1 引 言
臺達EH系列可編程控制器是由臺灣臺達電子公司生產(chǎn)，由中達電通股份有限公司負責在中國大陸推廣應(yīng)用,。它具有可靠性高,、易于擴展、運算能力強,、實時性好,、編程方便等特點。目前國內(nèi)水電調(diào)速控制系統(tǒng)一般采用國外小型PLC,、PCC以及IPC等工控產(chǎn)品,，但其PLC高速計數(shù)器的計數(shù)頻率一般在 200kHz以下，在應(yīng)用中需要配置復雜的硬件電路,，在軟件方面需要采取分頻,、中斷等技術(shù)措施，很難滿足水電機組調(diào)速系統(tǒng)對機組和電網(wǎng)頻率測量的要求,。臺達PLC針對水力發(fā)電系統(tǒng)對頻率測量精度要求極高的特點,，配備了10MHz的測頻卡，可直接測量出被測信號的周期,，很好地滿足了水輪機調(diào)速系統(tǒng)的需要,。
2 臺達PLC的主要技術(shù)特點
（1）高速運算處理芯片（ASIC）設(shè)計架構(gòu)
采用CPU+ASIC雙處理器，分工運算處理,，基本指令速度可達0.24?s,，I/O數(shù)據(jù)模塊更新接口，不占用程序掃描時間,，并內(nèi)置多組外部中斷功能。
（2）通訊能力強
內(nèi)置了兩個串聯(lián)通訊口,，除可以同時與PC,、HMI通訊外，提供了便于與RS232或485通訊接口的Modbus串聯(lián)通訊的指令,，該指令提供了 ASCII及RTU兩種模式,，使用者只要依據(jù)指令格式中的站號、裝置的參數(shù)地址及讀寫數(shù)據(jù),，無須了解通訊協(xié)定的格式,，更不用編寫復雜的校驗碼計算程序。
（3）易于增設(shè)特殊功能
為主機配備了許多功能硬件卡,，只需要在主機功能模塊上插入該卡板就可以增加主機的功能,，卡板有通訊,、模擬量或開關(guān)量輸出輸入、測頻卡板,，以及嵌入式數(shù)據(jù)設(shè)定顯示器等,。
（4）強大的PLC網(wǎng)絡(luò)能力
只要將寫入及讀出的參數(shù)地址及長度填入特殊寄存器內(nèi)，不用編寫通訊程序,，主站會自動與各站繼續(xù)數(shù)據(jù)交換,，從站最多可達16站，它不僅與PLC,，還包括與臺達機電控制產(chǎn)品,，如變頻器、溫控器或伺服驅(qū)動器等進行數(shù)據(jù)交換,，具有串聯(lián)通訊協(xié)議的裝置,。
（5）最佳性價比。
主機點數(shù)最大可到80點,，擴展點數(shù)為8,、16、32,、48,，最大輸出輸入點數(shù)達到512點，程序容量15872步,，數(shù)據(jù)寄存器10000個,，內(nèi)置PLCLINK、定位控制,、通訊控制等多種便利指令,。
3 調(diào)速器主要功能
基于臺達小型可編程控制器研制的水電機組調(diào)速系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)以下功能：
（1）自適應(yīng)閉環(huán)開機及快速同期并網(wǎng)控制；
（2）補償PID＋PWM多點偏差增益調(diào)節(jié),；
（3） 頻率測量分辨率為0.00025Hz,；
（4） 轉(zhuǎn)速控制、開度控制及功率控制,，并滿足一次調(diào)頻的要求,；
（5）自動、機手動,、機械手動運行方式,，互為跟蹤、無擾切換,；
（6）全數(shù)字綜合放大輸出控制,；
（7） PLC內(nèi)部模件及外部接口信號故障的自診斷、錄波、事件記錄功能,；
（8 ）采用觸摸屏作為人機對話平臺,，能夠?qū)崟r顯示和修改運行及調(diào)節(jié)參數(shù)；
（9 ）內(nèi)置調(diào)速器靜,、動態(tài)所有試驗功能的輔助功能,；
（10）可方便地與上位機進行通訊以及Modbus協(xié)議與其它設(shè)備的通訊。
特別是滿足了水電機組調(diào)速系統(tǒng)對機組和電網(wǎng)頻率測量的要求,,。
臺達PLC測頻卡有兩個獨立的測頻回路,，機組、電網(wǎng)信號經(jīng)隔離整形后送至測頻卡輸入端,，由計數(shù)其分別對其計數(shù),，不需要編程就可以直接讀出機組和電網(wǎng)頻率的測量結(jié)果，無須對PLC內(nèi)部特殊單元進行任何設(shè)置,。測頻卡內(nèi)部時鐘為10MHz,，當被測頻率為50Hz時，測頻卡內(nèi)部計數(shù)值為200000個脈沖,， 脈沖分辨率為5＊10-6,，被測頻率的分辨率為0.00025Hz。
在空載運行時,，自動處于“跟蹤”工況,，頻差△f（k）=f網(wǎng)—f機，在電網(wǎng)頻率不正?；?ldquo;不跟蹤”工況,，頻差 △f（k）=f給—f機，其中：f給 為機內(nèi)頻率給定,，f機 為機組頻率,，f網(wǎng) 為電網(wǎng)頻率。
4 水輪機調(diào)速系統(tǒng)運行流程
調(diào)速系統(tǒng)的主要程序流程如圖2所示,。系統(tǒng)有以下主要子程序：上電運行狀態(tài)分析辨識,、事件記錄、空載運行,、模擬量采集,、內(nèi)置試測驗及測試、負載運行,、機組和網(wǎng)頻測量,、電手動運行,、PID計算,、空載開度和負載開限計算、機手動運行,、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相,、診斷與報警,、停機備用、調(diào)相運行,、故障錄波,、閉環(huán)開機過程和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電等17個子程序。
由電廠操作回路發(fā)出的開關(guān)量指令經(jīng)輸入模塊送至PLC的CPU模塊,，當PLC掃描到這個指令則執(zhí)行相應(yīng)的控制,，并且將運算、處理后的結(jié)果,，經(jīng)綜合放大輸出至控制機械液壓隨動系統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換組件以控制水輪機組導水葉的開度,，達到控制機組轉(zhuǎn)速或者負荷的目的。系統(tǒng)提供了合適的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件去完成規(guī)定的工作,。軟件按模塊化設(shè)計,，并允許從規(guī)定的程序接口設(shè)備去改變程序運行方式或控制參數(shù)。軟件使用方便,，維護容易,，并使用戶能通過PC機對軟件程序進行檢查調(diào)整，重新配置和開發(fā)程序軟件采用模塊化設(shè)計方法,，由于采用通用的梯形圖邏輯編程方法,，使用方便，維護容易,。
調(diào)速系統(tǒng)軟件采用模塊化方法設(shè)計,，由多個運行工況子程序和通用程序組成常駐運行程序和過程程序，常駐運行程序由外部條件經(jīng)過一個過程程序到另一個常駐運行程序,，實現(xiàn)運行工況的轉(zhuǎn)換,。另外配備了一個斷電保持的數(shù)據(jù)寄存器區(qū)存放調(diào)速器的各種參數(shù)和機組的參數(shù)，對每個輸入開關(guān)量進行數(shù)字濾波,，對測頻和 A/D轉(zhuǎn)換采用逐次逼近方式,。
用戶能通過計算機對軟件程序進行閱讀和檢查，不需修改程序,，只需根據(jù)實際情況改變數(shù)據(jù)寄存器區(qū)的內(nèi)容,，就可以進行日常的維護、檢修和調(diào)試,。

5 結(jié)束語
上述討論的水輪機調(diào)速系統(tǒng),，由于充分利用了臺達小型可編程控制器在高速運算處理芯片（ASIC）設(shè)計架構(gòu)、通訊能力強,、易于增設(shè)特殊功能,、強大的PLC網(wǎng)絡(luò)能力、高性價比等方面的優(yōu)勢，可完全滿足水電機組和電網(wǎng)對調(diào)速系統(tǒng)的要求,。