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第一章概述
可编程计算机系列水轮机调速器是我所2001年研发的一代新型水轮机调速器,它充分考虑了PLC和IPC两种机型的优点,充分发挥了可编程计算机控制器(PCC)的技术特点,是总结了长控所双微机调速器和全可编程调速器的经验成果而研制的一类新型调速器。PCC系列调速器适用于大、中、小型混流、转桨、贯流、冲击式等机组。是长控所大、中型调速器的推荐方案之一。
功能和特点
本调速器具有如下功能
1 频率测量与调节:可测量机组和电网的频率,并实现机组频率的调节和控制。
2 频率跟踪:当跟踪功能投入时,机组频率自动跟踪电网频率,可实现快速自动同期并网。
3 自动调整与分配负荷:机组并入电网,调速器将根据其整定的bp值和电网频差,自动调整机组的出力。
4负荷调整:可接受上位机控制指令,实现发电自动控制功能()。
5 开停机操作:接受中控室或上位机指令,实现开停机操作。
6 手动操作:具有电手动和机械手动操作功能,并可无条件、无扰动实现自动运行与手动操作的相互切换。
7 能采集并显示调速系统的主要参数,如:机组频率、电网频率、导叶开度、调节器输出和调节器的整定参数等。
8 有完善的通讯功能,为电站监控系统设置了标准、可靠的接口,能方便地实现与上位机的通讯。
9 具有频率计的相关试验功能。
10 辅助实验功能:通过操作面板上的功能键和显示屏,可以很方便地完成空载摆动和静态特性测试实验。
本调速器的主要特点
1 可靠性问题
控制器、操作显示面板、各功能模块等构成,平均无故障时间可达50万小时即57年,因此具有比PLC调速器更高的可靠性。
2 测频问题
a 测频通道多
PCC调速器有四路测频通道,可以用于①机组PT测频、②机组齿盘测频、③电网频率测量,因此测频容错能力强。
b 测频精度高
由于一般的微机测频都采用1M计数时钟,而B&R2005系列CPU的内部计数时钟10M左右。因此,PCC测频精度远比一般的微机测频精度高。
c 测频实时性强
微机测频,由于PT的正弦波信号上半波与下半波的不对称性,为了保证测频的准确性,必须采用二分频,测量一个周期的脉宽时间,测频,是测量上升沿至上升沿的时间,无须进行分频,测频的实时性比一般微机测频的实时性提高了一倍。
d 测频可靠性高
在测频通道的选择上有三种选择方式:1、发电机残压;2、永磁性;3、齿盘。可根据用户的要求任意选择。既可单通道使用,又可三个通道或任意两个通道结合起来使用。当结合起来使用时,各通道之间可做到互为检错、纠错,互为备用,当出现测量值有较大出入时,异常的测量值将被判断为错误值而自动丢弃,校正有效机频值,同时测频故障报警提示,以便尽快查找原因,排除故障通道。这样通过多通道测频保证了测频的高可靠性。
此外,PCC硬件的可靠性极高,内部提供,并且由于在测频过程中没有采用分频,硬件电路更简单、更可靠,因此测频的可靠性极高。
3 多任务分时操作系统
在系统中可以将操作任务分成具有不同优先权的任务等级,而且每个任务等级中可以包含多个具体任务。优先权高的任务,有着较短的巡回扫描周期。这样的操作系统中,可以将比较重要的任务定义得任务级别高一些,如:测频、PID运算、A/D、D/A转换等,这样,这些任务就可以得到及时地处理、执行,从而整个控制系统得到了优化,具有较好的实时性。
4 TPU功能
硬件系统中,时间处理单元TPU(Time Processor Unit)能够对与时间有关的程序进行及时的处理并且不影响主CPU的运行。TPU是集成在MOTOROLA公司32位的M6300型单片机里的高速处理单元,可以在不增加主CPU负担的前提下,完成对时间响应要求很高的控制任务,它可以为开关信号引发的事件提供微秒级的分辨率,以满足真正高实时高精度的要求,如频率测量、脉宽调制。
5 编程语言
PCC支持多种编程语言:梯形图(LAD)、指令表(STL)、结构文本(ST)、顺序功能表(SFC)、C语言、B&R高级语言AB。
根据编写程序的方便和需要,可采用几种语言混合编程,如梯形图和AB。
B&R高级语言AB是基于Windows专门为工业控制开发的一种高级语言,它比通用的高级语言如C语言更适合工业控制特点,更易于编程。的特点,能够轻松完成各种复杂的工业控制和监视。
不仅如此,B&中人机界面程序的编写。
6 在调节技术上,采用连续、实时、变结构、变参数的PID,积分分离等控制方法,根据机组特性与工况,连续、实时改变调节参数,确保系统稳定并具有良好的调节品质。
7 设有在线自诊断及处理功能,当系统故障时,调速器将自动转入手动工况运行,将负荷固定于故障前的状态。
8 自动化程度高,调速器设有开机、停机、发电、