变电所的PLC监控系统(共54页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上本科毕业设计说明书变电所的PLC监控系统THE PLC CONTROL SYSTEM OF SUBSTATION学院（部）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 年月日专心-专注-专业变电所的PLC监控系统摘要本文主要内容介绍了变电所监控系统的主要组成设备, 实际控制系统的选择，可编程序控制器PLC，具体的应用软件组态王设计等的介绍,并给出了具体程序的内容。在本监控系统中，变送器主要进行适时数据采集，采集各路供电线路的电压、电流、功率和功率因数的模拟量，并将其转变成标准的电压或电流信号。PLC分站采用西门子S7-200系列PLC，采集各路的各种数据。通过微机的RS-232串行接口和S7-200PLC的RS485串行接口，构成RS485通信网络在本监控系统是微机与PLC组成的分布式串行通信测控系统。对三种控制系统做各种比较，由于可编程序控制器出色的控制功能和系统的要求选择了可编程序控制器系统，并在此基础上对其它器件进行了选型。在可编程序控制器部分，详细介绍了可编程控制器的组成、工作原理、特点及在工业中的应用。在具体软硬件部分根据系统的控制要求选择分块程序设计方法，并做出了详细的源程序。关键词：监控系统，可编程序控制器，变送器，通信协议/接口THE PLC CONTROL SYSTEM OF SUBSTATIONABSTRACTThe main content of this paper introduces the main components of the substation monitoring system equipment, the choice of the actual control system, programmable logic controller PLC, the specific application software configuration of the design describes, and gives specific content of the program.In this monitoring system, the transmitter and timely data collection, gathering the brightest supply line voltage, current, power and power factor analog, and transform it into a standard voltage or current signal. PLC sub-station with Siemens S7-200 series PLC, collected from various quarters of a variety of data. Through the computer's RS-232 serial interface and S7-200PLC RS485 serial interface, constitute the RS485 communications network in the monitoring system is a distributed PC and PLC serial communications measurement and control system. Three control systems, a variety of excellent programmable controller control functions and system requirements to select the programmable controller system, and other devices on the basis of selection. In the programmable logic controller section, detailing the composition of the programmable controller, the working principle, characteristics and application in industry. Asked to select the sub-block design method under the control of the system in the specific hardware and software section, and made a detailed source.KEYWARDS: monitoring systems, programmable logic controllers, transmitters, communication protocols interfaces目录1 序言1.1课题的提出1.1.1课题的提出如今的现代社会是一个快速发展的社会，现代科技的发展更是日新月异，计算机作为现代科技的代表，可以极大地提高劳动者的生产效率，从而在现代工作与生产中被广泛应用。计算机和通信技术的紧密结合，极大地推动了工业自动化的进程。人坐在电脑前就可以实现对远程设备的集中监控，从而提高了系统的稳定性、效率性和可靠性。变电所是各大矿区、电厂等比较重要的单位，因此其自动化要求程度相对较高，其自动化的范围包括：(1)继电保护和自动装置的动作情况;(2)主要设备的运行电气量,如电流、电压、有功功率、无功功率等。本监控系统主要是通过变送器组进行实时的数据采集，采集各路供电线路的电压、电流、功率和功率因数的模拟量，并转换成标准的电压或电流信号。监测6KV进线、变压器、电压互感器等设备，可以对各路电流、电压和功率等进行测量，在掉闸事故发生前发出预警信号。计算机监控系统将保护的信号、状态、动作等通过监控设备的通讯网络，发送到集中控制中心或调度室。工作人员可以在距离较远的监控室通过计算机模拟出的保护装置查看保护状态、修改保护定值等,从而达到控制现场各种设备的目的。1.1.2 课题的研究意义本课题是通过计算机远程控制现场，其主要内容是以PLC机与多台单片机分站的串行通信为主要研究内容，采集各路供电线路的电压、电流、功率和功率因数的模拟量，从而达到对各路供电小路进行监控与保护，以及对事故发生时的警报作用。从上面的分析可知，如今科学和技术的飞速发展，计算机技术已广泛应用于中国煤炭工业。因为井上供电系统在煤炭供电中是十分重要的，所处的工作环境恶劣，需要连续运行的不确定因素很多，所以井上监控供电系统是必要的。尽管近年来煤炭部门加强了对煤炭行业的管理，其可靠性已经有所改善，但他们仍然是煤矿行业生产的隐患。井上供电变电所供电负荷种类繁多，区域分布广泛，事故发生的频率高，影响生产效率。为了解决上述问题和当前的生产情况，本课题提出了利用计算机检测和可编程控制技术设计关于对变电所系统的集中监制系统,并通过组态软件进行模拟。改善供电系统的可靠性和经济运行的各项指标，该系统的研究与实施，具有重要的现实意义。1.2 变电所监控系统的发展概况电能是现代工业生产的动力和主要能源。电能既可以由其他形式的能源转换而来，也可以转换为其他能源以供应用。电能的输出与分配既简单经济，又易于控制、调节和测量，并且有利于生产过程的自动化，同时，在现代社会信息技术和其他高科技也都是建立在电能应用的基础上的。因此，电能被广泛应用于现代工业生产和国民经济生活应用中。 工矿企业是中国电力的主要用户，根据统计其总量大约占到全国发电量的70，因此研究和掌握工矿企业供配电方面的知识和理论，尽可能引进新技术来提高供应的安全性，可靠性和经济性是电力从业人员的重要职责。20世纪80年代以来，中国的微型计算机及其应用技术迅速发展，在电力系统和自动设备领域有着深远影响。中国在计算机保护方面虽然起步较晚，但发展迅速和有效。随着计算机在继电保护中的作用日益增强，特别是在20世纪90年代广泛使用的PLC保护的核心，为继电保护计算机的发展提供了有利条件。1984年华北电力学院研制的一套微机远距离保护MDP-1型，经试运行后通过了科研鉴定。其型号即通常所说的“01”型于1987年投入批量生产。这是我国第一代微机保护产品，在这期间也有许多不同的原理，由专业工厂制造的计算机保护装置在电力系统运行测试，第一代微机保护装置的特点是由单CPU结构和多路转换的ADC模数转换模式，在相同的硬件结构下，配以不同的保护软件的原则软件，将直接影响保护装置的选择性，灵敏度，迅速性和可靠性。因此，如果在保护原理上有所突破，开发出新型保护原理的软件，其意义是非常显着的。1.3 变电所监控系统的组成和特点1.3.1 变电所监控系统的组成在本监控系统中，变送器主要进行实时数据采集，采集各路供电线路的电压、电流、功率和功率因数的模拟量，并将其转换成标准的电压或电流信号。发送到A/ D转换模块，A / D转换模块将标准电压或电流信号转换成数字信号PLC变量寄存器。在由上位机将采集到的数字信号进行处理，由上位机显示并生成报告，从而实现对变电站的监控作用。本系统的硬件结构如图1-1所示。PLC分站采用西门子S7-200系列PLC，采集各路的各种数据。通过计算机的RS-232串行接口和S7-200PLC的RS485的串行接口，构成RS485通信网络，系统的结构是单、成本低、组成灵活、易于扩展，适合大中型工业过程自动化监控系统中使用。在本监控系统是一个分布式的计算机与PLC串行通信的监测和控制系统。系统以一台主机为核心，通过串行接口和分站相连，整个系统由主机调度和管理。主机采用具备良好人机界面和输出设备的PC机，下位机通过变送器面向监测对象进行适时数据采集。在通信上采用集多种优点的RS485通信接口。1.3.2 变电所监测系统的特点(1)维护调试方便:过去大量的使用整流型或晶体管继电保护的调试工作量大，尤其是一些复杂的监测系统，其原因是这类保护装置的各种保护元件是由硬件组成的，每一种逻辑功能都由硬件构成，逻辑越复杂，硬件就越多，实验也麻烦。而PLC监测系统除了输入量的采集外，所有的计算、逻辑判断都是由软件完成，成熟的软件一次性测试完好后，就不必在投产前在逐项实验。而且微机对硬件和软件都有自检功能，装置上电后硬件和软件有故障就会立即报警。(2)可靠性高:PLC监测系统的软件设计，考虑到电力系统中各种复杂的故障，具有很强的综合分析和判断能力，几乎就是一个专家智能系统。而常规的监测装置，由于是各种器件组成的。不可能做的很复杂，否则硬件越多越复杂，本身出故障的概率就越大，可靠性当然就降低了。另外微机的自检与巡检功能也大大提高了其可靠性。(3)动作正确率高:鉴于计算机软件的适时性特点，微机监测装置能保证任何时刻均不断迅速地采样计算，反复正确地较核。在电力系统发生故障的暂态时期内，就能正确判断故障，如果故障打算了变化或进一步发展也能即刻做判断和自纠。因此PLC监测系统的动作正确率很高，运行实践证明了这点。(4)易于获得各种附加功能:由于计算机软件的特点，使得微机监测可以做到硬件和软件共享，在不增加何硬件的情况下，只需增加一些软件就可以获得各种附加功能。(5)保护性能容易得到改善:由于计算机软件可以方便改写的特点，保护的性能可以通过研究许多新的监测原理来得到改善。而且许多现代新原理的算法，在常规的监测中是很难或根本不可能用硬件来实现的。(6)使用灵活、方便:目前微机监测装置的人机界面做的越来越好，也越来越简单方便。例如汉化界面微机保护的查询、整定更改及运行方式变化等都是十分灵活方便，受到现场 继电保护监测工作人员的普遍欢迎。(7)具有远方监控特性:微机监测装置都具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信联络使微机监测具有远方监控的特点并将微机保护纳入变电所综合自动化系统。由于PLC与微机组成的微机监控系统的诸多优点决定了变电所的老旧的继电保护向微机保护的必然趋势。远端设备包括西门子S7-200系列PLC、A/D转换模块和电压、电流、功率、功率因数变送器。图1-1 系统硬件结构图2 远端设备设计2.1 远端硬件设备远端设备包括西门子S7-200系列PLC、A/D转换模块和电压、电流、功率、功率因数变送器2.1.1 可编程序控制器可编程序控制器的定义：可编程序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。它采用可编程的存储器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。可编程序控制器的工作原理：由于PLC以微处理器为核心，故具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式，若有键按下或有I/O变化，则转入响应的子程序，若无则继续扫描等待。PLC则是采用循环扫描工作方式，这一工作过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如图所示。PLC所执行的可编程序控制器的输入处理、执行用户程序和输出处理过程等五个阶段，称为一个扫描周期，PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地执行。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令。扫描周期的长短主要取决于以下几个因素：一是，CPU执行指令的速度；二是执行每条指令占用的时间；三是程序中指令条数的多少。下面着重介绍一下扫描周期里较为重要的三个阶段。(1) 输入采样阶段在输入采样阶段，CPU扫描全部输入接口，依次读入所有的输入状态和数据。完成输入端采样工作以后，将关闭输入端口，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了变化，I/O映像区中的相应单元的状态和数据也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入采样阶段才能被读入。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。即根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输出刷新阶段。在这一过程中，只有输入点在I/O映像区内的状态和数据不会发生变化，而其它输入点和软设备在I/O映像区或RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化。(3) 输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。图2-1 PLC的扫描工作过程可编程序控制器系统的基本结构：PLC实际上是一种工业控制计算机，作为一种以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机,它采用了典型的计算机结构，主要是由CPU模块 (中央处理单元)、编程器、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。图2-2为典型的可编程控制器结构简图。 图2-2可编程控制器结构简图1、CPU模块：是PLC的核心，是有大或超大规模的集成电路微处理器构成，每套PLC至少有一个CPU模块。它按PLC系统程序赋予的功能接受并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集现场输入装置的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后在按指令规定的任务产生相应的控制信号去控制外部电路。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量，因此限制着控制规模。2、存储器：PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放有PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM中，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序的质量决定了PLC的性能。用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和功能存储器(数据区)两部分。用户程序存储器根据所用的存储器单元类型的不同可以是RAM(有掉电保护)、EPROM、EEPROM存储器。用户功能存储器用来存放(记忆)用户程序中实用的叫0FF状态、数值数据等3、IO模块：是PLC与外部电气回路的接口，I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。PLC的CPU处理的信号只能是标准电平，通过I/O模块的接口电路可实现外部信号与PLC所能处理的信号之间的电平转换；I/O接口还具有良好的光电隔离和滤波作用。4。编程器：编程是编制,编辑,调试,监控PLC的用户程序的必备设备。它通过通信接口与PLC的CPU模块相联系,完成人机对话。5、电源：PLC通常使用220V交流电源或24V直流电源。他的电源模块为其他各功能模块提供DC5V,DC12V,DC24V等各种内部直流工作电源。6、通信接口：为了实现“人机”或“机人”间的通信对话，PLC配有多种通信接口。PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机和其他的PLC或计算机相连。图22 PLC硬件系统的结构图可编程序控制器系统的特点：作为一种新型的工业自动控制装置，PLC有以下一些特点。1、编程方法简单易学梯形图是使用的最多的可编程控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象直观，易学易懂。熟悉继电器电路图的电气技术人员，很快就可以学会梯形图语言，并用来编程用户所需程序。2、高可靠性和强抗干扰能力高可靠性和强抗干扰能力是PLC最突出的特点之一，主要表现在：(1)用软件代替传统继电器控制系统中大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线大大减少，因触点接触不良造成的鼓掌大为减少；(2)所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离；(3)各输入端均采用RC滤波器，并采取屏蔽措施；(4)采用性能优良的开关电源；(5)对采用的器件进行严格的筛选；(6)良好的自诊断功能，一旦电源或其它软、硬件发生异常情况，PLC立即采用有效措施，以防止故障扩大；(7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有3个CPU构成的表决系统，使可靠性更进一步增强。因此，PLC具有很高的可靠性和很强的抗干扰能力，平均无故障工作时间可达数万小时，可以直接用语有强烈干扰的工业生产现场并持续工作。3、丰富的I/O接口模块为了实现与工业生产过程控制中的各种工业现场设备的相互连接，PLC除具有普通计算机的基本部分外，还有丰富的I/O接口模块。对不同的工业现场信号（交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、强电或弱电等），设计有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备（按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等）直接连接。另外，为了提高系统的操作灵活性，许多PLC还有多种人机对话的接口模块，为了组成工业局部网络，还有多种通信连网的接口模块等。4、灵活性好为了适应各种工业控制需要，除了一些小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的模块和功能可根据用户的需要自行组合。相对于传统的电气控制线路，PLC为改进和修改原设备提供了极其方便的手段，通过修改或重新编写应用软件，就可以用一台PLC实现不同的控制功能。5、编程简单易学PLC大多采用梯形图作为主要的编程语言。梯形图是一种面向用户的编程语言，它的表达方式类似于继电器控制系统电路图，具有形象直观、易学易懂的特点。对于熟悉继电器电路图的电气技术人员来讲，很快就可以学会梯形图语言，并用来编程用户所需程序。6、系统安装简单、维修方便PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端连接，即可投入运行。PLC的各种模块上大多都有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更新模块的方法，使系统迅速恢复运行。可编程序控制器在控制中的应用：由于PLC自身特点和优势，在工业控制中PLC已得到广泛应用，包括机械、冶金、化工、电力、运输、建筑等众多领域，应用范围也在不断扩大，PLC主要的应用领域包括以下几个方面。1、开关量逻辑控制逻辑控制是PLC最基本的应用，它可以取代传统的继电器控制装置，如机床电气控制、各种电机控制等，可以实现组合逻辑控制、定市控制和顺序逻辑控制等功能PLC的逻辑控制功能相当完善，可用于单机控制，也可用于多机群控制及自动生产线控制，其应用领域也已遍及各行各业。2、运动控制PLC使用专用的运动控制模块，可对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，实现单轴、双轴和多轴位置控制，并用运动控制和顺序控制功能有机结合在一起PLC的运动控制功能可用于各种机械，如金属切割机床、金属成形机械、机器人、电梯等场合，可方便的实现机械设备的自动化控制。3、闭环过程控制模拟量I/O模块及数据处理和数局运算等功能，实现对模拟量的闭环控制。现代的大中型PLC一般都有PID闭环控制功能，这一功能可以用PID子程序或专用的PID模块来实现，可用于热处理炉、锅炉、塑料挤压成形机等设备的控制。4、数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可以完成数据的采集、分析和处理等操作。这些数据可以与储存在储存器中的参考值进行比较，也可以用通信功能传送到其它只能装置，或将它们打印制表。数据处理功能一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品加工中的一些大型控制系统。5、通信联网PLC的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC与其它智能设备之间的通信。PLC与其它智能控制设备一起，可以组成“集中管理，分散控制”式的分布式控制系统。PLC控制系统图见图2-3图2-3 PLC控制系统图可编程程序控制器的发展趋势：经过几十年的迅速发展，PLC的功能越来越强大，应用范围也越来越广泛，其足迹已遍及国民经济的各个领域，形成了能够满足各种需要的PLC应用系统，随着市场需求的不断提高，PLC的发展体现以下趋势。1、向小型化、微型化、大型化、多功能两个方面发展PLC的主要应用领域是自动化，不同的企业对自动化的要求、规模及投资数额都不相同层次的需求。因此，PLC将朝两个方向发展：一是向小型化、微型化的方向发展，以适应小型企业技术改造的需求提供性能价格比更高的小型PLC控制系统：二是向大型化多功能化方向发展，为大、中型企业提供高水准PLC控制系统。其共同特点是，现代PLC的结构和功能不断改进，产品更新换代周期越来越短，并不断地向高性能、高速度、高性能价格低方向发展。2、过程控制功能不断增强在PLC发展的初期，它只能完成开关量逻辑控制。随着PLC技术的发展，出现了模拟量I/O模块和专门用于模拟量闭环控制（过程控制）的智能PID模块。现代的PLC模拟量控制功能日益强大，除了专门用于模拟量控制的PID指令和智能PID模块外，一些PLC还具有了模糊控制、自适应控制和参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高。在过程控制方面，已经很难分清PLC与工业控制计算机、分散控制系统时间的界限。3、大力开发智能型I/O模块智能I/O模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件，它们的CPU与PLC的住CPU并行工作，占用主CPU的时间很少，有利于提高PLC的扫描速度。主要包括模拟量I/O、高速计数输入、中断输入、运动控制、热电偶输入、条形码阅读器、多路BCD码输入/输出、模糊控制器、PID回路控制、通信等模块。智能I/O模块本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。它们可以完成PLC的主CPU难以兼顾的功能，简化某些控制领域的系统实际和编程，提高PLC的适应性和可靠性。4、与个人计算机日益紧密结合个人计算机的价格便宜，有很强的数据运算、处理和分析能力。目前，个人计算机主要用作PLC的编程器、操作站或人/机接口终端等。在工业控制现场，可以将PLC与加固型的计算机连接在同一网络上，这种网络价格低、用途广，已得到了广泛使用。可编程控制器计算机化，大型可编程控制器具备个人计算机的功能，是另一发展趋势。这类PLC采用功能强大的微处理器和大容量的存储器，将逻辑控制、模拟量控制、数学运算和通信功能紧密结合在一起。可编程控制器与个人计算机、工业控制计算机、分散控制系统在功能和应用方面相互渗透，互相融合，使控制系统的性能价格比不断提高。5、编程语言趋向标准化与个人计算机相比，可编程控制器的硬件、软件的体系结构是封闭的，而不是开放的。在硬件方面，各厂家的CPU模块和I/O模块互不通用，通信网络和通信协议往往也不是专用的。各厂家PLC的编程语言和指令系统的功能和表达方式也不一致，有的甚至有相当大的差异，因此各厂家的可编程控制器互不兼容。为了这一问题，IEC制定了可编程控制器标准IEC1131.其中C1131-3中制定了编程语言的标准。6、通信与连网能力不断增强可编程控制器的通信和联网功能可以使PLC与PLC之间、PLC与个人计算机等其它智能设备之间能够进行数字信息交换，形成一个统一整体，实现分散控制或集中控制。现在，几乎所有的PLC产品都有通信联网功能，通过双绞线、同轴电缆或光纤，信息可以传送到几十公里远的地方：通过Modem和互联网，可以使PLC与世界上其它地方的计算机装置进行通信。2.1.2 A/D转换器模/数(A/D)转换器是把模拟量信息转化为输出的数字量信息的器件。A/D转换器的主要参数与分类：1、A/D转换器主要参数描述A/D转换器主要参数主要有：分辨率、量化误差、转换精度、转换时间四项。(1) 分辨率：它相应于最低二进位(LSB)的模拟量值。它规定A/D变换器能够区分的模拟量的最小变化值。因为能够分辨的模拟量值取决于二进制位数，所以通常用位数表示分辨率，如4位、8位、12位等等。(2) 量化误差：A/D转化是将连续的模拟量转化为离散的数字量。对一定范围内连续变化的模拟量只能反映成同一个相同的数字量。(3) 转换精度：除了量化误差，还有其他因素，如非线性引起的误差。在手册中，对这种附加误差的总和，称总不可调误差，实际上就是A/D调整到最精确的情况下还存在的附加误差。(4) 转换时间：A/D转换时间指的是从发布转化命令直到获得整个数字信号为止所需的时间间隔。2、A/D转换器的分类A/D转换器种类很多，按工作原理分为：逐位比较型、并行比较型、双积分式、电压频率(V/F)型及计数比较型等。逐位比较型转换速度适中，转换精度从底到高都有，是集成A/D转换器中最普通的形式；并行比较型转换速度快，但精度不高；双积分式抗干扰能力强，精度较高，但转换速度慢；电压频率(V/F)型用于模拟量到脉冲量的转换，精度较高，芯片成本低；计数比较型有中高精度芯片，但转换速度慢。我们下面就以逐次逼近A/D转换为例介绍它的原理:逐次逼近A/D的转换原理图示于图2-4。为了说明的方便，假设它是一个4位转换器，它的基准电压为10V，各位权值对应的D/A输出电压如下：1000 5V0100 2.5V 0010 1.25V 0001 0.625V逐次逼近A/D的工作流程可以用图2-5所示的流程图来描述。它由置位控制逻辑从最高位开始置数，通过D/A产生模拟电压，和输入模拟电压进行比较。当D/A输出<=输入时，则保留所置的数，负责复位，再置次高位进行比较。这样直到4位比较完毕，将保留的或复位的结果输出，即得与输出模拟电压相当的二进制数据。假定输入模拟电压为6.875V，下面逐步叙述工作过程：图2-4 逐次逼近A/D转换的原理图图2-5 逐次逼近A/D工作流程图2.1.3 变送器的选择变送器的种类很多,但是我们根据实际情况,主要采集功率、电流和电压,所以我们在这里只介绍有功功率变送器、功率因数变送器、电流(电压)变送器。因为电流是重中之重，所以我重点介绍电流变送器。一、概述(交流电流（电压）变送器)电流变送器亦称电流环电路，根据转换原理的不同可划分成以下两种类型：一种是电压电流转换器，亦称电流环发生器，它能将输入电压转换成420mA的电流信号（典型产品有1B21，1B22，AD693，AD694，XTR101，XTR106和XTR115）；另一种属于电流电压转换器，也叫电流环接收器（典型产品为RCV420）。图2-7 XTR115的内部电路框图及基本应用电路1、XTR115 性能特点：1）它属于二线制电流变送器，内部的2.5V基准电压可作为传感器的激励源。XTR115可将传感器产生的40200A弱电流信号放大100倍，获得420mA的标准输出。当环路电流接近32mA时能自动限流。如果在脚3与脚5之间并联一只电阻，就可以改变限流值。2）芯片中增加了5V精密稳压器，其输出电压精度为±0.05，电压温度系数仅为20×106，可给外部电路（例如前置放大器）单独供电，从而简化了外部电源的设计。3）精度高，非线性误差小。转换精度可达±0.05，非线性误差仅为±0.003。4）环路电源电压的允许范围宽，Us=7.536V。XTR115由环路电源供电。工作温度范围是4085。5）专门设计了功率管接口，适配外部NPN型功率晶体管，它与内部输出晶体管并联后可降低芯片的功耗。2、XTR115型电流变送器的工作原理：XTR115采用SO8小型化封装，其内部电路框图及基本应用电路如图2-7所示。U为电源端，接环路电源。UREF为2.5V基准电压输出端。II端接输入电流。IRET为基准电压源输出电流和稳压器输出电流的返回端，可作为输入电路的公共地。OUT为420mA电流输出端。UREG为5V稳压器的输出端。B和E端为外部功率管的接口，分别接功率管的基极（B）和发射极（E）。功率管的集电极（C）接U端。芯片内部主要包括输入放大器（A），电阻网络，输出晶体管（VT1），2.5V基准电压源和5V稳压器。RLIM为内部限流电阻。外围元器件主要有输入电阻（RI），功率管（VT2），环路电源（Us）和负载电阻（RL）。输入电压UI先经过RI转换成输入电流II，再经过XTR115放大后从OUT端输出420mA的电流信号。为减小失调电压以及输入放大器的漂移量，要求UI>0.5V。输出电流与输入电流、输入电压的关系由式（1）确定。Io=100II=100UIRI    （1）名称：交流电流（电压）变送器 型号：YWD-I(U) 主要技术指标：a) 精度等级：0.2级、0.5级 b) 输 入、输出及辅助电源参数(见表2-1)c)  输入频率：50Hz±5Hz d）吸收功率：电压回路：0.2VA/100V 电流回路：0.1 VA/5A 表2-1输 入、输出及辅助电源参数Vn输出电压V0070VV10120VV20250VV30300VV40450VV60500VV6自定An输入电流A101AA6075AA205AA70100AA3010AA80150AA4030AA9用户自定义A5050A注：A4、A5、 A6、A7、 A8仅适合于YWF类结构用户自定义的产品Pn输助电源P1DC24V±15%P2DC12V±15%P3AC220V±15%P4自定On输出 0105V 0215V0302OmA04420mA05自定资料来源：互联网e)输出负载：电流：当辅助电源24V时，RL650；当辅助电源为12V、15V时，RL300； 电压：RL2k YWD-3U型有源三电压组合变送器 输 入：AC 0300V 辅助电源：AC 220V±15% 输 出：DC 420mA YWF-I型有源单交流电流变送器 输 入：AC 030A 辅助电源：DC 24V±15% 输 出：DC 05V 接线图(见图2-8)图2-8 三组合交流电流（电压）变送器二、概述(三相四线有功率变送器)有功功率变送器、无功功率变送器是一种将被测有功和无功功率转换成按线性比例输出的直流电流或直流电压。并能反应出被测功率的传输方向。适用于各种单相、三相三线和三相四线系统，可广泛用于石油、邮电、冶 金、铁道、市政、电力等部门的电气装置名称：三相四线有功率变送器型号：YWD-P4主要技术指标 a)精度等级：0.2级，0.5级； b)输入、输出、辅助电源及测量量程参数（见表2-2）表2-2  输入、输出、辅助电源及测量量程参数Vn输入电压V1100VV2220VV3270VV4400VOn输出An输入电流A11AA25AA310A050±1V060±1V070±5V080±5VPn输助电源P1DC24V±15%P2DC12V±10%P3AC220V±15%P4自定010±20mA020±20mA030±20mA040±20mA（资料来源：互联网）c)吸收功耗：电压回路：0.2VA/100V 电流回路：0.1 VA/5Vd)负载能力：650 e)工频耐压：输入/输出/外壳间：AC2kV/min 标准输入满度值(见表2-3)表2-3  输入、输出、辅助电源及测量量程参数型号接线标准输入满度值（W/var）V1（100V）V2（220V）V3（270V）V4（4