可编程控制器(PLC)微机调速器步进电机A系列说明书1

STRONGBW(S)T-PLC系列步进式无油电转可编程微机调速器说明书武汉四创自动控制技术有限责任公司1第一章概述水轮机微机调速器是本世纪七十年代在电液调速器的基础上发展起来的新型水轮机调速器。随着计算机技术和控制理论的发展，水轮机调速器技术也不断的发展和提高，可靠性和调节品质已完全能够满足电厂无人值班、少人职守的要求。多年来，我们公司一直致力于水轮机微机调速器技术的开发研制工作，与国内知名的院校、研究机构紧密合作，博采众长，在调速器领域不断推出可靠性更高、调节品质更优的产品。我们公司开发生产的BW（S）T-PLC系列步进式无油电转可编程微机调速器，克服了目前步进电机调速器存在的缺陷，真正实现了步进电机不用油、断电自保持、全数字化、免维护，可靠性和调节品质完全满足国标GB/T9652-1997.2要求。我们公司生产的步进式无油电转的自动复中精确定位装置，具有独特的定位复中功能，已获得国家发明专利，专利号为：ZL00224552.3。通过多年的努力，我们公司生产的可编程微机调速器已在白山、西津、富春江、丰满、陆水等国内几十座水电厂上百台机组上成功运行，我们以优质的产品、一流的服务，赢得了电厂的好评。BW(S)T-PLC步进式无油电转可编程微机调速器是以进口可编程控制器(PLC)为控制核心，以步进式无油电转作为电液转换环节，以机械液压系统作为执行机构，组成的一种新型微机调速器。BW(S)T-PLC步进式无油电转可编程微机调速器型号的定义如下：B：步进式无油电转；W(S)T：微机单（双）调；PLC：可编程控制器。BW(S)T-PLC步进式无油电转可编程微机调速器具有结构简单可靠、不耗油、油泵起动次数少、油质要求低、不卡涩、断电后调速器保持接力器当前开度不变、免维护、易于操作、人机对话方便的优点。BW(S)T—PLC步进式无油电转可编程微机调速器,以PC机（带液晶触摸屏）作为中文人机界面，可显示各种数据、状态，进行各种操作、试验、记录、报警、打印、通信等功能。2第二章步进电机-PLC微机调速器系统结构2.1系统结构框图bp/EpYGPGYG/PG给定开度给定功率++E开度/功率死区Y-P机组频率电网频率频率给定fgfwfj频+块模积分-+I微分D++频率死区-测比例P步进电机反馈功率传感器P有功信号机组水头A/D模块反馈导叶导叶上位机计算机通讯模块操作终端触摸式工业平板PC机步进电机反馈接力器反馈+开限电气+数字放大器电机步进无油电液转换器机械液压系统力器接++--系统结构框图2.2框图说明1．频差Δf1)油开关合或油开关分但网频不正常或油开关分且跟踪频给时Δf=fG-fJ2)油开关分且网频正常并跟踪网频时Δf=fW-fJ3)频率死区E（可以设定）①频率调节E=0②功率调节E=0.2Hz2．给定与实际差值Δ1)频率调节模式Δ=YG-YPIG32)功率调节模式Δ=PG-P3)功率死区Ep①频率调节模式Ep=0②功率调节模式Ep=0~5%PN（可调整）4)永态转差系数bp○1频率调节模式bp=0%○2开度调节模式bp=0—10％○3功率调节模式bp=0—10％2.3系统工作原理机组频率和电网频率的测量均由测频模块完成。一方面测频模块将机频值通过液晶触摸屏显示，另一方面将频率差值Δf(Δf=fW-fJ或Δf=50.00-fJ)送给PLC。调速器具有频率调节、开度调节和功率调节三种控制模式，根据需要选择不同的控制模式。这种切换，一是通过液晶显示器上的触摸键或二次回路接点来完成，二是通过数字通信接口来完成。采用频率调节模式时，又分为跟踪方式和不跟踪方式。跟踪方式运行时可实现空载频率跟踪，这样可以保证机组频率与电网频率相一致，便于并网。当采用功率调节模式时，PI环节按功率偏差进行调节，实现机组有功功率恒定。这种方式运行可以很容易实现全厂AGC（自动发电控制）。对于功率给定，它一方面作用于PI环节，另一方面通过开环控制直接作用于输出，提高了功率增减速度。功率给定可以选择数字量或模拟量，数字量适用于上位计算机给定，模拟量适用于RTU模拟量给定，运行方式很灵活。电气开限环节是针对PID运算结果进行限制，限制输出不超过一定值。数字放大器将PLC输出与接力器反馈采集量进行比较放大后输出。对接力器的控制采用双闭环结构，除接力器反馈外，还有一个电机反馈，以控制无油电液转换器精确定位，补偿步进电机失步、各种机械误差和磨损等。4第三章步进电机-PLC微机调速器系统配置由调速器系统结构分析可知，它由电气和机械两大部分组成。柜体结构根据用户要求可选用机械电气分柜或机械电气合柜结构。3．1电气系统配置3．1．1硬件配置1．柜体(1)机电分柜：尺寸：800×600×2300mm或800×600×2200颜色：任选(2)机电合柜：尺寸：单调：900×800×1650mm双调：1200×800×1650mm颜色：任选2．电源系统(1)开关电源：+24V专供继电器及操作终端（触摸平板工业PC机）(2)开关电源：+48V/+36V专供步进电机驱动(3)+15V电源供反馈用3．面板部分操作终端（触摸平板工业PC机）4．控制部分(1)A1S62PN(2)A2ASCPU(3)A1SX40测频模块(4)A1SX40(5)A1SY10(6)A1S64AD/A1S68AD(7)A1SJ71UC24-R2(8)日本三洋步进电机(9)步进电机驱动器3．1．2软件基本配置(1)实时变参数结构PID调节程序。(2)实时画面显示、记录及监控软件。(3)实时故障诊断程序(4)双调数字协联子程序(5)机组起停等操作子程序3．1．3功能增强软件配置(1)与上位机通讯软件(2)功率控制闭环调节软件3．1．4调试设备及软件（不属于调速器设备内）(1)PC机5(2)日本三菱公司MEDOC软件(3)HG-II水轮机调速器特性综合测试仪(4)8051单片机仿真器3．1．5试验设备（不属于调速器设备内）(1)HG-II水轮机调速器特性综合测试仪（用于调速器静、动态特性测试）。(2)PC机3．2机械系统配置(1)步进式无油电液转换器（带自动复中机构）(2)主配压阀活塞及阀体(3)机械手操及开限机构（机构系统有两种结构，一种有机械开限机构，一种无机构开限机构，可选）(4)紧急停机电磁阀、双连滤油器。第四章步进电机-PLC微机调速器主要功能及特点4．1主要功能4．1．1调节与控制功能1．机组频率、电网频率是采用硬件、软件相结合的测量方法，具有检错及容错测频功能。机组频率测量采用双路测频，既可残压测频，又可齿轮测频。2．空载运行时，具有频率给定及频率跟踪两种控制方式。在跟踪方式下，机组频率能自动跟踪系统频率。3．具有适应式变参数变结构PID调节功能。4．能保证水轮机组稳定运行于各种工况：空载、区域电网单机运行、大电网并列调差运行、全厂AGC方式运行。5．功率给定采用开环控制信道，能迅速、准确地增减机组功率。6．采用图像操作终端（智能液晶触摸屏或触摸平板工业PC机），具有实时人机对话功能，运行人员能方便地了解调速器运行状况。7．具有实时故障诊断和显示及报警功能，并对所发生的故障进行记录、打印等。8．具有操作记录及打印功能，以便随时查询。9．具有水头、机组功率等模拟信号采集功能。10．根据水头的变化，自动修改启动开度、空载开度、负载开限和不良工况限制区功能。11．具有串行通讯接口，能方便与上位机通讯，为实现全厂自动化打下基础。12．对于双调机组，能根据水头变化实时进行数字协联，提高发电机组效率。13．协联数据输入方便。可离线将协联曲线量化后，通过图象操作终端存入可编程控制器。14．能实现功率闭环调节，（机组有功由外部提供）且功率给定可以为模拟量或为数字量，以便于与常规RTU或监控系统的计算机连接。615．具有机械自动、机械手动二种运行方式。且机械自动与机械手动之间可实现无扰动切换，微机能自动跟踪机械手动运行，可实现无条件无扰动切换。16．水头信号可以选用自动和手动输入两种方式。17．可进行各种过程监视和实验：开机过程监视、静特性试验、空载频率扰动、空载频率摆动、甩负荷试验。18．通过图像操作终端进行参数设置。19．由于所有输入/输出都实现数字化，所以调试、设置很方便。20．密码保护功能。不同的工作人员可通过输入密码进入不同的画面操作。4．1．2诊断及容错功能BW(S)T-PLC型可编程调速器具有较强的诊断和容错功能，它不仅包括三菱公司A系统可编程本身的诊断，比如CPU模块、A/D模块、通讯模块、脉冲输出模块以及应用软件等的诊断。而且包括调速系统的测频信号、功率及水头信号、反馈信号及机械系统、通信系统等诊断及容错，所有故障在触摸屏上指示并记录，同时送出综合接点信号。1．机组频率信号容错(1)机频信号在空载时发生故障，自动切除频率跟踪功能，导叶开度关到安全的空载位置，并可接受停机令。(2)机频信号在发电运行时发生故障，用电网频率信号取代机频信号，负荷无扰动，如果机频恢复正常则采用机频参与调节，负荷无扰动。(3)机频信号、网频信号在发电运行时全部故障，调速器维持负荷不变，可以通过功率给定或增减操作来调整机组出力。(4)双路测频。残压测频和齿轮测频互为备用。在两种测频均正常的情况下，机组频率大于20HZ时自动采用残压测频，机组频率小于等于20HZ时自动采用齿轮测频。当残压测频故障时自动切为齿轮测频，当齿轮测频故障时，自动切为残压测频。2．电网频率信号容错在空载时，网频信号故障，自动处于不跟踪方式运行，使机组频率跟踪频率给定。在发电运行时，网频不参与调节。3．导叶反馈故障、步进电机反馈故障或驱动模块故障时，步进电机失磁，使接力器维持当前开度不变。如需要可以切到机械手动。4．功率信号故障时，调速器不完成功率闭环调节，自动切至频率开度调节模式，可以通过上位机或常规操作控制机组出力。5．水头信号故障时，维持当时水头值，等待水头切手动命令。6．PLC系统故障时，步进电机失磁，使接力器维持当前开度不变。如需要可以切到机械手动。根据故障类型分别有不同的指示，参见A系列用户手册。7．操作终端故障时，PLC仍能完成各种控制功能，如开机、停机、负荷增减、故障保护等功能。4．1．3开发调试功能(1)A系列PLC具有极强的开发调试功能。(2)MEDOC软件提供多种人机对话界面，给用户开发调试提供了极大的方便。(3)梯形图程序便于用户掌握。74．2主要特点1.调节性能优越采用适应式变参数、变结构PID调节，各种性能指标优于国家GB9652-1997标准。2．可靠性高采用日本三菱公司A系列可编程控制器作为调速器硬件的主体，而可编程控制器的平均无故障时间不小于30万小时，故大大提高了其运行的可靠性。3．全数字化调速器实现了全数字化，为数据的处理、滤波、放大、抗干扰能力的提高等起到了很好的作用。4．抗干扰能力强由于PLC可编程控制器采用工业标准设计。加之应用软件具有自诊断、容错功能，使调速器抗干扰能力适应电厂现场环境。5．通用性强。可以适用于各种不同类型、不同容量的水轮机的控制与调节。6．功能强。具有常规控制和上位机控制功能，除能实现开机、停机等常规操作外，还兼具各种调试、试验功能，与远方通讯实现数字通讯等。7．人机对话方便。运行人员可以通过智能液晶触摸屏（工控机）实时了解调速器运行情况。8．扩展功能强。根据电厂需要可以增加特有的功能。仅在原有系统上增加相应硬件及软件，原系统不用作大的改动。9.安装、调试及维护方便。第五章步进电机-PLC微机调速器主要技术数据及性能指标5．1主要技术数据1．测频环节(1)方式：残压测频、齿盘测频互为热备用(2)输入电压：残压：0.2V—200V，齿盘：24V脉冲信号(3)脉冲调制时间：1~20ms(4)测试范围：5~100Hz(5)测量精度：0.0015Hz2．调节参数整定范围永态转差系数：bp=0~10%(分辨率1%)暂态转差系数：bt=0~100%(分辨率1%)缓冲时间常数：Td=1~20秒(分辨率1秒)加速度时间常数：Tn=0~3秒(分辨率0.1秒)3．控制参数范围开度给定PG=0~100%(分辨率1%)8频