1、南 昌 工 程 学 院毕业设计（论文）任务书一、毕业设计(论文)题目：基于步进电机、PLC、触摸屏的水轮机调速器的电控设计二 、 毕 业 设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：步进控制型可编程水轮机调速器的电气部分是以可编程控制器 PLC 为硬件核心，软件采用全模块化结幕显示，具有良好的全中文图形人机界面；电气机械转换部件采用步进电机，配以滚珠螺旋自动复中装置连式结构，以步进驱动装置的机械位移直接控制主配压阀。PLC 测量水轮发电机组的频率信号偏差，并按一定的（PID 或 PI）转换成位置控制的数字电信号；电气机械转换部件将该数字信号线性地转化为机械位移量，再直接控制由器和主配压阀
2、组成的二级液压放大，通过主接力器控制水轮机导水叶开度（或浆叶转角） ，实现水轮发电机组的调速和复合控制。1、步进驱动装置：（1）步进电机；惯量小，转矩大，控制精度高，运行可靠。（2）步进驱动器；功能强大、控制方式灵活，本身带有 CPU 和人机界面，可以对其控制方式、工作参数进行设定，以达最优控制。2、自动复中装置：调节过程中，当交、直流电源同时出现故障时，可使主配压阀及时复中，使调速器保持稳定，确保机组安全运行。3、人机接口：采用彩色液晶触摸屏实时显示机组当前运行工况、机组频率、导叶开度、机组功率、水头值和故障信息等各种运行参数和工况。4、参数界面：直接通过触摸屏进行人机对话，允许通过菜单实时
3、修改运行参数，显示直观，操作方便，具有良好的全中文图形人机界面。三 、 毕 业 设计(论文)工作内容及完成时间：1、查找相关文献，进行方案论证。3.25-4.42、硬件选型。4.5-4.153、设计电气图，包括控制柜图，布置图，接线图等。4.16-4.224、控制柜内接线及初步测试开关点。4.23-4.305、程序设计及调试。5.1-5.177、理设计材料，编写毕业设计论文。5.18-5.25- 0 -目录第 1 章 典型微机调速器简介（1）1.1 典型微机调速器的介绍（1）第二章 系统结构（5）2.1 系统结构框图（5）2.2 框图说明（5）2.3 系统工作原理（6）第三章 系统配置（9）-
4、 1 -3.1 电气系统配置（9）3.1.1 硬件配置（9）3.1.2 软件基本配置(10)3.1.3 功能增强软件配置(10)3.1.4 调试设备及软件（不属于调速器设备内）(10)3.1.5 试验设备（不属于调速器设备内）(10)3.2 机械系统配置(10)第四章 主要技术数据及性能指标(11)4.1 主要技术数据(11)4.2 主要性能指标(12)- 2 -第五章 硬件构成(13)5.1 PLC 简介(13)5.2 操作终端（13）5.3 步进电机驱动模块（14）5.4 步进电机（18）- 0 -5.5 测频模块（21）5.6 电源系统（22）第六章 软件编程说明（24）6.1 主程序流
5、程框图（24）6.2 调节模式（25）6.3 开机、停机规律（26）6.4 数字协联（28）6.4.1 双调节水轮机的协联特性（28）6.4.2 协联插值算法（28）6.5 自动、手动运行及相互切- 1 -换（29）参考文献（30）- 0 -第一章 介绍典型微机调速器1.1 典型微机调速器的介绍1、高油压比例阀式微机调速器高油压微机调速器参数、功能、性能指 标和技术特点（一）主要技术参数比例系数 KP: 0.520 积分系数 KI：0.05101/s KI： 微分系数 KD: 05s 频率给定 FG: 4555HZ 功率给定 PG：0100% PG： 永态转差系数 bp: 010% 人工死区
6、E: 人工死区 E: 01% 机频、网频信号电压：AC 机频、网频信号电压：AC 0.2160V 交流电源: AC 220V 直流电源：DC 220V 或 DC 110V 工作油压范围：1416Mpa 事故低油压：11Mpa 蓄能器充气压力：8.59Mpa 操作功：10 000/18 000/30 000/50 000Nm（二）主要功能和性能指标（1） 测量机组和电网频率，实现机组空载及孤立运行时的 频率调节。 （2） 空载时机组频率自动跟踪电网频率，以便快速自动准 同期。 （3）实现手动开停机、增减负荷及带负荷运行。 （4）实现自动开停机，并网后根据永态转差系数（bp）自 动调整机组出力。
7、（5）无条件、无扰动地进行自动和手动的相互切换。 （6）采集机频、网频、导叶开度、手动、自动等主要参数 及运行状态。 （7）能通过按键及液晶触摸屏整定调速器的运行参数。 （8）检测到电气故障时，能自动地切为手动，并将负荷固 定于故障前的状态。 （9）转速死区 ix0.10%。 （10）静态特性曲线线性误差5% （11）自动空载 3min转速摆动相对值不超过0.25%。 （12）接力器不动时间 Tq0.2s。 （13）平均故障间隔时间大于 12000h。2、BW(S)T-PLC 步进式无油电转可编程微机调速器BW(S)T-PLC 步进式无油电转可编程微机调速器具有结构简单可靠、不耗油、油泵起动次
8、数少、油质要求低、不卡涩、断电后调速器保持接力器当前开度不变、免维护、易于操作、人机对话方便的优点。BW(S)TPLC 步进式无油电转可编程微机调速器 ,以高性能液晶触摸屏作为中文人机界面，可显示各种数据、状态，进行各种操作、试验、记录、报警、- 1 -打印、通信等功能。主要技术数据型号：BW(S)T-80/100/1502.5/4.0/6.3-HR工作油压：2.5Mpa、4.0Mpa、6.3MPa电源：AC220 或 DC220电液转换型式：步进式机电接口控制方式：直接数字控制调节规律：并联 PID暂态转差系数：bt1200%永态转差系数：bp010%积分时间常数：Td125S加速度时间常数
9、：Tn05.0S频率给定范围：FG45.0055.00Hz频率死区范围：E01.00Hz功率死区范围：i05%功率给定范围：P0120%测速方式：残压或残压+齿盘测频误差0.0009% 电气特点(1) 以可编程控制器作为硬件主体，具有高可靠性、高抗干扰能力。(2) 采用 TFT 彩色中文触摸屏作为人机界面（HMI） 。直接触摸操作，操作简单，显示直观、丰富。并具有显示实时动态曲线的功能，调试、维护简便。(3) 具有调试、试验功能，通过人机界面（HMI）能轻松完成调速器的调试和试验，并显示试验结果。(4) 一体化电源设计，交流、直流电源同时供电，两者互为热备用，相互之间可实现无扰动切换。(5)
10、测频模块与可编程控制器是通过总线直接连接，彻底解决可编程控制器与测频不能很好匹配问题。(6) 控制输出为直接数字控制方式，无 D/A 转换环节，实现了输出环节的- 2 -数字化。(7) 智能容错测频及自动识别大小网，频率测量精度高。(8) 多处理器并行工作，速度快。扫描周期均20ms。(9) 高抗干扰能力：所有 I/O 接口均采用光电隔离及软件滤波。(10) 多种交互方式：能通过计算机键盘、编程器、电柜面板上的触摸屏等多种方式设置参数及进行操作。(11) 调速器具有自动容错功能。(12) 带有串行通讯接口，兼容性好，可与各种计算机监控系统联接，可满足电站无人或少人值守。(13) 故障自诊断功能
11、，调节器能实时监视自身组成模块，一旦发生故障，能立即诊断，并以报警模式从触摸屏上指出故障部件。(14) 跟踪功能：电气部分可跟踪机械手动，机械手动切至自动或电手动时不需任何调整，为无扰切换。 3 DKT-K 系列电机控制式微机调速器主要调节参数整定范围比例系数 KP 0.520积分系数 KI 0.0510（1/S）微分系数 KD 05(S)永态转差系数 bp 010%频率人工死区f 01.0%频率给定范围 fG 505HZ功率给定范围 PG 0100%1.2.3 其它技术数据工作油压 2.5MPa；4.0MPa主配压阀直径 80、100、150（mm）工作电源： AC220V 200WDC110V 或 220V 200W本调速器具有如下功能：频率测量与调节：可测量机组和电网的频率，并实现机组频率的调节和控制；频率跟踪：当跟踪功能投入时，机组频率自动跟踪电网频率，可实现快速
