王穎

（遼寧省白石水庫(kù)管理局，遼寧 朝陽(yáng) 122000）

1 BTW—600可編程微機(jī)調(diào)速器的概述

BTW—600可編程微機(jī)調(diào)速器是由微機(jī)調(diào)節(jié)器、電液隨動(dòng)系統(tǒng)以及油壓裝置三部分組成。微機(jī)控制器是用來(lái)測(cè)量控制機(jī)組的頻率以及功率；電液隨動(dòng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)調(diào)速器中的執(zhí)行部分，在接收到微機(jī)控制器所發(fā)出的控制信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)進(jìn)行工作；油壓裝置是給液壓隨動(dòng)系統(tǒng)提供能源的。

這種調(diào)速器的電氣箱和機(jī)械柜是一體的，機(jī)械柜相隔離的電器箱中放置一些電器部件，包括可編程控制器、觸摸屏、綜合信號(hào)放大器以及不間斷的電源，這樣在維修及檢測(cè)的時(shí)候就很方便。電液隨動(dòng)系統(tǒng)放在電氣箱機(jī)械柜的下面，里面有步進(jìn)電機(jī)操作缸、濾油器、杠桿系統(tǒng)及主配壓閥組件、事故停機(jī)電磁閥等部件。

微機(jī)調(diào)節(jié)器的控制核心是可編程控制器，簡(jiǎn)稱PLC。PLC可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，它比普通的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有更高的可靠性及抗干擾性。PT是圖象顯示和觸摸控制于一體的操作終端，他可以代替以前調(diào)速器上面的表計(jì)指示燈和一些按鍵。BTW—600可編程微機(jī)調(diào)速器使用了PLC以及PT，比普通的微機(jī)調(diào)速器及那些模擬的電液調(diào)速器有更高的可靠性，操作比較簡(jiǎn)單，功能更加完善。

2 功能

1）能夠控制機(jī)組的空載運(yùn)行，對(duì)于投入電網(wǎng)運(yùn)行的步驟微機(jī)調(diào)速器可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)以及成組調(diào)節(jié)，另外還可以手動(dòng)控制機(jī)械的運(yùn)行。

2）水輪發(fā)電機(jī)的開(kāi)機(jī)、停機(jī)、并網(wǎng)、調(diào)整頻率、負(fù)荷的增減、緊急停機(jī)等情況都可以用手動(dòng)來(lái)控制和運(yùn)行。

3）在手動(dòng)運(yùn)行水輪發(fā)電機(jī)的時(shí)候，微機(jī)調(diào)速器會(huì)輸出自動(dòng)跟蹤信號(hào)，對(duì)導(dǎo)葉開(kāi)度有個(gè)調(diào)控，另外還可以隨時(shí)無(wú)干擾地將手動(dòng)狀態(tài)切換到自動(dòng)狀態(tài)。

4）進(jìn)行并網(wǎng)之前，機(jī)組可以對(duì)電網(wǎng)的頻率進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，如果電網(wǎng)頻率出現(xiàn)故障，那么頻率就會(huì)自動(dòng)切換到開(kāi)機(jī)所需要的頻率。

5）在這種可編程微機(jī)調(diào)速器的構(gòu)件上，設(shè)置了水位和功率的信號(hào)傳感器的端口。

6）設(shè)置了上位機(jī)的通訊接口，這樣便于對(duì)全廠的計(jì)算機(jī)實(shí)行監(jiān)控和管理。

7）具有在線診斷故障的功能。

8）使用UPS進(jìn)行供電，這樣即使斷電了，機(jī)組還是能夠保持運(yùn)行狀態(tài)，并且向管理人員發(fā)出警報(bào)。

3 微機(jī)控制器的配件設(shè)置

3.1 控制器的組成

控制器是由8個(gè)模塊構(gòu)成，分別是CPU，PLC電源、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出、測(cè)量頻率、信號(hào)綜合放大、震蕩器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，這8個(gè)模塊功能各自獨(dú)立。其中CPU模塊是通過(guò)總線的控制來(lái)與其他模塊進(jìn)行信息的交換，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器的調(diào)節(jié)運(yùn)行。一般所使用的PLC是一種體積比較小，稱為CQM1。這種可編程控制器速度快，具有極強(qiáng)的抗干擾能力，所采用的繼電器邏輯是世界所通用的。微機(jī)控制器的系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。

3.2 控制器的特點(diǎn)

這種CQM1的可編程控制器是由日本歐姆龍公司開(kāi)發(fā)的，是新一代的中央處理單元，它具有很多特點(diǎn)：

1）輸入和輸出的點(diǎn)數(shù)可以根據(jù)需要，自由地進(jìn)行選擇和構(gòu)成，最多的時(shí)候可以達(dá)到193點(diǎn)。

圖1 系統(tǒng)框圖

2）輸入和輸出數(shù)據(jù)的速度較快，可以稱為高速處理。

3）在控制器內(nèi)部的CPU模塊中，有一個(gè)智能終端和一個(gè)外圍設(shè)備端口，這兩個(gè)端口與控制器的顯示器進(jìn)行連接就可以與上位機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，電廠上下可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理。

4）在這個(gè)可編程微機(jī)調(diào)速器中，有4路是信號(hào)由模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字（A/D轉(zhuǎn)換），還有2路是由數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬（D/A 轉(zhuǎn)換）。

3.3 控制器的操作原理

1）可編程微機(jī)調(diào)速器中的開(kāi)關(guān)量輸入模塊是用來(lái)將二次操作回路過(guò)程中所出現(xiàn)的開(kāi)關(guān)量的信號(hào)，包括開(kāi)機(jī)、停機(jī)、并網(wǎng)、調(diào)整頻率、負(fù)荷的增減、手自動(dòng)切換等信號(hào)傳遞給微機(jī)。為了能夠進(jìn)一步防止出現(xiàn)抖動(dòng)和干擾的情況，先通過(guò)光電隔離器將這些信號(hào)隔離，然后再向內(nèi)部電路進(jìn)行輸送，并且進(jìn)行濾波處理工作，最后才是由中央處理單元對(duì)接受的開(kāi)關(guān)量信息進(jìn)行讀取，再根據(jù)不同狀態(tài)的具體需求做出相應(yīng)的操作調(diào)整。

2）可編程微機(jī)調(diào)速器中的開(kāi)關(guān)量輸出模塊是用來(lái)輸出出現(xiàn)電氣故障時(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。例如，當(dāng)可編程微機(jī)調(diào)速器檢測(cè)到導(dǎo)葉反饋或者是機(jī)組頻率有出現(xiàn)故障的時(shí)候，就會(huì)通過(guò)可編程微機(jī)調(diào)速器來(lái)驅(qū)動(dòng)另外一個(gè)備用的發(fā)電器，并且通過(guò)這個(gè)發(fā)點(diǎn)氣的接點(diǎn)，向二次回路發(fā)出電氣故障信號(hào)，從而開(kāi)關(guān)量輸出模塊接收信號(hào)并輸出。

3）可編程微機(jī)調(diào)速器中的測(cè)量頻率模塊是用來(lái)將顯示終端所顯示的機(jī)組頻率信號(hào)以及電網(wǎng)頻率信號(hào)，在經(jīng)過(guò)濾波之后，將這種信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過(guò)可編程控制器的中央單元讀取數(shù)字量，最后利用PID運(yùn)算來(lái)控制水輪發(fā)電機(jī)的開(kāi)或關(guān)。

4）可編程微機(jī)調(diào)速器中的綜合放大模塊，是將可編程控制器所需要采集的有關(guān)導(dǎo)葉的位置、機(jī)組的有用功率等一些模擬數(shù)值輸入信號(hào)之后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再對(duì)導(dǎo)葉的位置以及機(jī)組功率進(jìn)行調(diào)整轉(zhuǎn)換。用10 V以內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓向可編程控制器的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換口供應(yīng)電量，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

5）可編程智能終端是一個(gè)終端顯示器，觸摸屏，替代以前所用的按鈕以及儀表，操作更加簡(jiǎn)單，更能夠直觀地顯示操作流程。

6）可編程微機(jī)調(diào)速器中的電源模塊，是專門(mén)給可編程控制器提供電源的。

7）可編程微機(jī)調(diào)速器中的振蕩器，是將綜合放大模塊中所接受的控制信號(hào)轉(zhuǎn)變成止轉(zhuǎn)脈沖或反轉(zhuǎn)脈沖，從而控制驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。

8）可編程微機(jī)調(diào)速器中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，是將振蕩器上面符合要求的脈沖，包括正轉(zhuǎn)脈沖或反轉(zhuǎn)脈沖，將這些脈沖按照實(shí)際的順序分配給各個(gè)相，經(jīng)過(guò)放大之后變成功率電流，這樣就可以為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所用。

9）由美國(guó)加州生產(chǎn)的不間斷電源在可編程微機(jī)調(diào)速器的運(yùn)用，不僅對(duì)負(fù)載不間斷供電，還凈化了工廠所使用的交流電源，進(jìn)一步確保可編程微機(jī)調(diào)速器能夠正常運(yùn)行。

4 直流操作回路

4.1 概 述

可編程微機(jī)調(diào)速器的直流操作網(wǎng)路分為兩個(gè)部分：強(qiáng)電和弱電。弱電是在24 V以內(nèi)的電流，它的功能是根據(jù)機(jī)組具體的工作狀態(tài)，通過(guò)繼電器的觸碰點(diǎn)，控制機(jī)器的開(kāi)關(guān)以及緊急停機(jī)，從而機(jī)組能夠保持正常運(yùn)行；另外弱電部分是將二次回路中通過(guò)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入到開(kāi)關(guān)量輸入模塊，可編程控制器卻是根據(jù)不同機(jī)組所反映出的不同的狀態(tài)，對(duì)工作程序進(jìn)行更改調(diào)整，整個(gè)直流操作回路的基本結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示（見(jiàn)圖2）。

4.2 原 理

當(dāng)可編程控制器中的控制母線在失去電源供給的時(shí)候，直流電源的監(jiān)視器里的線圈也會(huì)失去電量，電源監(jiān)視繼電器上的一對(duì)往常都是閉合的觸點(diǎn)就會(huì)向可編程控制器發(fā)出電源消失的信號(hào)，可編程控制器就會(huì)根據(jù)收到的信號(hào)，對(duì)那些由于直流回路失去電量而發(fā)出的錯(cuò)誤信號(hào)進(jìn)行鎖閉，使調(diào)速器不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的機(jī)械動(dòng)作，這樣另一對(duì)往常都是閉合的觸點(diǎn)就會(huì)將這個(gè)信息傳遞給二次網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)信號(hào)一般也可以是作為報(bào)警信號(hào)。

如果中控室發(fā)出開(kāi)機(jī)的命令，那么線路就會(huì)閉合，直流電源監(jiān)視繼電器也就能夠獲得電源，繼電器上的一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)就會(huì)向可編程控制器發(fā)出開(kāi)機(jī)的信號(hào)，可編程控制器在接到信號(hào)之后就會(huì)執(zhí)行這個(gè)有中控室發(fā)出的開(kāi)機(jī)命令。

如果中控室發(fā)出關(guān)機(jī)的命令，那么線路就會(huì)閉合，直流電源監(jiān)視繼電器也就能夠獲得電源，繼電器上的一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)就會(huì)向可編程控制器發(fā)出關(guān)機(jī)的信號(hào)，可編程控制器在接到信號(hào)之后就會(huì)執(zhí)行這個(gè)有中控室發(fā)出的關(guān)機(jī)命令。

圖2 直流操作回路基本結(jié)構(gòu)示意圖

如果中控室需要進(jìn)行線路操作，那么直流電源監(jiān)視繼電器就能夠獲得電源，在并網(wǎng)或者是自動(dòng)的狀態(tài)下，可編程控制器在接到信號(hào)之后就會(huì)執(zhí)行這個(gè)相應(yīng)的減少或者增加符合的命令。

5 操作系統(tǒng)的應(yīng)用

一方面，在DBTW-600可編程微機(jī)調(diào)速器中，通過(guò)可編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端操作與監(jiān)控。其操作系統(tǒng)主要包括主菜單、工況顯示、參數(shù)編輯、故障顯示以及修改密碼等內(nèi)容，當(dāng)調(diào)速器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)就會(huì)顯示“主菜單”圖像，下設(shè)工況顯示、故障顯示、機(jī)旁操作、密碼修改、參數(shù)編輯五大子目錄，進(jìn)入相關(guān)顯示圖像之后，就可以執(zhí)行相應(yīng)操作。另一方面，該調(diào)速器可采用電氣自動(dòng)操作與液壓手動(dòng)操作兩種模式，具有靈活、便捷的優(yōu)勢(shì)，可操作性較強(qiáng)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)機(jī)組的進(jìn)一步調(diào)試與應(yīng)用，測(cè)試了調(diào)速器的主要功能，與設(shè)計(jì)要求相符；其中，導(dǎo)葉緊急關(guān)閉時(shí)間為4 s，開(kāi)機(jī)時(shí)間為14 s；在甩50%負(fù)載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速上升約10%；當(dāng)甩100%負(fù)載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速上升約25%；經(jīng)過(guò)1年的運(yùn)行之后，發(fā)現(xiàn)該調(diào)速器運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，操作便捷，具有廣泛應(yīng)用和推廣價(jià)值。

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