基于步进电机PLC触摸屏的水轮机调速器的电控设计说明

南昌工程学院毕业设计（论文）任务书

目录

第一章典型微机调速器简介 (1)

1.1 典型微机调速器的介绍 (1)

第二章系统结构 (5)

2.1 系统结构框图 (5)

2.2 框图说明 (5)

2.3 系统工作原理 (6)

第三章系统配置 (9)

3.1 电气系统配置 (9)

3.1.1 硬件配置 (9)

3.1.2 软件基本配置 (10)

3.1.3 功能增强软件配置 (10)

3.1.4 调试设备及软件（不属于调速器设备） (10)

3.1.5 试验设备（不属于调速器设备） (10)

3.2 机械系统配置 (10)

第四章主要技术数据及性能指标 (11)

4.1 主要技术数据 (11)

4.2 主要性能指

标 (12)

第五章硬件构成 (13)

5.1 PLC简介 (13)

5.2 操作终端 (13)

5.3 步进电机驱动模

块 (14)

5.4 步进电

机 (18)

5.5测频模块 (21)

5.6 电源系统 (22)

第六章软件编程说明 (24)

6.1 主程序流程框图 (24)

6.2 调节模式 (25)

6.3 开机、停机规律 (26)

6.4 数字协联 (28)

6.4.1 双调节水轮机的协联特性 (28)

6.4.2 协联插值算法 (28)

6.5 自动、手动运行及相互切换 (29)

参考文献 (30)

第一章介绍典型微机调速器

1.1 典型微机调速器的介绍

1、高油压比例阀式微机调速器

高油压微机调速器参数、功能、性能指标和技术特点

（一）主要技术参数

比例系数KP: 0.5~20 积分系数KI：0.05~101/s KI：微分系数KD: 0~5s 频率给定FG: 45~55HZ 功率给定PG：0~100% PG：永态转差系数bp: 0~10% 人工死区E: 人工死区E: 0~1% 机频、网频信号电压：AC 机频、网频信号电压：AC 0.2~160V 交流电源: AC 220V 直流电源：DC 220V或DC 110V 工作油压围：14~16Mpa 事故低油压：11Mpa 蓄能器充气压力：

8.5~9Mpa 操作功：10 000/18 000/30 000/50 000N m

（二）主要功能和性能指标

（1）测量机组和电网频率，实现机组空载及孤立运行时的频率调节。（2）空载时机组频率自动跟踪电网频率，以便快速自动准同期。（3）实现手动开停机、增减负荷及带负荷运行。（4）实现自动开停机，并网后根据永态转差系数（bp）自动调整机组出力。（5）无条件、无扰动地进行自动和手动的相互切换。（6）采集机频、网频、导叶开度、手动、自动等主要参数及运行状态。（7）能通过按键及液晶触摸屏整定调速器的运行参数。（8）检测到电气故障时，能自动地切为手动，并将负荷固定于故障前的状态。（9）转速死区ix≤0.10%。（10）静态特性曲线线性误差<5% （11）自动空载3min转速摆动相对值不超过±0.25%。（12）接力器不动时间Tq≤0.2s。（13）平均

故障间隔时间大于12000h。

2、BW(S)T-PLC步进式无油电转可编程微机调速器

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,以高性能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。

主要技术数据

型号：BW(S)T-80/100/150－2.5/4.0/6.3-HR

工作油压：2.5Mpa、4.0Mpa、6.3MPa

电源：AC220或DC220

电液转换型式：步进式

机电接口控制方式：直接数字控制

调节规律：并联PID

暂态转差系数：bt＝1～200%

永态转差系数：bp＝0～10%

积分时间常数：Td＝1～25S

加速度时间常数：Tn＝0～5.0S

频率给定围：FG＝45.00～55.00Hz

频率死区围：E＝0～1.00Hz

功率死区围：i＝0～5%

功率给定围：P＝0～120%

测速方式：残压或残压+齿盘

测频误差≤0.0009%

电气特点

(1) 以可编程控制器作为硬件主体，具有高可靠性、高抗干扰能力。

(2) 采用TFT彩色中文触摸屏作为人机界面（HMI）。直接触摸操作，操作简单，显示直观、丰富。并具有显示实时动态曲线的功能，调试、维护简便。

(3) 具有调试、试验功能，通过人机界面（HMI）能轻松完成调速器的调试和试验，并显示试验结果。

(4) 一体化电源设计，交流、直流电源同时供电，两者互为热备用，相互之间可实现无扰动切换。

(5) 测频模块与可编程控制器是通过总线直接连接，彻底解决可编程控制器与测频不能很好匹配问题。

(6) 控制输出为直接数字控制方式，无D/A转换环节，实现了输出环节的数字化。

(7) 智能容错测频及自动识别大小网，频率测量精度高。

(8) 多处理器并行工作，速度快。扫描周期均≤20ms。

(9) 高抗干扰能力：所有I/O接口均采用光电隔离及软件滤波。

(10) 多种交互方式：能通过计算机键盘、编程器、电柜面板上的触摸屏等多种方式设置参数及进行操作。

(11) 调速器具有自动容错功能。

(12) 带有串行通讯接口，兼容性好，可与各种计算机监控系统联接，可满足电站无人或少人值守。

(13) 故障自诊断功能，调节器能实时监视自身组成模块，一旦发生故障，