路的发展

目前数字集成带你路正向着大规模，低功耗，高速度，可编程可测试和多值化方向发展。

二·单片机技术

1·什么是单片机

单片机就是将计算机的基本部件集成到一块芯片内的微型计算机。由于单片机通常是为控制应用而设计制造的，现国际上逐渐统一称为MCU(MICRO-CONTROLLER UNIT 微控制器)

2·单片机的基本结构及特点

单片机芯片内通常包括CPU、ROM、RAM并行I/O、串行I/O、定时器计数器、中断控制系统时钟、A/D（模数转换器）和D/A（数模转换器）、WDT(监视定时器)等。

与通常所说的微型计算机相比单片机具有以下显著特点：1多功能。2多品种。3占用空间少。4系统所需外围器件少。5低价格。6低电压。7地功耗。8性价比高。高灵活性。10高可靠性

鉴于上述特点单片机在工业测量和控制家用电器，商业应用等领域都得到了广泛的应用。可分为两大分支：（1）通用计算机系统，如我们日常使用的PC机。（2）嵌入式计算机系统，可理解为嵌入到其他装置中的计算机系统，大多数嵌入式计算机系统已单片机为核心。

单片机的应用大致可分为以下4大类

（1）智能仪器仪表（2）工业测控（3）民用智能电子产品（4）计算机外设及通信设备。

日常生活核工业系统中以及其他领域都离不开单片机，它在智能电子产品中起着核心作用，如信息家电，掌上电脑，可视电话……在电力系统中也有广泛的应用，如远程测控终端RTU，智能电表，智能抄表器，无功补偿控制器……都有广泛的应用。

三·数字电子技术与单片机的结合应用实例————数字电子钟

1·数字电子钟的简介

背景：20世纪末电子技术获得了飞速的发展在其推动下现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力的推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品的性能进一步提高，产品跟新换代的节奏也越来越快，时间对人们来说总是那么的宝贵。目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，将进一步向CMOS化，低功率，小体积，大容量，高性能，低价格，和外围电路内装片等几个方面发展。从前必须由模拟电路或数字电路实现的功能现在已能用单片机通过软件方法来实现。这种技术可成为微控技术。单片机模块中最常见的是数字钟。数字钟是一种用数字电子技术实现的分秒即使得装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性。且无机械装置具有更长的使用使用寿命因此得到广泛的使用。

意义：电子钟是采用数字电路实现时分秒数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭，车站，码头等公共场所。成为人们日常生活中不可缺少的必须品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用使得数字钟的精度远远的超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生产生活带来了极大的方便，而且大大的扩发了钟表的原来的报时功能，如定时自动报警，按时自动打铃，时间程序自动控制……所有这些都顶以钟表数字化为基础，因此研究数字钟及其扩大应用有着非常现实的意义。

应用：数字钟一成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于各个私人与公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便，由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有定时，准确，性能稳定，携带方便等优点，他还用于记时，自动报时及自动控制等各个领域。

数字电子钟的硬件组成

LED显示电路

LED显示电路采用动态显示方式显示，由74LS248 BCD译码芯片和74LS138译码器组成。采用74LS248的目的是为了节省I/O口资源，以便控制更多的外围芯片。LED的段选数据由通过 74LS248译码过来的段选码决定，位选数据由74LS138译码产生。工作的时候首先把按键的值转换为BCD码，再送入P0口的第4位，但是对P0口时整体复制会破坏位选口的数据。此时需进行P0口数据的修正，通过或逻辑运算把位选数据也送入P0口的第4位和第5位，再把修正好的数据送给P0口，此时既有段选数据又有位选数据。要使显示的数据不闪，则需要利用人眼的视觉暂留性，将每个数据显示之间的时间延时控制在10 ms以内，这样显示的数字才不闪。

●单片机的选择

对于在电子时钟里单片机的选择我选择的是AT89c52作为电子时钟的硬件核心。

因为AT89C52片内全部采用FLASH ROM 能以3V的超低压工作。，其有8KB ROM的存储空间，且具有在线编程可擦除技术，如果对电路进行调试时由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时不需要对芯片多次插拔，所以不会对芯片造成伤害。

而AT89C51作为硬件核心的话，其内部是4KB ROM的存储空间错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时要多次插拔，所以会对芯片造成伤害。所以综合以上几点我选择AT89c52作为电子时钟的硬件核心，其虽也能工作在3V的超低压状态，但如果对电路进行调试时由于程序的。

3·软件设计流程图

4·程序设计

SEC EQU 32H ;秒 即时时间 \伪指令

MIN EQU 31H ;分

HOUR EQU 30H ;时

DAY EQU 35H ;日

MON EQU 34H ;月

YEAR EQU 33H ;年

MIN_1 EQU 41H ;分 定时器1 路、开存储单元

HOUR_1 EQU 42H ;时

DAY_1 EQU 43H ;

MON_1 EQU 44H ;

YEAR_1 EQU 45H ;

MIN_11 EQU 40H ;分 定时器1 路、关存储单元

HOUR_11 EQU 46H ;时

DAY_11 EQU 47H ;日

MON_11 EQU 48H ;月

YEAR_11 EQU 49H ;年

;***********************

ORG 0000H

ljmp MAIN

ORG 0003H ;中断转换显示年月日、INT0（SB4 键）

LJMP SHOW

ORG 000BH ;计数中断 T0、方式1

LJMP TIME

ORG 0013H

LJMP CHANGE; 调整时间、定时、INT1（SB0 键）

;------主程序

ORG 0030H

MAIN:

;--------初始化赋值

MOV YEAR , #02

MOV MON , #05

MOV DAY , #01

MOV HOUR , #00

MOV MIN , #00

MOV SEC , #00

CLR 40H ;定时单元1 路清零

CLR 41H

CLR 42H

CLR 43H

CLR 44H

CLR 45H

CLR 46H

CLR 47H

CLR 48H

CLR 49H

;-------开中断

MOV TMOD , #01H ;计数、模式1、T0

MOV TL0, #0B0H ;100SM 计数定时

MOV TH0, #3CH ;

clr p3.0

MOV 20H, #0AH ;10 次*100SM

SETB PT0 ;T0 为最高级

SETB TR0 ;允许计数

SETB ET0 ;允许T0 中断

SETB EX0 ;允许INT0 中断

SETB EX1 ;允许INT1 中断

SETB EA ;开总中断

;------显示、定时器启动判断

LOOP:

MOV R1, #30H; 存储单元

MOV R4, #01H; 位选通

MOV R3, #03H; 三组显示

NEXT:

MOV A , @R1 ;

MOV B , #10 ;将存储单元转换成两高低两组的BCD 码

DIV AB

SWAP A

ORL A, B

MOV P0, A;输出

MOV P2, R4

INC R1 ;下一单元

MOV A, R4 ;

RL A ;位移

MOV R4, A

LCALL DE5SM ;延时0.5SM

DJNZ R3, NEXT ;全扫描显示一偏

;------判断定时输出(只编写了一路)

CJNE R7, #88H,LOOP ;是8 则开，否则、定时已关、转

;---------开

MOV A, YEAR

CJNE A, YEAR_1, LOOP_1;年比较，不等转关

MOV A, MON

CJNE A, MON_1, LOOP_1

MOV A, DAY

CJNE A , DAY_1,LOOP_1

MOV A, HOUR

CJNE A, HOUR_1,LOOP_1

MOV A, MIN

CJNE A, MIN_1, LOOP_1

CPL P3.0

;---------关

LOOP_1:

MOV A, YEAR

CJNE A, YEAR_11, LOOP;年比较

MOV A, MON

CJNE A, MON_11, LOOP

MOV A, DAY

CJNE A , DAY_11,LOOP

MOV A, HOUR

CJNE A, HOUR_11,LOOP

MOV A, MIN

CJNE A, MIN_11, LOOP

CPL P3.0

LJMP LOOP

;-----年月日显示中断子程序

SHOW:

PUSH PSW

push ACC

PUSH B

PUSH 01H

PUSH 02H

PUSH 03H

PUSH 04H

MOV R2, #0FFH ;中断扫描次数

TURN: MOV R1 , #33H

MOV R4 , #01H

MOV R3 , #03H

NEXT_1:

MOV A, @R1

MOV B , #10

DIV AB

SWAP A

ORL A, B

MOV P0, A

MOV P2, R4

INC R1

RL A

MOV R4 ,A

LCALL DE5SM

DJNZ R3, NEXT_1

DJNZ R2, TURN ;反复显示一定时间后返回

POP 04H

POP 03H

POP 02H

POP 01H

POP B

POP ACC

POP PSW

RETI

;-----计数中断服务子程序

TIME:

PUSH PSW

PUSH ACC

PUSH B

PUSH 06H

MOV TH0 , #3CH;重装计数

MOV TL0 , #0BH;

DJNZ 20H, OUT ;转到中断跳出pop 程序

MOV 20H, #0AH ; 重装：100*10=1000

;-----进位程序

INC SEC

MOV R6, SEC ;

CJNE R6, #60, OUT;比较

MOV SEC , #00 ;

INC MIN

MOV R6, MIN

CJNE R6, #60, OUT

MOV MIN , #00

INC HOUR

MOV R6 , HOUR

CJNE R6 , #25 , OUT

MOV HOUR ,#00

INC DAY

MOV R5, MON

CJNE R5, #1, MON_22;是否1 月、不是转2 月

MOV R5, DAY

CJNE R5, #32, OUT ; 本月是否益出

INC MON

MOV DAY,#1

LJMP OUT

OUT:

POP 06H

POP B

POP ACC

POP PSW

RETI

MON_22:

MOV R5, MON

CJNE R5 , #2 , MON_33;是否2 月、不是转3 月

MOV A, YEAR ;判断是否瑞年

MOV B, #4

DIV AB

MOV A , B

JNZ OUT_1;不是则转（A 不为零则转）

MOV R5 ,DAY

CJNE R5,#30, OUT;如是瑞年、判断是否到29 天

INC MON

MOV DAY ,#1

LJMP OUT

OUT_1:

MOV R5, DAY

CJNE R5, #29, OUT ;平年二月判断

INC MON

MOV DAY , #1

LJMP OUT

MON_33:

MOV R5, MON

CJNE R5, #3 , MON_44

MOV R5, DAY

CJNE R5 , #32, OUT

INC MON

MOV DAY , #1

LJMP OUT

MON_44:

MOV R5, MON

CJNE R5,#4, MON_55

MOV R5, DAY

CJNE R5 ,#31,OUT

INC MON

MOV DAY , #1

LJMP OUT

MON_55:

MOV R5,MON

CJNE R5,#5, MON_66

MOV R5,DAY

CJNE R5,#32,OUT

INC MON

MOV DAY,#1

LJMP OUT

MON_66:

MOV R5, MON

CJNE R5,#6, MON_77

MOV R5, DAY

CJNE R5 ,#31,OUT

INC MON

MOV DAY , #1

LJMP OUT

MON_77:

MOV R5, MON

CJNE R5,#7, MON_88

MOV R5, DAY

CJNE R5,#32,L1

INC MON

MOV DAY , #1

L1: LJMP OUT

MON_88:

MOV R5, MON

CJNE R5,#8, MON_99

MOV R5, DAY

CJNE R5 ,#32,L2

INC MON

MOV DAY , #1

L2: LJMP OUT

MON_99:

MOV R5, MON

CJNE R5,#9, MON_00

MOV R5,DAY

CJNE R5 ,#31,L3

INC MON

MOV DAY , #1

L3: LJMP OUT

MON_00:

MOV R5, MON

CJNE R5,#10, MON_AA

MOV R5, DAY

CJNE R5 ,#32,L4

INC MON

MOV DAY , #1

L4: LJMP OUT

MON_AA:

MOV R5, MON

CJNE R5,#11, MON_BB

MOV R5,DAY

CJNE R5,#31,L5

INC MON

MOV DAY , #1

L5: LJMP OUT

MON_BB:

MOV R5, DAY

CJNE R5 ,#32,L6

INC YEAR

MOV MON, #1

MOV DAY , #1

L6:LJMP OUT

;-------按SB2\定时器年单元加1 子程序

SB3_2: LJMP SHOW_2 ;二路没编返回

SB3_3: LJMP SHOW_3 ;三路没编返回

SB3_1:

MOV A , YEAR_1 ; 调时年单元

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #01H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H, SB3_1

CJNE A, #0FBH, KEY2_7 ;按SB2 转年调整

LJMP MON_111 ;按SB1 往下调月单元

KEY2_7:CJNE A, #0FDH, SB3_1

INC YEAR_1 ; 1 路年单元加1

MOV R5,YEAR_1

CJNE R5,#09,SB3_1 ;益出

MOV YEAR_1, #00H

AJMP SB3_1 ;

;-------月单元加1 子程序

MON_111:

MOV A , MON_1 ; 调时月单元显示

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #02H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H, MON_111

CJNE A, #0FBH, KEY2_8 ;按SB2 转月调整

LJMP DAY_111

KEY2_8:

CJNE A,#0FDH,MON_111

INC MON_1 ;1 路月单元加1

MOV R5,MON_1

CJNE R5,#13,MON_111;益出

MOV MON_1, #01H

AJMP MON_111 ; 转到月显

;_------日单元加1 子程序

DAY_111:

MOV A , DAY_1 ; 调时日单元显示提示

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #04H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H,DAY_111

CJNE A, #0FBH, KEY2_9 ;按SB2 转日调整

LJMP HOUR_111

KEY2_9: CJNE A,#0FDH,DAY_111

INC DAY_1 ;1 组日单元加1

MOV R5, DAY_1

CJNE R5,#32,DAY_111;益出

MOV DAY_1, #01H

AJMP DAY_111 ; 转到日显

;-------按SB2 时单元加1 子程序

HOUR_111:

MOV A , HOUR_1 ; 调时时单元显示提示

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #01H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H,HOUR_111

CJNE A, #0FBH, KEY2_10 ; 按SB2 转时调整

LJMP MIN_111

KEY2_10:CJNE A,#0FDH,HOUR_111

INC HOUR_1

MOV R5,HOUR_1

CJNE R5,#24,HOUR_111;益出

MOV HOUR_1, #00H

AJMP HOUR_111 ; 转到时显

;-------分单元加1 子程序

MIN_111:

MOV A , MIN_1 ; 调时分单元、并显示提示

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #02H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H,MIN_111

CJNE A, #0FBH, KEY2_11 ;按SB2 转分调整

AJMP OFF_CH ;按SB3 往下调定时：关单元

KEY2_11: CJNE A, #0FDH, MIN_111

INC MIN_1 ;1 路分单元加1

MOV R5, MIN_1

CJNE R5,#60,MIN_111;益处

MOV MIN_1, #00H

AJMP MIN_111 ; 转到分显

年单元调整

OFF_CH: MOV A , YEAR_11 ; 调时年单元

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #01H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H, OFF_CH

CJNE A, #0FBH, KEY2_F7 ;按SB2 转年调整

LJMP MON_OFF ;按SB1 往下调月单元

KEY2_F7:CJNE A, #0FDH, OFF_CH

INC YEAR_11 ; 1 路年单元加1

MOV R5,YEAR_11

CJNE R5,#09,OFF_CH ;益出

MOV YEAR_11, #00H

AJMP OFF_CH ;

;-------月单元加1 子程序

MON_OFF:

MOV A , MON_11 ; 调时月单元显示

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #02H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H, MON_OFF

CJNE A, #0FBH, KEY2_F8 ;按SB2 转月调整

LJMP DAY_OFF

KEY2_F8:

CJNE A,#0FDH,MON_OFF

INC MON_11 ;1 路月单元加1

MOV R5,MON_11

CJNE R5,#13,MON_OFF;益出

MOV MON_11, #01H

AJMP MON_OFF ; 转到月显

;_------日单元加1 子程序

DAY_OFF:

MOV A , DAY_11 ; 调时日单元显示提示

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #04H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H,DAY_OFF

CJNE A, #0FBH, KEY2_F9 ;按SB2 转日调整

LJMP HOUR_OFF

KEY2_F9: CJNE A,#0FDH,DAY_OFF

INC DAY_11 ;1 组日单元加1

MOV R5, DAY_11

CJNE R5,#32,DAY_OFF;益出

MOV DAY_11, #01H

AJMP DAY_OFF ; 转到日显

;-------按SB2 时单元加1 子程序

HOUR_OFF:

MOV A , HOUR_11 ; 调时时单元显示提示

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #01H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H,HOUR_OFF

CJNE A, #0FBH, KEY2_F10 ; 按SB2 转时调整

LJMP MIN_OFF

KEY2_F10:CJNE A,#0FDH,HOUR_OFF

INC HOUR_11

MOV R5,HOUR_11

CJNE R5,#24,HOUR_OFF;益出

MOV HOUR_11, #00H

AJMP HOUR_OFF ; 转到时显

;-------分单元加1 子程序

MIN_OFF:

MOV A , MIN_11 ; 调时分单元、并显示提示

MOV B ,#10

DIV AB

SWAP A

ORL A,B

MOV P0, A

MOV P2, #02H

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H,MIN_OFF

CJNE A, #0FBH, KEY2_F11 ;按SB2 转分调整

LJMP ON_1 ;按SB3 往下调定时：开与关

KEY2_F11: CJNE A, #0FDH, MIN_OFF

INC MIN_11 ;1 路分单元加1

MOV R5, MIN_11

CJNE R5,#60,MIN_OFF;益处

MOV MIN_11, #00H

LJMP MIN_OFF ; 转到分显

;-------开、关定时

ON_1:CJNE A, #0FBH, MIN_OFF

K1: MOV A, #88H

MOV R7, A

MOV P0, A

MOV P2, #0FFH;三组都显示开

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H, ON_1;去抖后比较

CJNE A, #0FBH,KEY2_12 ;按SB2 转关

LJMP OUT_A ;按SB3 调出、处于开状态

KEY2_12: CJNE A, #0FDH, K1

k2: MOV A, #00H; 显示0 关

MOV R7, A

MOV P0, A

MOV P2, #0FFH;

LCALL READ

LCALL DE250SM

CJNE A, 01H, K2;去抖后比较

CJNE A, #0FBH,KEY2_13 ;按SB2 转开

LJMP OUT_A ;SB3 调出、处关状态

KEY2_13:

CJNE A, #0FDH, K2 ; 比较按了没

LJMP K1 ; 按了SB2、转开

OUT_A:

POP 00H

POP B

POP ACC

POP PSW

RETI

;_------读取按键程序

READ:MOV A , P1;读取按键

MOV R1, A

LCALL DE10MS

MOV A, P1

RET

;_----延时程序

DE5SM:

PUSH 01H

MOV R1, #0FFH

DJNZ R1,$

POP 01H

RET

DE10MS: PUSH 04H

PUSH 05H

MOV R4, #0AH

Dl1: MOV R5, #0FFH

dl2: DJNZ R5,$

DJNZ R4,dl1

POP 05H

POP 04H

RET

DE250SM:PUSH 02H

PUSH 00H

MOV R0, #0FFH

DEL:MOV R2, #0FFH

DJNZ R2,$

DJNZ R0, DEL

POP 00H

POP 02H

RET

;_---调整时间进位程序

MIN_AD:

INC MIN

MOV R6, MIN

CJNE R6, #60, OU1

MOV MIN , #00

OU1: RET

HOUR_AD:

INC HOUR

MOV R6 , HOUR

CJNE R6 , #25 , OU2

MOV HOUR ,#00

OU2: RET

DAY_AD:

INC DAY

MOV R6, DAY

CJNE R6 , #32, OU3 ; 是否益出

MOV DAY ,#01H

OU3: RET

MON_AD:

INC MON

MOV R6, MON

CJNE R6, #13, OU4 ; 是否益出

MOV MON ,#01H

OU4: RET

YEAR_AD:

INC YEAR

MOV R6, YEAR

CJNE R6, #09, OU5;是否益出

MOV YEAR ,#00H

OU5: RET

END

四·总结

数字电子技术与单片机的发展为我们的生活提供了许多的方便。他们的一些发展产物发挥了单片机在智能化方面的应用。如此次所举的数字电子钟的应用，它是一个理想的智能化的设计。它具有一个走时精确的实时钟，可以任意设置时间，可以控制时间表的转换，时钟的显示功能等。可以通过按键操作和数字显示。该系统规模小，但是功能较多，操作简单，造价低，应用非常广泛。该系统的设计为向家庭数字化方向发展又前进了一步。同时又扩大了单片机的应用领域。自数字电子技术与单片机出现至今，单片机技术已走过了几十年的发展路程。纵观几十年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，拉动广泛的应用领域，表现出比微处理器更具个性的发展趋势……所以，研究并不断发展他们是对人类生活有着重要意义的。

通过此次毕业论文的设计让我对硬件电路的设计有了一定的了解，为我以后再遇到相同设计的课题时打下了一定的基础，知道应该注意些什么问题。

本次设计采用单片机作为核心技术，实现具有定时较时功能的数字电子钟，随着社会，和科学技术的发展热们对时间要求的准确性，多功能性有了更高的要求，并将其与其他技术结合应用，也因此我们的生活才能这么的丰富多彩。数字钟已由单一计时功能发展到温度检测，湿度检测等多功能数字钟。利用单片机作为数字电子钟的控制核心可以做到硬件电路的简单稳定减少电磁干扰和其他环境干扰充分发挥软件编程优点减少因元器件精度不够引起的误差。

通过这些天的学习让我了解了数字电子技术，单片机技术，和编程方面的技巧，让我积累了以定的设计经验，巩固了书面知识，只有在实际问题中才能发现不足，改正错误。总之，此次设计让我受益匪浅！