可編程控制器(PLC)微機調(diào)速器步進電機A系列說明書1

1、strongbw(s)t-plc系列步進式無油電轉(zhuǎn)可編程微機調(diào)速器說明書武漢四創(chuàng)自動控制技術(shù)有限責任公司第一章 概述水輪機微機調(diào)速器是本世紀七十年代在電液調(diào)速器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型水輪機調(diào)速器。隨著計算機技術(shù)和控制理論的發(fā)展，水輪機調(diào)速器技術(shù)也不斷的發(fā)展和提高，可靠性和調(diào)節(jié)品質(zhì)已完全能夠滿足電廠無人值班、少人職守的要求。多年來，我們公司一直致力于水輪機微機調(diào)速器技術(shù)的開發(fā)研制工作，與國內(nèi)知名的院校、研究機構(gòu)緊密合作，博采眾長，在調(diào)速器領(lǐng)域不斷推出可靠性更高、調(diào)節(jié)品質(zhì)更優(yōu)的產(chǎn)品。我們公司開發(fā)生產(chǎn)的bw（s）t-plc系列步進式無油電轉(zhuǎn)可編程微機調(diào)速器，克服了目前步進電機調(diào)速器存在的缺陷，真正實

2、現(xiàn)了步進電機不用油、斷電自保持、全數(shù)字化、免維護，可靠性和調(diào)節(jié)品質(zhì)完全滿足國標gb/t9652-1997.2要求。我們公司生產(chǎn)的步進式無油電轉(zhuǎn)的自動復(fù)中精確定位裝置，具有獨特的定位復(fù)中功能，已獲得國家發(fā)明專利，專利號為：zl 00 2 24552.3。通過多年的努力，我們公司生產(chǎn)的可編程微機調(diào)速器已在白山、西津、富春江、豐滿、陸水等國內(nèi)幾十座水電廠上百臺機組上成功運行，我們以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、一流的服務(wù)，贏得了電廠的好評。bw(s)t-plc步進式無油電轉(zhuǎn)可編程微機調(diào)速器是以進口可編程控制器(plc)為控制核心，以步進式無油電轉(zhuǎn)作為電液轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，以機械液壓系統(tǒng)作為執(zhí)行機構(gòu)，組成的一種新型微機調(diào)速器。

3、bw(s)t-plc步進式無油電轉(zhuǎn)可編程微機調(diào)速器型號的定義如下：b：步進式無油電轉(zhuǎn)；w(s)t：微機單（雙）調(diào)；plc：可編程控制器。bw(s)t-plc步進式無油電轉(zhuǎn)可編程微機調(diào)速器具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、不耗油、油泵起動次數(shù)少、油質(zhì)要求低、不卡澀、斷電后調(diào)速器保持接力器當前開度不變、免維護、易于操作、人機對話方便的優(yōu)點。bw(s)tplc步進式無油電轉(zhuǎn)可編程微機調(diào)速器,以pc機（帶液晶觸摸屏）作為中文人機界面，可顯示各種數(shù)據(jù)、狀態(tài)，進行各種操作、試驗、記錄、報警、打印、通信等功能。第二章 步進電機-plc微機調(diào)速器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2 框圖說明 1頻差f1) 油開關(guān)

4、合或油開關(guān)分但網(wǎng)頻不正?；蛴烷_關(guān)分且跟蹤頻給時f=fg-fj 2) 油開關(guān)分且網(wǎng)頻正常并跟蹤網(wǎng)頻時 f=fw-fj 3)頻率死區(qū)e（可以設(shè)定） 頻率調(diào)節(jié) e=0 功率調(diào)節(jié) e=0.2hz 2給定與實際差值 1)頻率調(diào)節(jié)模式 =yg-ypig 2)功率調(diào)節(jié)模式 =pg-p 3)功率死區(qū)ep 頻率調(diào)節(jié)模式 ep=0 功率調(diào)節(jié)模式 ep=05%pn（可調(diào)整） 4)永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp 頻率調(diào)節(jié)模式 bp=0%開度調(diào)節(jié)模式 bp=010功率調(diào)節(jié)模式 bp=0102.3 系統(tǒng)工作原理 機組頻率和電網(wǎng)頻率的測量均由測頻模塊完成。一方面測頻模塊將機頻值通過液晶觸摸屏顯示，另一方面將頻率差值f(f=fw-fj或f

5、=50.00- fj)送給plc。調(diào)速器具有頻率調(diào)節(jié)、開度調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)三種控制模式，根據(jù)需要選擇不同的控制模式。這種切換，一是通過液晶顯示器上的觸摸鍵或二次回路接點來完成，二是通過數(shù)字通信接口來完成。采用頻率調(diào)節(jié)模式時，又分為跟蹤方式和不跟蹤方式。跟蹤方式運行時可實現(xiàn)空載頻率跟蹤，這樣可以保證機組頻率與電網(wǎng)頻率相一致，便于并網(wǎng)。當采用功率調(diào)節(jié)模式時，pi環(huán)節(jié)按功率偏差進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)機組有功功率恒定。這種方式運行可以很容易實現(xiàn)全廠agc（自動發(fā)電控制）。對于功率給定，它一方面作用于pi環(huán)節(jié)，另一方面通過開環(huán)控制直接作用于輸出，提高了功率增減速度。功率給定可以選擇數(shù)字量或模擬量，數(shù)字量適用于上位

6、計算機給定，模擬量適用于rtu模擬量給定，運行方式很靈活。電氣開限環(huán)節(jié)是針對pid運算結(jié)果進行限制，限制輸出不超過一定值。數(shù)字放大器將plc輸出與接力器反饋采集量進行比較放大后輸出。對接力器的控制采用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，除接力器反饋外，還有一個電機反饋，以控制無油電液轉(zhuǎn)換器精確定位，補償步進電機失步、各種機械誤差和磨損等。第三章 步進電機-plc微機調(diào)速器系統(tǒng)配置 由調(diào)速器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析可知，它由電氣和機械兩大部分組成。柜體結(jié)構(gòu)根據(jù)用戶要求可選用機械電氣分柜或機械電氣合柜結(jié)構(gòu)。31 電氣系統(tǒng)配置 311 硬件配置1 柜體(1)機電分柜： 尺寸：8006002300mm或8006002200 顏色：任選

7、(2)機電合柜： 尺寸：單調(diào)：9008001650mm 雙調(diào)：12008001650mm 顏色：任選 2電源系統(tǒng)(1) 開關(guān)電源：+24v專供繼電器及操作終端（觸摸平板工業(yè)pc機）(2) 開關(guān)電源：+48v/+36v專供步進電機驅(qū)動(3) +15v電源供反饋用3 面板部分 操作終端（觸摸平板工業(yè)pc機） 4控制部分 (1)a1s62pn (2)a2ascpu (3) a1sx40測頻模塊 (4)a1sx40 (5)a1sy10(6)a1s64ad/a1s68ad(7)a1sj71uc24-r2(8)日本三洋步進電機 (9)步進電機驅(qū)動器 312 軟件基本配置 (1)實時變參數(shù)結(jié)構(gòu)pid調(diào)節(jié)程序

8、。 (2)實時畫面顯示、記錄及監(jiān)控軟件。 (3)實時故障診斷程序 (4)雙調(diào)數(shù)字協(xié)聯(lián)子程序(5)機組起停等操作子程序 313 功能增強軟件配置 (1)與上位機通訊軟件(2)功率控制閉環(huán)調(diào)節(jié)軟件 314 調(diào)試設(shè)備及軟件（不屬于調(diào)速器設(shè)備內(nèi)） (1)pc機 (2)日本三菱公司medoc軟件 (3)hg-ii水輪機調(diào)速器特性綜合測試儀(4)8051單片機仿真器 315 試驗設(shè)備（不屬于調(diào)速器設(shè)備內(nèi)）(1) hg-ii水輪機調(diào)速器特性綜合測試儀（用于調(diào)速器靜、動 態(tài)特性測試）。(2) pc機32 機械系統(tǒng)配置 (1)步進式無油電液轉(zhuǎn)換器（帶自動復(fù)中機構(gòu)） (2)主配壓閥活塞及閥體(3) 機械手操及開限

9、機構(gòu)（機構(gòu)系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)，一種有機械開限機構(gòu)，一種無機構(gòu)開限機構(gòu)，可選）(4) 緊急停機電磁閥、雙連濾油器。 第四章 步進電機-plc微機調(diào)速器主要功能及特點41 主要功能 411 調(diào)節(jié)與控制功能1 機組頻率、電網(wǎng)頻率是采用硬件、軟件相結(jié)合的測量方法，具有檢錯及容錯測頻功能。機組頻率測量采用雙路測頻，既可殘壓測頻，又可齒輪測頻。2 空載運行時，具有頻率給定及頻率跟蹤兩種控制方式。在跟蹤方式下，機組頻率能自動跟蹤系統(tǒng)頻率。 3具有適應(yīng)式變參數(shù)變結(jié)構(gòu)pid調(diào)節(jié)功能。4 能保證水輪機組穩(wěn)定運行于各種工況：空載、區(qū)域電網(wǎng)單 機運行、大電網(wǎng)并列調(diào)差運行、全廠agc方式運行。5 功率給定采用開環(huán)控制信道，

10、能迅速、準確地增減機組功率。6 采用圖像操作終端（智能液晶觸摸屏或觸摸平板工業(yè)pc機），具有實時人機對話功能，運行人員能方便地了解調(diào)速器運行狀況。7 具有實時故障診斷和顯示及報警功能，并對所發(fā)生的故障進行記錄、打印等。8 具有操作記錄及打印功能，以便隨時查詢。9 具有水頭、機組功率等模擬信號采集功能。10 根據(jù)水頭的變化，自動修改啟動開度、空載開度、負載開限和不良工況限制區(qū)功能。11 具有串行通訊接口，能方便與上位機通訊，為實現(xiàn)全廠自動化打下基礎(chǔ)。12 對于雙調(diào)機組，能根據(jù)水頭變化實時進行數(shù)字協(xié)聯(lián)，提高發(fā)電機組效率。13 協(xié)聯(lián)數(shù)據(jù)輸入方便?？呻x線將協(xié)聯(lián)曲線量化后，通過圖象操作終端存入可編程控制

11、器。14 能實現(xiàn)功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，（機組有功由外部提供）且功率給定可以為模擬量或為數(shù)字量，以便于與常規(guī)rtu或監(jiān)控系統(tǒng)的計算機連接。15 具有機械自動、機械手動二種運行方式。且機械自動與機械手動之間可實現(xiàn)無擾動切換，微機能自動跟蹤機械手動運行，可實現(xiàn)無條件無擾動切換。16 水頭信號可以選用自動和手動輸入兩種方式。17 可進行各種過程監(jiān)視和實驗：開機過程監(jiān)視、靜特性試驗、空載頻率擾動、空載頻率擺動、甩負荷試驗。18 通過圖像操作終端進行參數(shù)設(shè)置。19 由于所有輸入/輸出都實現(xiàn)數(shù)字化，所以調(diào)試、設(shè)置很方便。20 密碼保護功能。不同的工作人員可通過輸入密碼進入不同的畫面操作。 412 診斷及容錯功能 b

12、w(s)t-plc型可編程調(diào)速器具有較強的診斷和容錯功能，它不僅包括三菱公司a系統(tǒng)可編程本身的診斷，比如cpu模塊、a/d模塊、通訊模塊、脈沖輸出模塊以及應(yīng)用軟件等的診斷。而且包括調(diào)速系統(tǒng)的測頻信號、功率及水頭信號、反饋信號及機械系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等診斷及容錯，所有故障在觸摸屏上指示并記錄，同時送出綜合接點信號。 1機組頻率信號容錯 (1)機頻信號在空載時發(fā)生故障，自動切除頻率跟蹤功能，導(dǎo)葉開度關(guān)到安全的空載位置，并可接受停機令。 (2)機頻信號在發(fā)電運行時發(fā)生故障，用電網(wǎng)頻率信號取代機頻信號，負荷無擾動，如果機頻恢復(fù)正常則采用機頻參與調(diào)節(jié)，負荷無擾動。 (3)機頻信號、網(wǎng)頻信號在發(fā)電運行時全部故

13、障，調(diào)速器維持負荷不變，可以通過功率給定或增減操作來調(diào)整機組出力。 (4)雙路測頻。殘壓測頻和齒輪測頻互為備用。在兩種測頻均正常的情況下，機組頻率大于20hz時自動采用殘壓測頻，機組頻率小于等于20hz時自動采用齒輪測頻。當殘壓測頻故障時自動切為齒輪測頻，當齒輪測頻故障時，自動切為殘壓測頻。2電網(wǎng)頻率信號容錯 在空載時，網(wǎng)頻信號故障，自動處于不跟蹤方式運行，使機組頻率跟蹤頻率給定。在發(fā)電運行時，網(wǎng)頻不參與調(diào)節(jié)。 3導(dǎo)葉反饋故障、步進電機反饋故障或驅(qū)動模塊故障時，步進電機失磁，使接力器維持當前開度不變。如需要可以切到機械手動。 4功率信號故障時，調(diào)速器不完成功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，自動切至頻率開度調(diào)節(jié)模式

14、，可以通過上位機或常規(guī)操作控制機組出力。 5水頭信號故障時，維持當時水頭值，等待水頭切手動命令。6plc系統(tǒng)故障時，步進電機失磁，使接力器維持當前開度不變。如需要可以切到機械手動。根據(jù)故障類型分別有不同的指示，參見a系列用戶手冊。7操作終端故障時，plc仍能完成各種控制功能，如開機、停機、負荷增減、故障保護等功能。 413 開發(fā)調(diào)試功能(1) a系列plc具有極強的開發(fā)調(diào)試功能。(2) medoc軟件提供多種人機對話界面，給用戶開發(fā)調(diào)試提供了極大的方便。(3) 梯形圖程序便于用戶掌握。42 主要特點1. 調(diào)節(jié)性能優(yōu)越采用適應(yīng)式變參數(shù)、變結(jié)構(gòu)pid調(diào)節(jié)，各種性能指標優(yōu)于國家gb9652-1997

15、標準。2可靠性高 采用日本三菱公司a系列可編程控制器作為調(diào)速器硬件的主體，而可編程控制器的平均無故障時間不小于30萬小時，故大大提高了其運行的可靠性。3全數(shù)字化調(diào)速器實現(xiàn)了全數(shù)字化，為數(shù)據(jù)的處理、濾波、放大、抗干擾能力的提高等起到了很好的作用。4抗干擾能力強 由于plc可編程控制器采用工業(yè)標準設(shè)計。加之應(yīng)用軟件具有自診斷、容錯功能，使調(diào)速器抗干擾能力適應(yīng)電廠現(xiàn)場環(huán)境。 5通用性強。可以適用于各種不同類型、不同容量的水輪機的控制與調(diào)節(jié)。 6功能強。具有常規(guī)控制和上位機控制功能，除能實現(xiàn)開機、停機等常規(guī)操作外，還兼具各種調(diào)試、試驗功能，與遠方通訊實現(xiàn)數(shù)字通訊等。 7人機對話方便。運行人員可以通過智

16、能液晶觸摸屏（工控機）實時了解調(diào)速器運行情況。 8擴展功能強。根據(jù)電廠需要可以增加特有的功能。僅在原有系統(tǒng)上增加相應(yīng)硬件及軟件，原系統(tǒng)不用作大的改動。9.安裝、調(diào)試及維護方便。第五章步進電機-plc微機調(diào)速器主要技術(shù)數(shù)據(jù)及性能指標51 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 1測頻環(huán)節(jié) (1)方式：殘壓測頻、齒盤測頻互為熱備用 (2)輸入電壓：殘壓：0.2 v200v，齒盤：24v脈沖信號 (3)脈沖調(diào)制時間：120ms (4)測試范圍：5100hz (5)測量精度：0.0015hz 2調(diào)節(jié)參數(shù)整定范圍 永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)： bp=010% (分辨率1%) 暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)： bt =0100% (分辨率1%) 緩沖時間常數(shù)：

17、td=120秒 (分辨率1秒) 加速度時間常數(shù)：tn=03秒 (分辨率0.1秒) 3控制參數(shù)范圍 開度給定 pg=0100% (分辨率1%) 頻率給定 fg=4555hz (分辨率0.01hz) 人工失靈區(qū)寬度 e=00.5hz (分辨率0.01hz) 功率死區(qū) ep=05%pn 開度限制 l=0100% (分辨率1%) 功率給定 (分辨率0.01mw)4 plc運算速度基本指令：0.2s/指令5 步進電機參數(shù)(1) 步進電機型號及生產(chǎn)廠家：步進電機型號：103h8222-0441生產(chǎn)廠家：日本三洋公司(2)二相步進電機： 2a/相(3)保持力矩： 4.9nm 6電源 (1)廠用交流電源： 5

18、0hz，220v10%，550伏安(2)廠用直流電源： 220v10%，520瓦5.2 主要性能指標 1調(diào)速器死區(qū)： (0.020.05)% 2甩大于25%額定負荷不動時間：0.2秒。 3空載自動運行頻率擺動： 0.15%4其它指標滿足和優(yōu)于gb9652-1997國家標準。第六章 步進電機-plc微機調(diào)速器的硬件構(gòu)成步進電機 plc微機調(diào)速器的標準硬件構(gòu)成為：a2ascpu（1個）、a1sx40（2個）、a1sy40（1個）、a1s64ad/a1s68ad（1個）、a1sj71ucr2。根據(jù)用戶的功能要求，特殊情況可增/減一些模塊。61 a2ascpu簡介6.1.1 概述a2ascpu（s1）

19、是當今世界上最先進的微型式可編程控制器，由于使用了將全部plc功能集中在一個專用芯片mitsubishi sequence processor(msp)，它可以達到與許多更大、更貴的plc相媲美的速度和功能。它包括：64k或256k字節(jié)電池后備內(nèi)存內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等run、stop、reset、l.clear旋轉(zhuǎn)式鑰匙開關(guān)run、error的led指示燈用戶程序存儲卡接口rs422編程接口6.1.2 a2ascpu技術(shù)規(guī)格控制i/o點數(shù)最多達512點a2ascpu最多可控制512點i/o，當使用s1型主基板時，最多可掛接3塊擴展基板。高速處理a2ascpu（s1）處理順序

20、指令的速度高達0.2微秒/步，其它指令如果算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等也有極高的速度，因此掃描時間可降到最少。pid、浮點運算、三角函數(shù)指令a2ascpu（s1）包括以下高級應(yīng)用指令：支持32個pid回路、浮點運算、三角函數(shù)sin、cos、tan等。與melsec a系列兼容所有的anscpu模塊都與melsec a系列plc完全兼容，順控程序與ana、a3n、ann、a2c向上兼容，所有的編程和外部設(shè)備都能共享。內(nèi)置14k步ram用戶程序存儲器，也可選用eprom、eeproma2ascpu（s1）模塊具有內(nèi)置的電池后備14k步ram以存儲順控程序，也能用eprom或eeprom存儲程序，

21、更加安全可靠。bw(s)t-plc可編程調(diào)速器選用a2as作為cpu項目a2ascpu控制系統(tǒng)按所存程序，反復(fù)執(zhí)行i/o控制方式刷新方式（可用指令實現(xiàn)部分i/o直接刷新方式）編程語言順控專用指令、繼電器、邏輯符號混合使用，也可使用sfc編程語言指令數(shù)順控指令22基本/應(yīng)用指令239專用指令200處理速度（順控指令）02微秒/步用戶程序存儲容量14k步i/o點數(shù)512故障監(jiān)視定時器（wdt）200毫秒內(nèi)存容量46k字節(jié)內(nèi)部繼電器（m）7144（缺省值m0m999，m2048m8191）鎖定繼電器（l）1048（缺省值l1000l2047）步進繼電器（s）0通訊用繼電器（b）4096（b0bfff

22、）定時器點數(shù)2048100毫秒定時器t0t199（0.13276.7秒）10毫秒定時器t200t255（0.013276.7秒）100毫秒保持定時器（缺省值）無（0.13276.7秒）擴展定時器t256t2047計數(shù)器點數(shù)1024普通計數(shù)器c0c256（范圍032767）中斷計數(shù)器（缺省值）無（c224c225）擴展計數(shù)器c256c1023數(shù)據(jù)寄存器d6144（d0d6143）通訊用數(shù)據(jù)寄存器w4096（w0wfff）報警寄存器f2048（f0f2047）累加器a2（a0，a1）文件寄存器r8192（r0r8191）變址寄存器v，z14（v，v1v6，z,z1z6）跳步指針p256（p0p25

23、5）中斷指針i32（i0i31）特殊繼電器m256（m9000m9255）特殊數(shù)據(jù)寄存器d256（d9000d9255）注釋4032擴展注釋3968自診斷功能故障監(jiān)視定時器檢測，內(nèi)存出錯檢測，cpu出錯檢測、電池故障檢測等出錯時運行模式停機/繼續(xù)運行stop-run運行模式可選，輸出停機時存儲的數(shù)據(jù)，或輸出程序運行后的數(shù)據(jù)允許瞬時斷電時間20毫秒消耗電流dc5v0.32安培重量0.41行克/0.90磅cpu操作處理這部分介紹了從a2ascpu電源接通到順控程序被執(zhí)行所進行的操作處理，大致分為四部分。1.初始化處理這是執(zhí)行順控程序的預(yù)處理。啟動或復(fù)位時執(zhí)行初始處理。(1)通過復(fù)位i/o模塊進行初

24、始化。(2)將數(shù)據(jù)存儲器未鎖范圍初始化（位元件置于“關(guān)”狀態(tài)，字元件置于“0”狀態(tài)。(3)依據(jù)i/o模塊數(shù)以及i/o模塊在擴展單元中的安裝位置，自動分配i/o模塊地址。(4)自動診斷檢查參數(shù)設(shè)置并執(zhí)行操作電路。(5)若a2ascpu被用于melsecnet/b中的主站，在給數(shù)據(jù)連接模塊設(shè)置參數(shù)后，開始進行數(shù)據(jù)連接。2.i/o模塊的恢復(fù)處理若輸入和輸出的恢復(fù)方式是由i/o控制開關(guān)設(shè)置的，則i/o模塊被恢復(fù)。3.順控程序的操作處理寫入pc cpu的順控程序從0步執(zhí)行到end指令。4.終處理當順控程序的操作處理完成后，程序?qū)⒎祷氐?步。(1)執(zhí)行保險熔斷、i/o模塊檢驗、電池欠壓等等的自診斷檢查。(

25、2)更新t/c現(xiàn)值并將開關(guān)置于on/off（有關(guān)細節(jié)參看acpu編程手冊）(3)從計算機連接模塊（a1sj71c24r2，aj71c24（s3），ad51（s3）等等）以及pc cpu中讀取數(shù)據(jù)，執(zhí)行寫指令時計算機連接模塊數(shù)據(jù)被更新。(5) 當melsecnet/b數(shù)據(jù)連路請求恢復(fù)連路時，將執(zhí)行恢復(fù)處理。注意在接通m9053和執(zhí)行di指令時，a2ascpu可執(zhí)行連路恢復(fù)。在斷開m9053和執(zhí)行ei指令時，a2ascpu不能執(zhí)行連路恢復(fù)。62系統(tǒng)環(huán)境說明項目說明運行環(huán)境溫度055存儲環(huán)境溫度-2075運行環(huán)境溫度1090%rh（無凝露）存儲環(huán)境溫度1090%rh（無凝露）可變電阻依照jisc09

26、11頻率1055hz55150hz加速度lg幅度0.075mm掃描計數(shù)10次1個倍頻/1分鐘抗振性依照jis c0912（在三個方向10g3次耐噪音性1500vpp噪音壓、1us音寬和2560hz音頻的噪音模擬器電價質(zhì)耐電壓性ac外圍端子和地之間每分鐘通過1500vacdc外轉(zhuǎn)端子和地之間每分鐘通過500vac安裝電阻用500vdc安裝電阻檢測器測ac外圍端子和地之間的電阻大于5歐接地3級接地：不能接地時可不接操作環(huán)境避免腐蝕性氣體和灰塵冷卻方法自冷方式 6.3 a1sx40 16點直流輸入模塊6.3.1 模塊說明 型號參數(shù)dc（直流）輸入模塊（漏型）a1sx40輸入點16點隔離方式光電耦合額

27、定輸入電壓dc12vdc24v額定輸入電流約3ma約7ma操作電壓范圍dc 10.226.4v（交流：5%以下）最大同步輸入點數(shù)100%同步（dc26.4v）通電壓/通電流dc8v以上/2ma以下斷電壓/斷電流dc4v以下/1ma以下輸入阻抗約3.3千歐響應(yīng)時間斷到通10ms以下（dc24v）通到斷10ms以下（dc24v）公共點分配16點/公共（公共點tb9，tb18）導(dǎo)通批示燈導(dǎo)通時leds燈亮外部連接20端子連接配線尺寸0.751.5mm2適用的壓接端點1.253，1.25ys3a，v1.253，v1.2ys3a選件無內(nèi)部耗電量（5vdc）50ma（typ，所有點都接通）重量0.20kg

28、連接端子說明端子號i/o點tb1x0tb2x1tb3x2tb4x3tb5x4tb6x5tb7x6tb8x7tb9公共端tb10x8tb11x9tb12xatb13xbtb14xctb15xdtb16xetb17xftb18公共端tb19空tb20空bw(s)t-plc使用了兩塊a1sx40，一塊用于頻差輸入，一塊用于控制輸入，具體的說明詳見圖紙。6.4 a1sy40 16點晶體管輸出模塊說明6.4.1 a1sy40 16點晶體管輸出模塊說明 型號參數(shù)繼電器接點輸出模塊a1sy40輸出點16點隔離方式光電耦合額定負載電壓/電流12/24vdc 0.1a(電阻負載)/1點,0.8a/組off漏電流

29、小于0.1maon最大電壓降1.0vdc (一般)0.1a，2.5vdc(最大) 0.1a浪涌吸收齊納二極管保險容量1.6a/組響應(yīng)時間斷到通2ms以下（dc24v）通到斷2ms以下（dc24v）公共點分配8點/公共（公共點tb9，tb18）導(dǎo)通指示燈導(dǎo)通時leds燈亮外部連接20端子連接配線尺寸0.751.5mm2適用的壓接端點1.253，1.25ys3a，v1.253，v1.2ys3a選件無內(nèi)部耗電量（5vdc）270ma（typ，所有點都接通）擴展電源 電壓12/24vdc(10.2-30vdc)電流8 ma重量0.19kg連接端子說明端子號i/o點tb1y0tb2y1tb3y2tb4y

30、3tb5y4tb6y5tb7y6tb8y7tb912/24vdc tb10com1tb11y8tb12y9tb13yatb14ybtb15yctb16ydtb17yetb18yftb1912/24vdc tb20com26.5 a1s64ad/a1s68ad模擬量輸入模塊a1s64ad模擬量輸入模塊有四路模擬量輸入，通道1為導(dǎo)葉接力器反饋，通道2為導(dǎo)葉電機反饋，通道3為水頭采樣，通道4為功率反饋，每個通道可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇電壓輸入或電流輸入。對于雙調(diào)機組，選用a1s68ad，具有8路模擬量輸入，通道18分別為導(dǎo)葉接力器反饋，導(dǎo)葉電機反饋、漿葉接力器反饋、漿葉電機反饋、功率反饋、水頭采樣。a1s

31、64ad有關(guān)說明見下表：項目性能模擬輸入類型電壓：dc010v, 輸入阻抗1m電流：dc020ma, 輸入阻抗250數(shù)字輸出16位二進制1/4000: -4096 to 40951/8000: -8192 to 81911/12000: -12288 to 12287i/o特性模擬量輸入數(shù)字輸出(增益:5v/20ma,偏置:0v/0ma)1/40001/80001/12000+10v+5v或+20ma0v或0ma-5v或-20ma-10v+4000+2000 0-2000-4000+8000+4000 0-4000-8000+12000+6000 0-6000-12000最大分辨率1/4000

32、1/80001/12000電壓輸入電流輸入2.5mv10ua1.25mv5ua0.83mv3.33ua滿量程精度1.0%(對應(yīng)最大值的精度)最大轉(zhuǎn)換時間最大20ms/通道輸入通道4絕對最大模擬量輸入電壓：dc15v電流：dc30ma隔離方式輸入端子和內(nèi)部電路之間用光電耦合隔離，各通道之間無隔離占用i/o點數(shù)32電耗量（5v dc）0.4aa1s68ad有關(guān)說明見下表：項目規(guī)格模擬輸入電壓：dc100+10v（輸入阻抗1m）電流：0+20ma（輸入阻抗250） 使用微型開關(guān)的設(shè)定進行選擇數(shù)字輸出帶16位符號的二進制數(shù)*1輸入輸出特性模擬輸入值數(shù)字輸出值0+10v-1010v05v或420ma15

33、v或420ma0+4000-2000+20000+40000+4000最大分辨率模擬輸入值數(shù)字輸出值0+10v-1010v05v15v020ma420ma2.5 mv5 mv1.25mv1 mv5a4a綜合精度+1%以內(nèi)（相對于最大值的精度）最大變換速度0.5ms/1個信道最大絕對輸入電壓+35v，電流+30ma模擬輸入點數(shù)8個信道/1個模塊絕緣方式輸入端子與程控電源之間光耦合器絕緣（信道之間為非絕緣）輸入輸出 占有點數(shù)特殊32點連接端子20點端子塊外部電源不需要適用電線尺寸0.751.5mm2適用壓接端子r1.253,1.25ys3,rav1.253，v1.25ys3a內(nèi)部消耗電流0.4a重

34、量0.27kg*1 出廠時的模擬輸入值設(shè)定在0+10v*2 即使是只設(shè)定1個信道進行平均處理，全部信道的最大變換速度也將變?yōu)?ms/1信道注：出廠設(shè)置如下表：項目電壓電流轉(zhuǎn)換時間導(dǎo)葉接力器反饋電壓0v10vdc6ms導(dǎo)葉電機反饋電壓0v10vdc6ms漿葉接力器反饋電壓0v10vdc6ms漿葉電機反饋電壓0v10vdc6ms水頭采樣電流020ma15ms功率反饋電流020ma6ms6.6 模塊a1sj71uc24-r2bw(s)t-plc調(diào)速器通用通信模塊為a1sj71uc24-r2, 用于與操作終端通信。plc的各種參數(shù)、采樣值、狀態(tài)等要上送操作終端，操作終端的各種操作信號、輸入的參數(shù)量等要

35、下送到plc。其技術(shù)規(guī)格見下表： 技術(shù)規(guī)格表：項目規(guī)格接口rs232c通訊方式約定方式半雙工/通訊系統(tǒng)無約定方式/雙向方式全雙工/半雙工同步系統(tǒng)同步系統(tǒng)通訊系統(tǒng)300，600，1200，2400，4800，9600，19200bps（開關(guān)選擇）數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式啟始位1數(shù)據(jù)位7或8可選擇校驗位1或無停止位1或2處理周期1掃描周期錯誤檢測奇偶校驗代碼和校驗dtr/dsr（er/dr）控制yes/no通過緩沖區(qū)選擇dx on/off（dc1/dc3）控制系統(tǒng)構(gòu)成（外部設(shè)備：pc cpu）約定方式1：1無約定方式1：1雙向方式1：1傳輸距離15m(rs232c)電流消耗dc5v0.1a所占i/o數(shù)32

36、點重量220g推薦rs232c轉(zhuǎn)rs422轉(zhuǎn)換器ellinem傳送特性開關(guān)設(shè)置（專用通信協(xié)議）開關(guān)設(shè)置項設(shè)置開關(guān)位置onoffsw03不用sw04在run時允許/不允許寫允許*不允許波特率300600120024004800960019200 *無效sw05傳輸速度設(shè)置offonoffonoffonoffonsw06offoffononoffoffononsw07offoffoffoffononononsw08數(shù)據(jù)位設(shè)置8位7位*sw09奇偶校驗位設(shè)置*不設(shè)置sw10偶/奇校驗偶*奇sw11停止位21*sw12代碼和設(shè)置*不設(shè)置模式開關(guān)（專用通信協(xié)議）模式設(shè)置設(shè)置內(nèi)容0不用1約定方式12約定方

37、式23約定方式34*約定方式4*5無約定方式或打印方式6e不用f自檢注：標*的項為出廠設(shè)置67 操作終端操作終端既可選用工業(yè)平板pc機，也可選用觸摸屏。操作終端作為人機界面的操作、顯示、數(shù)據(jù)設(shè)置、試驗等功能詳細請見操作終端說明書。68 步進電機驅(qū)動模塊步進電機驅(qū)動模塊選用日本roze公司生產(chǎn)的高質(zhì)量的步進電機驅(qū)動模塊rd323ms，內(nèi)裝振蕩器實現(xiàn)細分步驅(qū)動，為保護細分步運行，可從低速到高速驅(qū)動，3a/相高輸出、高頻率，采用鋁鎂合金外殼，抗干擾，散熱好。采用自動電流降電路。其性能見下表：性能型號rd323ms電源電壓dc18v40v（絕對最大額定電流40v）電源電流相當額定電流1.2倍（最大）勵

38、磁電流0.33.0a/相驅(qū)動方式特殊單極恒流斬波電路細分數(shù)將基本步180細分設(shè)定可能的分割數(shù)（14種類）64、32、16、8、4、2、180、60、20、10、550、25自動降電流停止脈沖輸入后0.3秒由current stop旋鈕設(shè)定將電流變?yōu)閯幼鲿r電流的080%響應(yīng)頻率600kppsmax(speed輸入=5v時)保護電路電流電壓低下保護、電機誤接保護、過熱保護外形尺寸63(m)105(w)56(d)mm重量250g通過驅(qū)動器面板旋鈕可調(diào)整電機速度、啟動時間、運行電流、停止電流、細分數(shù)和驅(qū)動電流等級等。69 步進電機步進電機選用日本三洋公司生產(chǎn)的二相步進電機103h8222-0441，其

39、具體特性如下表：項目說明絕緣介質(zhì)強度1000vac絕緣電阻100m（500vdc）絕緣等級b級允許的徑向負載220n允許的軸向負載60n基本步進角1.8o電壓2.8v每相電流4a/相每相電阻0.7/相感抗5.7mh/相保持力矩4.9nm（50kgcm）轉(zhuǎn)動慣量2.9 10-4kgm2質(zhì)量2.5kg步進電機103h8222頻率-轉(zhuǎn)矩特性和尺寸如下圖：步進電機103h8222頻率-轉(zhuǎn)矩特性:步進電機103h8222尺寸(mm):610 測頻模塊sccp01 機頻殘壓信號fj和網(wǎng)頻信號fw由機端pt引入，電壓范圍為0.2200v，頻率范圍為599.99hz ，經(jīng)整形濾波后送入80c51fa智能測頻系

40、統(tǒng)。開關(guān)量油開關(guān)、不跟蹤由二次回路送入，供80c51fa智能測頻系統(tǒng)對fj和fw的各種狀態(tài)進行判斷，送不同的頻差至plc，頻差范圍：-32.76hz32.76hz，機頻和網(wǎng)頻可在面板上分別顯示，測頻故障通過頻差送出。1. 原理圖如下（見下圖）：(1) 機組頻率信號和電網(wǎng)頻率信號經(jīng)整形后分別送到80c51fa單片機的高速計數(shù)門陣列輸入端，用中斷方式測量機頻和網(wǎng)頻信號周期。(2) 測頻模塊對機頻實行雙路測頻，既可殘壓測頻，也可齒盤+磁感應(yīng)探頭測頻。殘壓由機端pt引入，齒盤安裝在水輪機主軸上，由兩個磁感應(yīng)探頭檢查齒盤轉(zhuǎn)速，再轉(zhuǎn)換為頻率。在殘壓測頻和齒盤測頻都正常的情況下，當機頻20hz時，采用齒盤測

41、頻；當機頻20hz時，采用殘壓測頻。(3) 軟件對被測頻率信號周期處理后，通過16位輸出口，向可編程控制器送出頻差信號和特征信號。測頻模塊當接收二次回路油開關(guān)和不跟蹤，頻差為50hz-fj，否則頻差為fw-fj。2測頻特性： (1) 測頻靈敏度： 機頻和網(wǎng)頻信號的測頻靈敏度均為1200個脈沖/hz。 (2) 頻差的計算： a. 油開關(guān)分、跟蹤網(wǎng)頻且網(wǎng)頻正常時：f= fw -fj，即網(wǎng)頻減機頻。b. 油開關(guān)合或油開關(guān)分但跟蹤頻給或網(wǎng)頻不正常時：f=50- fj。c. 測頻周期：被測信號為50hz時，采樣周期為0.04秒。測頻原理圖6.11 電源系統(tǒng)6.11.1 plc電源模塊說明項目說明a1s6

42、1pa1s62pa1s63p基本安裝位置電源模塊安裝槽輸入電壓100120vac10%85132vac15%dc24v200240vac10%170264vac15%輸入頻率最大輸入功率輸入電流50/60hz3hz105va8msec內(nèi)20a額定輸出電流5vdc24vdc5a3a0.6a8.3a過載電流保護5vdc24vdc5.5a以上3.3a以上0.66a以上過載電壓保護5vdc24vdc5.56.5v 5.56.5v功率電源顯示器端鈕螺釘尺寸配線尺寸適用的無焊劑端鈕擰緊轉(zhuǎn)矩外形尺寸65%以上電源led燈亮m3.570.33mmmm1.253v,1.25ys3a,v2s3,v2ys3a8.5

43、11.5kg/cm1305594重量kb（ib）0.53(1.17)6.11.2 外部電源bw(s)t-plc調(diào)速器系統(tǒng)除了plc工作電源外，還設(shè)計了+48v/+36v，+24v、+15v外部電源。外部電源選用臺灣明緯開關(guān)電源，采用交、直流同時輸入。每組電源內(nèi)部工作原理相同。僅只是輸出電壓不同，原理框圖如下：+48v/+36v：供驅(qū)動模塊用+24v：供外部繼電器、操作終端和機械柜上的指示燈用+15v：供接力器反饋、電機反饋、表頭調(diào)整板用l 交流輸入電壓/頻率：190260vac/4763hzl 效率：典型值70%（滿載時）l 安全標準：滿足（a）ul478（b）vde0871b級l 過電流保護

44、：所有輸出端均有短路保護和過流保護。l 絕緣測試：輸入端與地之間，輸入端與輸出端之間l 絕緣電阻：30m歐l 工作環(huán)境溫度：050攝氏度l 直流輸入電壓：dc220v10%l 交流輸入電壓：ac220v10%l 交直流電源互為備用第七章 步進電機-plc微機調(diào)速器系統(tǒng)控制原理及pid實現(xiàn)調(diào)速器系統(tǒng)方框圖及數(shù)字模型在水輪機調(diào)節(jié)書中作了詳細的推導(dǎo)，在這里我們只引用其結(jié)果。71 調(diào)速器方框圖對具有輔助接力器的調(diào)速器，有如下框圖忽略tyb（0.10.01秒），有：g(s)= tds+1 btyds2+bty+(bp+bt)tds+bp 1+tns 1+tns考慮bp=0時的情況，則有：g(s)= 1

45、bt (1+tn td + 1 tds +tns) = td+tn bttd + 1 bttd 1 s + tn bt s72 kp、ki、kd與bt、td、tn的關(guān)系由7.1節(jié)中的傳遞函數(shù)公式有；kp= td+tn bttd ， ki= 1 bttd ， kd= tn bt 這樣就可以在bt、td、tn平面上選擇好bt、td、tn的值，再換算成kp、ki、kd進行控制計算。73 pid調(diào)節(jié)規(guī)律1pid調(diào)節(jié)模式將72節(jié)中的結(jié)果，重新列如下算式： g(s)=kp+ki 1 s + kds 1+ts (1) kp= td+tn bttd (2) ki= 1 bttd (3) kd= tn bt 2

46、pid調(diào)節(jié)特性(1) 條件：bp=0 階躍量x，擾動時刻t=0(2) 特性(3) 設(shè)計值（理論值）計算： 比例增量：yp=kpx= kd+tn bttd x 微分增量：yd= kd t x= 1 t tn bt x 積分作用：a) 速動時間常數(shù)，其物理意義是：當頻率階躍量x=1（即頻率變化50hz）時，積分作用下，接力器y由0至1.0（相對量）所需的時間。b) 在實際頻率階躍變化x下，積分作用使接力器走全行程的時間為： t全= bttd x 74 pid離散算法以上我們討論的均是連續(xù)pid控制，要通過計算機實現(xiàn)，必須先對其離散化。令：e(t)=e(kt)y(t)=y(kt)e(t)dt=tj=

47、0e(jt) (矩形積分) de(t) dt = e(kt)-e(kt-t) t 式中t為采樣周期。在上述離散化過程中，必須保證周期t足夠短，才能保證一定的精度。y(kt)=kpe(kt)+kite(jt)+ kd t e(kt)-e(kt-t)該式被稱之為位置式pid算法，位置式pid數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出u(kt)為全量輸出，是執(zhí)行機構(gòu)所應(yīng)達到的位置，數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出跟過去的狀態(tài)有關(guān)，計算機上運算工作量大，需對e(kt)作累加，而且，計算機的故障很有可能使u(kt)作大幅度的變化，為此提出了增量式控制算法。 y(kt-t)=kpe(kt-t)+kite(jt)+ kd t e(kt-t)-e(k

48、t-2t)式中e(kt)=e(kt)-e(kt-t)e(kt-t)=e(kt-t)-e(kt-2t)y(kt)=y(kt-t)+ y(kt)增量式算法雖然只是算法上的一點改動，卻帶來了不少優(yōu)點和方便之處。算法中不需作累加，增量只跟最近幾次采樣值有關(guān)，容易獲得較好的控制效果。但是，微分作用容易引進高頻干擾，導(dǎo)致調(diào)節(jié)性能的不穩(wěn)，因此，在實際應(yīng)用中，往往在微分調(diào)節(jié)器上串聯(lián)一個低通濾波器來控制高頻干擾：gd(s)= kds t+tfs 也就是說利用實際微分代替理想微分，輸出波形見下圖：y(kt)=kpe(kt)+kite(kt)+ u0(kt)ud(kt)= tf t+tf + kd t+tf e(kt)- e(kt-t) y(kt)=y(kt-t)+ y(kt)75 控制框圖及pid實現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的章節(jié)中，已經(jīng)介紹了系統(tǒng)框圖，只考慮頻率調(diào)節(jié)模式，可得出如下控制框圖（見下頁）：為了加快增減功率的速度、開度給定的增量yg(k)直接加于輸出，考慮bp及開度給定回路 y(k)=ypiyg(k)+yd(k) 式中