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[摘 要]随着电气自动化技术的发展，PLC在高压断路器中得到了广泛的应用。PLC在高压断路器中的应用能够控制回路异常，防范事故隐患。本文从以下四个方面来探讨PLC在高压断路器控制中应用：一是PLC控制系统概述，二是高压断路器的控制要求，三是PLC在高压断路器控制中应用，四是提高PLC控制系统可靠性的措施。
[关键词]PLC控制系统 高压断路器 程序设计
中图分类号：TP311 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）34―0355―01
PLC是一种可编程序控制器，是在微处理机的基础上结合计算机技术、通信技术、自动控制技术等科技手段而发展起来的一种控制装置。PLC技术将计算机技术运用于控制领域，是当代工业自动化的三大支柱之一。PLC技术以其灵活性、可靠性、易操作性在工业控制领域被广泛运用。采用PLC控制系统对高压断路器进行控制，可以提高控制的可靠性，简化操动机构。
一、PLC控制系统概述
PLC控制系统的开发要经过系统分析、确定I/O、PLC选型、I/O地址分配的过程，同时要编写控制程序、现场调试、编制系统文件等过程，这些程序都将占有大量的开发时间。在控制程序开发成功之后，还要对程序的控制功能与可行性进行调试和检测。
在調试阶段，PLC通过与控制对象的联调，控制对象产生动作，以检验整个程序是否符合预定控制要求。由于PLC软件可能不够完善，因此，要排除编程错误和程序缺陷。此外，要组织人力对现场调试过程进行控制，以保障系统调试的成功。因此，传统的PLC技术的调试过程非常复杂，且有一定的风险。
二、高压断路器的控制要求
高压断路器是变电所的重要控制设备，能够保证变电所中设备的安全运行，同时也方便了相关控制人员对电路进行监视，满足正常的操作需要。高压断路器的控制过程包括手动分、合闸的操作，在手动分、合闸的操作之后，高压断路器会给出相应的信号。在分、合闸之后要切断分、合闸回路。一旦发生意外事故，高压控制器可以自动分闸，并显示出事故信号，以音响和闪光的形式提醒人们注意。此外，高压控制器也要有闭锁措施，以避免断路器出现“跳跃”的情况。
三、PLC在高压断路器控制中应用
（一）控制接线与程序设计
以一台ZN42-27.5户内的单相高压真空断路器为例，这台断路器的结构为手车式，操动机构为弹簧式，其外部接线和机构箱排接线图如下：
这种断路器以110DC为控制电源，运用LW2-2-1a、4、6a、40、20、20/F8为开关控制中的万能转换开关。按照高压电路对高压断路器的要求，以电磁型元件作为接线元件。这种断路器的接线非常复杂，而且还需要闪光电源。如果用三菱FX实现上述控制要求，就需要在输入/输出16点的前提下，正确地对外部接线和断路器机构箱的端子接排线进行布置。
PLC控制系统是在组态软件的基础上建立起来的，机箱的端子排附近的编号无需改动，可以作为原有编号。其中，插头编号在左侧，机构箱元件端子号在右侧，用电缆在左侧引出接线7～8号端子与PLC中X12相连，，而23～24号端子则为开关的常闭接点。PLC控制系统的继电器电流值为2A，而操纵控制元件在以110为操作电源时可以达到最大值为2A，出于可靠性与安全性的考虑，分、合闸采用接触器KM2与KM1为输出元件，以常开触头控制分、合闸线圈。
（二）控制过程
1、手动合闸
手动合闸的过程如下：按下SB3按钮，闭合X10常开接点，M10受电动作并上升沿Y10受电动作，闭合常开接点，合闸接触器KM1动作，以常开触头接通机构箱合闸线圈，使断路器合闸。在完成合闸过程之后，断路器辅助接点S1闭合，接通X12常开接点，线圈Y12受电动作，HL2红灯亮平光。如果断路器没有完成合闸动作，则M10与X12接点相接通，同时Y1受电动作，并且呈现出周期性，此时，HL1绿灯闪光，当按下SB4分闸按钮时，就可以复归。
2、手动分闸
当按下SB分闸按钮时，常开接通X11，M11受电动作，同时M11接点上升并使Y11线圈受电动作，其常开接点使KM2分闸接触器动作，KM2触头接通断路器机构箱，机构箱的分闸线圈使断路器分闸。与此同时，S1接点断开，接通X12常闭接点，Y1上的线圈受电动作，HL1绿灯亮平光。如果断路器不能完成分闸的过程，则M11与X12接点接通闪光回路，线圈Y2受电动作，并呈现出周期性，HL2红灯闪光。
3、自动跳闸
当断路器在运行时发生故障，保护装置会在动作之后使断路器跳闸，S1断开，X12接点断开并下降，致使M1动作，M1接点接通使Y3动作，由蜂鸣器发出音响，以警告事故的发生。在事故音响15秒后会自动复归，同时也可以通过按下SB1按钮集中复归。保持闪光信号，按下SB4按钮，X11接通，只有这样才能复归，让绿灯亮起平光。
4、闭锁措施
传统的防跳闭锁措施是通过接入闭锁继电器以实现闭锁的效果，为了防止控制接点黏住或者是重合闸回路黏住，从而导致断路器“跳跃”。若在程序中安装闭锁装置，因为合闸回路会在M10接点上升并输出，所以合闸按钮即使长时间接通也不会出现合闸输出的效果，设置重合闸时也要考虑到上升输出合闸的命令方式。
四、提高PLC控制系统可靠性的措施
（一）设计故障检测程序
PLC控制系统在外部输入与输出元件故障率会大大超过PLC控制系统本身的故障率，这已经在大量的工程实践中被证明。并且在元件故障发生时，PLC控制系统不会自动地停机。为了提高PLC控制系统的可靠性，除了在硬件上采取一些措施之外，还有设计故障检测程序，，提高系统的可靠性。可以用以下两种设计方法：一是时间故障检测法。通过时间故障检测法，严格规定控制工作中各工步的运行时间，并用时间作为参数，在检测工步动作时，用一个定时器来启动，定时器设置的时间要比正常情况下长百分之二十五左右。当工步动作时间超过预先规定的时间时，当定时器预先设定的时间未转入下一个工步时就发出故障信号同时停止工作循环程序，在报警的同时显示程序，这就是通常所说的“超节拍保护”措施。
（二）逻辑错误检测法
在正常工作的前提下，各种信号和装置之间必然存在着逻辑上的关系，一旦这些逻辑关系出现异常，就可以判定控制系统发生了故障。在此情况下，可以将预先编制好的异常逻辑程序加进程序中。当逻辑关系的实现状态呈现为“1”时，就可以判定相应的设备出现了故障。因此，可以将异常逻辑关系的输出状态作为故障信号，起到报警、停机等控制作用。
（三）程序和数据保护
很多PLC控制系统都以锂电池作为支持的RAM存储用户程序，但是这种锂电池不可充电，而且寿命较短，一般为5年，5年之后会丢失应用程序。因此，可以将调试成功程序利用ROM写入器输入到EPROM/EEPROM之中，这些程序备份应该小心保存。
结语：
在高压断路器中运用PLC控制系统后，二次接线的步骤就可以得到简化，另外PLC控制系统的接线也不易出错。PLC控制系统的内部元件无需配备闪光电源，由程序参数调整硬件参数，通过控制程序和接线就可以达到控制要求。另外，要选择合适型号的PLC控制系统，以更好地实现对断路器的控制，减少变电所的工作量。
参考文献
[1] 陈海军.PLC在高压断路器控制中应用[J].电气自动化设备，2009（26）
[2] 康天宇.PLC控制高压断路器需注意的问题[J].电气时代，2010（03）
[3] 段苏振.提高PLC控制系统可靠性的设计因素[J].电气传动，2010（33）
[4] 刘美俊.提高PLC控制系统可靠性的措施[J].电工技术杂志，2010（03）
[关键词]PLC控制系统 高压断路器 程序设计
中图分类号：TP311 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）34―0355―01
PLC是一种可编程序控制器，是在微处理机的基础上结合计算机技术、通信技术、自动控制技术等科技手段而发展起来的一种控制装置。PLC技术将计算机技术运用于控制领域，是当代工业自动化的三大支柱之一。PLC技术以其灵活性、可靠性、易操作性在工业控制领域被广泛运用。采用PLC控制系统对高压断路器进行控制，可以提高控制的可靠性，简化操动机构。
一、PLC控制系统概述
PLC控制系统的开发要经过系统分析、确定I/O、PLC选型、I/O地址分配的过程，同时要编写控制程序、现场调试、编制系统文件等过程，这些程序都将占有大量的开发时间。在控制程序开发成功之后，还要对程序的控制功能与可行性进行调试和检测。
在調试阶段，PLC通过与控制对象的联调，控制对象产生动作，以检验整个程序是否符合预定控制要求。由于PLC软件可能不够完善，因此，要排除编程错误和程序缺陷。此外，要组织人力对现场调试过程进行控制，以保障系统调试的成功。因此，传统的PLC技术的调试过程非常复杂，且有一定的风险。
二、高压断路器的控制要求
高压断路器是变电所的重要控制设备，能够保证变电所中设备的安全运行，同时也方便了相关控制人员对电路进行监视，满足正常的操作需要。高压断路器的控制过程包括手动分、合闸的操作，在手动分、合闸的操作之后，高压断路器会给出相应的信号。在分、合闸之后要切断分、合闸回路。一旦发生意外事故，高压控制器可以自动分闸，并显示出事故信号，以音响和闪光的形式提醒人们注意。此外，高压控制器也要有闭锁措施，以避免断路器出现“跳跃”的情况。
三、PLC在高压断路器控制中应用
（一）控制接线与程序设计
以一台ZN42-27.5户内的单相高压真空断路器为例，这台断路器的结构为手车式，操动机构为弹簧式，其外部接线和机构箱排接线图如下：
这种断路器以110DC为控制电源，运用LW2-2-1a、4、6a、40、20、20/F8为开关控制中的万能转换开关。按照高压电路对高压断路器的要求，以电磁型元件作为接线元件。这种断路器的接线非常复杂，而且还需要闪光电源。如果用三菱FX实现上述控制要求，就需要在输入/输出16点的前提下，正确地对外部接线和断路器机构箱的端子接排线进行布置。
PLC控制系统是在组态软件的基础上建立起来的，机箱的端子排附近的编号无需改动，可以作为原有编号。其中，插头编号在左侧，机构箱元件端子号在右侧，用电缆在左侧引出接线7～8号端子与PLC中X12相连，，而23～24号端子则为开关的常闭接点。PLC控制系统的继电器电流值为2A，而操纵控制元件在以110为操作电源时可以达到最大值为2A，出于可靠性与安全性的考虑，分、合闸采用接触器KM2与KM1为输出元件，以常开触头控制分、合闸线圈。
（二）控制过程
1、手动合闸
手动合闸的过程如下：按下SB3按钮，闭合X10常开接点，M10受电动作并上升沿Y10受电动作，闭合常开接点，合闸接触器KM1动作，以常开触头接通机构箱合闸线圈，使断路器合闸。在完成合闸过程之后，断路器辅助接点S1闭合，接通X12常开接点，线圈Y12受电动作，HL2红灯亮平光。如果断路器没有完成合闸动作，则M10与X12接点相接通，同时Y1受电动作，并且呈现出周期性，此时，HL1绿灯闪光，当按下SB4分闸按钮时，就可以复归。
2、手动分闸
当按下SB分闸按钮时，常开接通X11，M11受电动作，同时M11接点上升并使Y11线圈受电动作，其常开接点使KM2分闸接触器动作，KM2触头接通断路器机构箱，机构箱的分闸线圈使断路器分闸。与此同时，S1接点断开，接通X12常闭接点，Y1上的线圈受电动作，HL1绿灯亮平光。如果断路器不能完成分闸的过程，则M11与X12接点接通闪光回路，线圈Y2受电动作，并呈现出周期性，HL2红灯闪光。
3、自动跳闸
当断路器在运行时发生故障，保护装置会在动作之后使断路器跳闸，S1断开，X12接点断开并下降，致使M1动作，M1接点接通使Y3动作，由蜂鸣器发出音响，以警告事故的发生。在事故音响15秒后会自动复归，同时也可以通过按下SB1按钮集中复归。保持闪光信号，按下SB4按钮，X11接通，只有这样才能复归，让绿灯亮起平光。
4、闭锁措施
传统的防跳闭锁措施是通过接入闭锁继电器以实现闭锁的效果，为了防止控制接点黏住或者是重合闸回路黏住，从而导致断路器“跳跃”。若在程序中安装闭锁装置，因为合闸回路会在M10接点上升并输出，所以合闸按钮即使长时间接通也不会出现合闸输出的效果，设置重合闸时也要考虑到上升输出合闸的命令方式。
四、提高PLC控制系统可靠性的措施
（一）设计故障检测程序
PLC控制系统在外部输入与输出元件故障率会大大超过PLC控制系统本身的故障率，这已经在大量的工程实践中被证明。并且在元件故障发生时，PLC控制系统不会自动地停机。为了提高PLC控制系统的可靠性，除了在硬件上采取一些措施之外，还有设计故障检测程序，，提高系统的可靠性。可以用以下两种设计方法：一是时间故障检测法。通过时间故障检测法，严格规定控制工作中各工步的运行时间，并用时间作为参数，在检测工步动作时，用一个定时器来启动，定时器设置的时间要比正常情况下长百分之二十五左右。当工步动作时间超过预先规定的时间时，当定时器预先设定的时间未转入下一个工步时就发出故障信号同时停止工作循环程序，在报警的同时显示程序，这就是通常所说的“超节拍保护”措施。
（二）逻辑错误检测法
在正常工作的前提下，各种信号和装置之间必然存在着逻辑上的关系，一旦这些逻辑关系出现异常，就可以判定控制系统发生了故障。在此情况下，可以将预先编制好的异常逻辑程序加进程序中。当逻辑关系的实现状态呈现为“1”时，就可以判定相应的设备出现了故障。因此，可以将异常逻辑关系的输出状态作为故障信号，起到报警、停机等控制作用。
（三）程序和数据保护
很多PLC控制系统都以锂电池作为支持的RAM存储用户程序，但是这种锂电池不可充电，而且寿命较短，一般为5年，5年之后会丢失应用程序。因此，可以将调试成功程序利用ROM写入器输入到EPROM/EEPROM之中，这些程序备份应该小心保存。
结语：
在高压断路器中运用PLC控制系统后，二次接线的步骤就可以得到简化，另外PLC控制系统的接线也不易出错。PLC控制系统的内部元件无需配备闪光电源，由程序参数调整硬件参数，通过控制程序和接线就可以达到控制要求。另外，要选择合适型号的PLC控制系统，以更好地实现对断路器的控制，减少变电所的工作量。
参考文献
[1] 陈海军.PLC在高压断路器控制中应用[J].电气自动化设备，2009（26）
[2] 康天宇.PLC控制高压断路器需注意的问题[J].电气时代，2010（03）
[3] 段苏振.提高PLC控制系统可靠性的设计因素[J].电气传动，2010（33）
[4] 刘美俊.提高PLC控制系统可靠性的措施[J].电工技术杂志，2010（03）