S7—200在三工位开关的应用分析

祝玉刚

摘 要：在电力系统中，金属封闭高压开关成套设备，因体积小、便于安装和操作，得到广泛应用，由于一次设备的小型化，其相应的控制部分也不断地智能小巧化。本文以ZX2型气体绝缘开关柜为例，分析其三工位开关通过S7-200控制的应用。

关键词：三工位；S7-200；联锁

前言：三工位开关：是高压成套开关的一部分，是集隔离开关和接地开关为一体的装置。其设置在母线与断路器之间，实现与母线联接、与母线隔离以及给母线或线路接地的功能。即三工位开关有三个位置：隔离开关合位（联接）、隔离开关分位（隔离）和接地开关合位（接地）。三工位开关操作则通过电机驱动，电机的运转则通过PLC控制，以完成三个位置间的转换，电机正转实现接地开关分闸、隔离开关合闸；电机反转实现隔离开关分闸、接地开关合闸。

S7-200安装及编程简便易用。文中使用了S7-200的CPU224模块。采用FBD功能块图编程方式，编辑时程序逻辑由盒指令之间的连接决定，这样可以建立所需要的控制逻辑，并能解决范围广泛的逻辑问题[1]。

一、操作过程

操作对像：以“Q1为三工位开关，QB为断路器，SS33为三工位隔离操作开关，SS34为三工位接地操作开关”的线路为例。对三工位开关由隔离位置到联接位置操作过程进行分析，此过程属于“拆除安全措施并送电”的一部分操作：断开QB；检查QB确在分位；将SS34置于分闸；检查Q1三工位开关确在隔离状态；将SS33置于合闸；检查Q1三工位开关确在联接状态；合上QB；检查QB确在合位。

二、S7-200控制应用分析

（一）控制基本要求。在进行三工位的不同位置操作时，先判断三工位当前位置，操作前是否达到操作条件，如果位置不正常，发出故障报警同时闭锁操作。当达到条件时，启动相应的操作开关，S7-200根据控制逻辑，控制三工位电机正、反转，同时启动定时器，当离开当前位置并达到操作位置后，停止电机转动，操作完成；若未离开当前位置或未达到操作位置时，电机运行到预设时间后停止工作，同时报警提示。

（二）联锁要求。防止带负荷拉、合刀闸：断路器在合闸位置时，闭锁三工位的隔离分合操作；防止带接地线合闸：三工位在接地状态时，闭锁带电合断路器操作；防止带电挂接地线：断路器合闸位置时，闭锁三工位的接地合操作；

（三）控制分析。以三工位开关由隔离位置到联接位置操作进行分析：前提条件：操作回路的断路器QB断开；三工位开关在隔离位置；母线无接地。此时未操作前的正常状态是：隔离位置I0.1和接地分闸I0.3为有输入，其它均为无输入、无输出。在满足一系列操作条件后，此时由逻辑进行控制。在I1.1接通并同时满足，电机未反转Q0.2、报警灯未亮Q0.0、三工位开关未在联接位置I0.2、三工位开关未在接地位置I0.4；即通过与逻辑

AND1功能块输出RLO为“1”。经下一或逻辑OR1功能块输出

RLO为“1”。又与QB在分闸位置的非I0.7、定时器T37常闭位通过与逻辑AND5功能块输出RLO为“1”。则SR的S1端输入为真，OUT端输出RLO为“1”，与定时器T37常闭位通过与逻辑AND6功能块输出RLO为“1”，即Q0.1为有输出。则Q0.1端线圈得电被激励启动，三工位电机得电，电机正转。通过

AND6功能块使Q0.1无输出。若在180秒内正常操作运行，则电机正转使三工位开关离开隔离位置，非I0.1，与达到操作位置

I0.2和M0.1动合触点以及M0.2运断触点，通过与逻辑AND3功能块输出为RLO为“1”。再经OR2输出为RLO为“1”。至SR的R端为1。由于先前I1.1回路中SS33开关为自复位开关，经逻辑运算后，SR的S1端为0。此时SR的OUT端则输出为0，则Q0.1无输出，Q0.1端线圈失电，电机停止工作。

（四）分析小结。一SR的应用，即：S1为1， 无论R为0或1，

OUT都为1；当S1达到操作条件后，输出即进行相应操作。只有S1为0，R为1时，OUT才为0；当R条件满足后且S1为0，输出即停止相应操作。二，TON（定时器）T37的应用，指令在IN输入为"1"时，开始计时。当前值大于或等于预设时间（PT）时，定时器位为"打开"。即定时器T37常闭位断开，T37常开位闭合。方式一即通过T37常闭位直接断开使Q0.1无输出；另一个是通过T37常闭位断开使SR的S1输入为0， T37常开位闭合使SR的R输入为1，则SR的OUT输出为0，即Q0.1无输出。三，位存储器M的应用，作为一种辅助继电器，它不能直接驱动外部负载，位存储器的常开与常闭触点在PLC内部编程时可无限次使用，可以用位存储区作为控制继电器来存储中间操作状态和控制信息。在图1：功能块AND3和AND4中若未应用

M0.1和M0.2位，则会发生，在进行隔离合闸操作时，当SS33返回后，电机就立即停止工作，因为AND4的输入，在隔离合闸操作时，I0.3为1和I0.4为0，造成AND4的输出一直为1，即

SR的R端为1， 当SS33返回时I1.1无输入，SR的IN端为0，此时SR的OUT端则输出为0，使Q0.1无输出。所以通过M0.1和M0.2辅助继电器的应用，来闭锁以上不正常情况的发生。

总结：通过对S7-200在三工位开关控制中的应用分析，详细阐明了PLC的逻辑控制过程。在分析中也发现了一些值得关注的问题：S7-200的故障显示未通信至电脑监控，可将S7-200监控纳入继电保护监控的电脑，便于日常的监盘。三工位操作过程中离开当前位置，达到操作位置均通过辅助开关接点指示，辅助开关的可靠性对三工位操作起到至关重要作用，应做好辅助开关的日常检查维护。

参考文献：

[1] 西门子 S7-200中文系统手册 [Z]