FX_(2N) PLC水轮机微机调速器的开发研究
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摘要
水轮机微机调速器是水轮机控制系统中的重要设备，近年来PLC技术在此领域得到了广泛的应用。本文采用三菱公司的FX_(2N)PLC实现了水轮机调速器的基本功能，对系统的硬件和软件进行了详细的分析和说明。
文章重点研究了以下几个问题：
1．根据PLC自身的特点开发设计了测频电路。
2．对多种水轮机开机规律进行分析比较，以开环开机为基础提出了一种增量开二次方的开机规律，实现了机组的快速平稳启动。
3．分析了并联PID的离散化过程，采用改进的PID算法实现了变参数、变结构的PID调节模式。
4．着重研究了PLC的通信机制，对MSComm控件和Win API函数实现串行通信进行分析比较，并开发了用于上位机和PLC通信的监控程序。
Microprocessor-Based governor is the important device in the hydraulic turbine control system. In recent years, the PLC technology has been widely applied in this field. The paper uses the FX2N PLC of Mitsubishi Electric Corporation to realize the basic function of turbine governor, and also analyzes the hardware and software of this system detailedly.
The following points are specially researched:
1. According to the self-characteristic of PLC, this paper designs a circuitry for the frequency measurement.
2.Several rules in opening process are analyzed and compared. Based on the open loop rule, this paper also gives a way of opening process, which uses the extraction of square root of the increment. It can start the hydroelectric generating unit quickly and smoothly.
3.This paper analyzes the process of parallel PID discretization. An improved PID algorithm is adopted to realize a PID regulation mode with variable structure and parameters.
4.The communication mechanism of PLC is specially studied. The different method of serial communication by using MSComm control and Win API is analyzed and compared. Furthermore, the paper develops a monitor and manager program for the communication between PLC and upper PC.
文章重点研究了以下几个问题：
1．根据PLC自身的特点开发设计了测频电路。
2．对多种水轮机开机规律进行分析比较，以开环开机为基础提出了一种增量开二次方的开机规律，实现了机组的快速平稳启动。
3．分析了并联PID的离散化过程，采用改进的PID算法实现了变参数、变结构的PID调节模式。
4．着重研究了PLC的通信机制，对MSComm控件和Win API函数实现串行通信进行分析比较，并开发了用于上位机和PLC通信的监控程序。
Microprocessor-Based governor is the important device in the hydraulic turbine control system. In recent years, the PLC technology has been widely applied in this field. The paper uses the FX2N PLC of Mitsubishi Electric Corporation to realize the basic function of turbine governor, and also analyzes the hardware and software of this system detailedly.
The following points are specially researched:
1. According to the self-characteristic of PLC, this paper designs a circuitry for the frequency measurement.
2.Several rules in opening process are analyzed and compared. Based on the open loop rule, this paper also gives a way of opening process, which uses the extraction of square root of the increment. It can start the hydroelectric generating unit quickly and smoothly.
3.This paper analyzes the process of parallel PID discretization. An improved PID algorithm is adopted to realize a PID regulation mode with variable structure and parameters.
4.The communication mechanism of PLC is specially studied. The different method of serial communication by using MSComm control and Win API is analyzed and compared. Furthermore, the paper develops a monitor and manager program for the communication between PLC and upper PC.
引文
[1] 魏守平·现代水轮机调节技术·华中科技大学出版社，2002
[2] 陶永华，尹怡欣，葛芦生·新型PID控制及应用·机械工业出版社，1998
[3] 沈祖诒·水轮机调节·中国水利水电出版社，1998
[4] 常兆堂，姜之琦，陈仲华·水轮机调节系统原理、试验与故障处理·中国电力出版社，1995
[5] 中华人民共和国国家标准《水轮机调速器与油压装置试验验收规程》GB／T9652.2-1997
[6] 中华人民共和国国家标准《水轮机调速器与油压装置技术条件》GB／T9652.1-1997
[7] 叶鲁卿·中国水力发电工程·机电卷 第十四章 调速器，中国电力出版社，2000
[8] 蔡维由·水轮机调速器·武汉水利电力大学出版社，2000
[9] 沈祖诒·水轮机调节系统分析·水利电力出版社，1991
[10] 何克忠，郝忠恕·计算机控制系统分析与设计·清华大学出版社，1988
[11] 于海生·微型计算机控制技术·清华大学出版社，1999
[12] 胡寿松·自动控制原理(第三版)·国防工业出版社，2000
[13] 叶挺秀·电工电子学·高度教育出版社，2001
[14] 刘大恺·水轮机·中国水利水电出版社，1997
[15] 徐枋同，李永华·系统辨识理论与实践—在水电控制工程中的应用·中国电力出版社，1999
[16] 陈立定，关玉香，苏开才·电气控制与可编程控制器·华南理工大学出版社，2001
[17] 叶鲁卿·水力发电过程控制——理论、应用与发展·华中科技大学出版社，2002
[18] 河海大学、陈村水电厂联合研制HC-1微机调速器操作使用说明书，1992
[19] FX_(2N)系列微型可编程控制器使用手册，三菱电机公司
[20] FX_(2N)系列微型可编程控制器编程手册，三菱电机公司
[21] FX_(2N)-232-BD 通讯模块使用手册
[22] FX_(2N)-4DA SPECIAL FUNCTION BLOCK USER'S GUIDE
[23] FX_(2N)-4AD SPECIAL FUNCTION BLOCK USER'S GUIDE
[24] MITSUBISHI 三菱图示操作终端 MELSEC_GOT 操作手册
[25] 何衍庆，俞金寿·可编程序控制器原理与应用技巧·化学工业出版社，1998
[26] 袁任光·可编程序控制器(PC)应用技术与实例·华南理工大学出版社，1997
[27] 刘志远·可编程序控制器原理及在电厂中的应用·中国电力出版社，1999
[28] 魏守平，罗萍·水轮机调速器的PLC测频方法·水电能源科学，2000，18(4)：31～33
[29] 魏守平，余岚等·可编程控制器调速器·武汉钢铁学院学报，1994，17(3)：323～329
[30] 陈启卷，张宇，徐枋同·自校正PID水轮机调速器·武汉水利电力大学学报，1994，27(5)
[31] 陈启卷，戴敏，徐枋同·PLC调速器中采样周期不等性问题研究·电力系统自动化，1997，21(11)：63～64
[32] 易俗·基于特征辨识的PID水轮机调速器研究·长江科学院院报，1997，14(1)：58～60
[33] 康玲，姜铁兵，叶鲁卿·水轮机开机规律及仿真试验研究·华中理工大学学报，1999，27(5)：49～51
[34] 程楚远，傅闯等·水轮机调速器的仿人智能PID控制·电力系统自动化，2002，26(13)：56～59
[35] 刘昌玉，傅维圣，李朝晖·智能式水轮机调速器研究·水力机械技术，2001(1)：26～28
[36] 张建明，王树青·水轮发电机组的直接自适应模糊控制·动力工程，2001，21(2)：1180～1184
[37] 金波，朱世强等·水轮机调速器并联型液压控制系统·动力工程，2001，21(3)：1271～1274
[38] 李少远，曹保定·水轮发电机组调速器的广义预测控制·信息与控制，1994，23(1)：45～48
[39] 刘昌玉，魏守平等·一种高可靠性PLC水轮机调速器·水电能源科学，1995，13(2)：83～87
[40] 李现勇·Visual C++串口通信技术与工程实践·人民邮电出版社，2002
[41] (美)David J. Kruglinski,Scot Wingo,George Shepherd·Programming Visual C++ 6.0技术内幕·北京希望电子出版社，2001
[42] 李俊，于良耀·Visual C++6.0实用教程·人民邮电出版社，2001
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