发电机组自动调压系统设计 第10页
图4.1 智能电量变送器接线图
4.2PLC主控单元选型
在确定了PLC励磁监测系统的总体结构及方案以后，就可以开始选择励磁监测系统的控制核心PLC了。但是可编程序控制器的类型多种多样，规格性能不一，要找出一款真正适合励磁监测系统控制核心的PLC须分以下几步确定。
4.2.1确定PLC的整体结构形式
一般讲，PLC可分为整体式和模块式两种，它们的组成是相同的。对于整体式PLC，主要由一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块和电源等组成。对模块式PLC，主要有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架等组成。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如图4.2所示：
图4.2 PLC基本框图
4.2.2确定CPU单元
CPU单元是PLC的核心部件，它由微处理器、系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器等组成。对于小型、中型和大型PLC，其CPU单元的微处理器通常为1个、2个和3个，采用多处理器的目的是用来分割控制任务，进行协同处理，提高操作和响应速度。此外，CPU单元上还有外设端口、通信端口，还可以加选通信板和扩展存储器板。
确定CPU单元时，应考虑微处理器的字长、指令系统、运算速度、中断功能、输入输出点数、组网功能、扩展功能等。一般来讲，微处理器的字长越长，其运算及控制能力就越大，但成本也相应地升高；指令系统越丰富，编程越容易，功能也越强大；运算速度越快，运算及控制品质就越好。另外，由于中断是微型计算机与外部联系的重要方式，因此微处理器中断能力的大小，也是选择计算机的一项重要指标。同时，监控系统还要求PLC具有较强的组网能力，因此在选择PLC时，还得考虑其通讯及组网能力。扩展功能主要考虑的是PLC能够扩展多少数目的功能模块。
综合以上因素，系统控制部分采用西门子S7-226系列PLC型处理器，该系列PLC具有0.22 每位的运算速度；拥有强大的指令系统，浮点运算、指针运算、8级中断、串口通信、复杂程序流程控制等功能，实现简便；集成24输入/16输出共40个数字量I/O点；可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点；26K字节程序和数据存储空间；6个独立的30kHz高速计数器；2路独立的20kHz高速脉冲输出；具有PID控制器；2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力；I/O端子排可很容易地整体拆卸，可方便地实现监控[10]。
4.3电源电路设计
励磁调节器工作电源由交流厂用电源或直流控制电源供电，任一路电源消失不影响调节器的工作[11]。电源系统框图如图4.3所示：
图4.3 电源系统框图
5励磁调节器软件的设计
5.1通信部分
上位机向PLC的485口发送测量通信状态信息、测量实时数据以及用于控制的发电机电压目标值[12]。励磁调节器通信流程见图5.1。
图5.1 励磁调节器通信流程
5.2调节控制部分
PLC通过上次和这次正确收到的数据，完成电压电流偏差的计算。若机组的发电机端电压实时数据与上位机发送的目标值偏差大于要求的电压调节精度（这个精度可以在TD200中设置），则进行增减磁控制。增减磁控制信号为宽度可调的脉冲
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