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毕业论文（设计）题目： PLC在水轮机中的应用
姓名
系别信息工程系
专业电气自动化技术
班级电气自动化技术08-2 指导教师
2011年 6 月 1 日
毕业论文（设计）成绩评定表
PLC在水轮机中的应用
作者:郑晓燕
内容摘要 :
本文重点讨论了PLC在水轮机系统设计中的应用。且具有很好的控制性能。由于PLC微机调速器具有可靠性高、使用和编程方便、与其它装置接口和通信容易、性能优良标准化、系列化、应用广泛和技术新等特点,在水轮机调速器中得到广泛应用,以PLC 为核心的微机调速器已成为我国当前水轮机微机调速器的主导产品。随着计算机网络技术以及现场总线技术的发展,处于现场控制设备层的PLC水轮机微机调速器与上位机监控系统之间的通信也越来越方便和高效,所以在国内外，有很多公司和生产厂生产这种调节器，他们采用的总体框架、机电转换只要把控制程序调速器作相应的修改，即可实现控制运转目的。
关键词：PLC 调速器测频
目录
1.引言……………………………………………………………..
2.水轮机双调整调节系统………………………………….
（1）PLC水轮机微机调速器的总体结构………………
(2) 典型PLC水轮机微机调速器结构…………………..
(3)本文采用的水轮机微机调速器结构形式………..
3.导叶和桨叶控制…………………………………………
4.微机调节器的自动调节模式………………………………..
5.微机调节器的自动调节模式…………………………………………
（1）测频原理
(2)减少误差的措施
(3) 微机调节器
6.可编程控制在水轮机中的作用…………………………………………
7.参考文献…………………………………………………………………..
8.设计总结…………………………………………………………………….
引言
目1993年以来，以可编程控制器(PLC)作为微机调速器硬件和软件核心的水轮机微机调速器已在国内外600台大、中、小型水轮机组上运行，且具有很好的控制性能。由于PLC微机调速器具有可靠性高、使用和编程方便、与其它装置接口和通信容易、性能优良等优点，深受水电站技术人员、维修人员的欢迎。所以在国内外，有很多公司和生产厂生产这种调节器，他们采用的总体框架、机龟转换装置、机械液压系统各有自己的特点。
PLC在水轮机中的应用
2.1水轮机双调整调节系统
水轮机双调整调节系统是由水轮机控制设备和被控系统组成的闭环系统。转桨式水轮发电机组、引水及泄水系统及其所并入的电网称为水轮机双调整调节系统中的被控系统：用来检测被控参量与给定值的偏差，并将其按一定特性转换成接力器开度偏差的一些装置组合，称为水轮机控制设备。
为了提高机组效率，采用转桨式双重调节的水轮机，对这类水轮机的调速器来说，它需要两套控制系统，一套用于控制导叶开度，另一套用于控制桨叶开度，在正常运行时，两者按照一定协联关系协同动作，使系统始终工作在高效率区。而在开机、停机以及甩大负荷时，由于轴向水推力的原因，需要破坏这种协联关系，从而保证系统的安全运行。它与其它调节系统相比较具有以下特点：
(1)调节器的操作功必须足够，所以需要液压系统驱动；
(2)水轮机调节系统易产生过调节，所以不易稳定；
(3)水击的反调效应使系统的动态特性更加恶化，使系统更难以控制：
(4)具有导叶和桨叶两套控制系统，系统控制更加复杂。
本文所设计的基于PLC双调整调速器在控制器、随动系统等方面进行一些改进，使得该调速器具有操作可靠性高，在各种工况下系统易于稳定等特点。
2.1.1 PLC水轮机微机调速器的总体结构
PLC水轮机微机调速器的总体结构框图见图，原则上它也适用于一般的水轮机微机调速器。按照一般的划分，水轮机微机调速器可看成由微机调节器和机械液压系统组成。将电气或数字信号转换成机械液压信号和将机械液压信号转换成
电气或数字信号的装置，称为机电转换装置。它在很大程度上影响到调速器的性能和可靠性。在图中，将机电转换装置单独表示出来，与微机调节器和机械液压系统一起，作为总体结构的3个组成部分之一，双调整调速器具有两套电／机转换装置和机械液压系统，一套用于导叶控制，一套用于桨叶控制。其框图结构特点如下：
(1)前向通道
如图所示，前向通道是图中由左至右的控制信息的传递通道，是任何一种结构的调速器必须具备的主通道，它包括通道u/N、通道yl和通道y。通道u/N 是微机(PLC)调节器的输出通道，它的输出可以是电气量u，也可以是数字量N。u/N信号送到电／机转换装置作为其输入信号。通道y堤电／机转换装置的前向输出通道，它输出的主要是机械位移，也可以是液压信号，是机械液压系统的输入控制信号。通道y是机械液压系统的输出通道，它输出的是接力器的位移，也是调速器的输出信号。 o
(2)反馈通道
反馈通道是指与前向通道信息传递方向相反的通道，由图可以清楚地看出，可能的反馈通道有2-1、3一l、2-2、3-2和3-3。例如，反馈通道3-1是接力器位移y经过电／机转换装置转换为电气量或数字量，再送给微机(PLC)调节器作为反馈信号的通道。
(3)综合比较点
综合比较点是系统中前向通道和反馈通道信息的汇合点。图绘出了分别位于微机(PLC)调节器、机／电转换装置和机械液压系统中的3个比点：Al、A2、A3。在一般情况下Al是数字量综合比较点，A2是电气量综合比较点，A3是机械量综合比较点。
(4)微机调节器(PLC)
这部分是实现基本控制和先进控制算法的核心，一般为单片机、PLC、PCC、IPC等，其输出信号为控制机械液压系统的控制量。本文采用以三菱公司的FX：。-64MT型号的PLC为控制核心，输出控制量是伺服电机的旋转方向和控制伺服电机的旋转速度的控制信号。
(5)机电转换装置
机电转换装置主要有以下两种情况：将电气或者数字信号转换成机械液压信号的装置；将机械液压信号转换成电气或者数字信号的装置。本论文主要涉及到的是通过伺服电机将电气和数字信号转换成机械位移量和通过旋转编码器将机械位移量转换成电气信号和数字信号反馈给可编程调节器。
(6)机械液压系统
本文主要讨论电气控制部分和机电转换部分，机械液压系统不是本论文的重点，在此不做详细的介绍，其原理框图见图。
