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用什么开关控制几百个电路中的通断?

本帖由 漂亮的石头2022-08-15 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] Patrick Zhang,电气工程师 阅读原文

    题主探讨的装置在变电站电力监控系统中叫做遥控模块。遥控模块的主体就是继电器,并配有网络接口。

    我们看下图:

    [​IMG]
    图 1:变电站电力监控系统中的遥信、遥测和遥控模块

    图 1 中的遥控模块就是 RCU16,它配有 16 个继电器,可执行 16 套对象的合分操作。它的操控来自 RS485/MODBUS-RTU 的现场总线接口命令。只要上位机或者监控中心发布某继电器动作命令,则 RCU16 的某个继电器就闭合或者打开。

    与 RCU16 类似的产品非常多,内置继电器有 2 个、4 个直到 32 个可选,通信接口和通信协议也可按需选配。题主可按需选择多组遥控模块分布在某个区域内,或者集中安装在某终端设备中,配套合适的外部线路,就可以实现遥控了。

    至于上位机如何操控,这就看题主的需求了。例如我们在笔记本中设计好操控模式,让这 N 多的终端模块按时序先后动作,应当不是什么难事。如果用 PLC 来控制,会更加省事。笔记本或者 PLC 可通过接口网线甚至无线网络与这些遥控模块连接,这样我们就可以让终端设备或者模块按设计需求执行动作了。

    对于题主的系统,给几个建议:

    1)虽然题主的直流工作电压低于 1500V,按 GB/T 156《标准电压》的规定属于低压配电系统,但毕竟电压较高,一定要处理好主回路和控制回路的布线及数据采集,切不可大意,避免发生高压电击事故;

    2)在工业现场,最忌讳的就是用单片机自制控制器。为何?我们自己设计和制作的单片机系统虽然能用,但可靠性几乎等于零,抗干扰能力 EMC 也等于零。因此,在工业现场要么就用 PLC,要么就把数据传输到后台计算机中去处理。

    要知道:电力仪表、PLC 和各类控制装置内部都是单片机,但这些产品是经过国家测试中心测试认证的,具有高可靠性和高抗干扰能力,绝非我们自己制作的单片机可比。

    例如 PLC 的 EMC 级别可达 3 级到 4 级,民用产品为 2 级。如果把我们制作的单片机电路板放到测试仪中,单单电源的群干扰脉冲就能使得电路板起火,测试就谈不上了。

    3)题主说有 300 个动作点,它们应当分布在一定的范围之内。题主要有规划,把这些动作点按动作特性归纳合并成若干集合,再对这若干集合实施测控,这样才合理。

    4)题主要特别注意抗干扰能力和可靠性的设计,这是工业控制区别于学生设计的根本之处。

    5)要处理好控制系统的供电电源。控制系统的电源不能因为主回路切断就断电,它必须继续维持工作一段时间。我们一般都配套带有蓄电池的直流电源,或者直流屏,以维持稳定工作。


    题主的问题对于电气工程学子们来说并不复杂,例如我的一位学生的毕业设计是用手机控制居家配电系统运行的模型,视频如下:

    [​IMG]https://www.zhihu.com/video/1541802567289413632

    用手机就可以控制窗帘合分,只不过这里的数量只有 1 个,而题主的数量多一些而已。

    对于低压配电的电力监控系统来说,往往受控对象很多。我主设的一个石化项目工程,控制对象多达上千处,分布在厂区许多地方,都可以采用上述方法来实现。当然,实际工程比题主设想的要复杂很多很多倍,而且最困难的不是如何控制,而是如何实现高可靠性,并具有高抗干扰能力。

    在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》第三版的第八章里有一幅图,如下:

    [​IMG]

    图中若干个的 MCU 是电动机测控模块,它具备 6 个遥控继电器接口,可自动或者后台遥控电机的起停操控和保护,它与后台的数据交换通过现场总线实现。

    另外,对于单路或者较少回路的无线遥控,淘宝就能买。例如我家客厅的四路照明,我就采取无线遥控的办法,简单省事。另外还有用 RS485 网线控制的,也很方便,可供题主参考:

    [​IMG]

    总之,办法很多,题主可综合考虑。

    阅读原文
     
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