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(zé)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

2、實現(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(biāo)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(dāng)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

4、關(guān)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

5、f=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(dāng)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

6、位計算機給定，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

8、序。 (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

9、限機構(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(zhǔn)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

11、制器。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

12、BW(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

13、故障，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(dāng)殘壓測頻故障時自動切為齒輪測頻，當(dāng)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(dāng)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

14、式，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(dāng)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(dāng)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(biāo)優(yōu)于國家GB9652-199

15、7標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)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?？梢赃m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

16、智能液晶觸摸屏（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(biāo)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：

18、50Hz，220V10%，550伏安(2)廠用直流電源： 220V10%，520瓦5.2 主要性能指標(biāo) 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(biāo)滿足和優(yōu)于GB9652-1997國家標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(dāng)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

20、序指令的速度高達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A(yù)2ASCPU（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（B0BFF

22、F）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（P0P2

23、55）中斷指針I(yè)32（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

24、初始化。(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(dāng)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(dāng)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JISC0

26、911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

27、額定輸入電壓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0.20k

28、g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

29、流小于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TB1Y0TB2Y1TB3Y2TB4

30、Y3TB5Y4TB6Y5TB7Y6TB8Y7TB912/24VDC 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。A1

31、S64AD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1/400

32、01/80001/12000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420mA1

33、5V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

34、重量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

35、要下送到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)3

36、2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39200 *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約定方式23約定方式34*約定方式4*5無約定方

37、式或打印方式6E不用F自檢注：標(biāo)*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(dāng)額定電流1.2倍（最大）勵磁電流0.33.0A/相驅(qū)動方式特殊單極恒

38、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，其具體特性如下表：項目說明絕緣介質(zhì)強度100

39、0VAC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智能測頻系統(tǒng)。開關(guān)量油開關(guān)、不跟蹤由二次回路送入，供

40、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(dāng)機頻20Hz時，采用齒盤測頻；當(dāng)機頻20Hz時，采用殘壓測頻。(3)

41、 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(dāng)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A1S61PA1S62PA1S63P基本安裝位置電

42、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,V2YS3A8.511.5kg/cm1305594重量kb（

43、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(biāo)準(zhǔn)：滿足（A）UL478（B）VDE0871B級l 過電流保護：所有輸出端均有短路保護和過流保護。l 絕

44、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 bt (1+Tn Td + 1 Tds +

45、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 2PID調(diào)節(jié)特性(1) 條件：bp=0 階躍

46、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(dāng)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=0e(jT) (矩形積分) de(t) d

47、t = 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(KT-2T)式中e(KT)=e(KT)-e(

48、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YPIYG(K)X為比例積分及開