HGS 型调速器软件使用及编制说明书.docx
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HGS型调速器软件使用及编制说明书
HGS型微机调速器软件使用及编制说明书
目次
HGS型微机调速器软件使用及编制说明书
1.概述
该软件说明书是针对基于IPC型工控机的水轮机双微机调速器而言。
从软件的角度,简要介绍了系统硬件配置,各种板卡的功能及设置;软件配置及运行环境;软件配置文件的修改及下装;软件编制流程及功能说明和内嵌性能测试系统功能的使用。
2.系统硬件及软件配置
2.1系统硬件结构
JA1D/A
ArcNet
JA2A/D
JA3DI/O1
JA4DI/O2
CPU
Power
UintA(下位机A)
JB1D/A
ArcNet
JB2A/D
JB3DI/O1
JB4DI/O2
CPU
Power
UnitB(下位机B)
平板电脑
(上位机)
系统硬件结构如图1所示,从功能上可分为人机操作与显示(简称:
上位机)和调节控制(简称:
下位机)两大部分。
人机操作与显示部分,即上位机由平板电脑构成,主要完成运行参数修改与保存;运行状态的显示及故障查询;与电站监控系统的通讯和调速器常规静态与动态性能指标的测试。
调节控制部分,即下位机由工控机组成,完成调速器的数据采集、调节控制与故障保护功能。
上位机与下位A、B机之间通过网络通讯构成一个统一的整体。
图1系统硬件结构
2.2系统各硬件板卡功能及设置
2.2.1模拟量输出板JA1(D/A)
采用带隔离的8通道模拟量输出板ISO-DA8,每个通道均可输出电压或电流信号,各通道输出调整均由软件实现。
板卡I/O基地址设置为0x218,即SW1:
1~4为ON,5~6为OFF;中断号选择,即J1跳线为NC。
2.2.2模拟量输入板JA2(A/D)
采用带隔离的32路单端/16路双端模拟量输入板ISO-AD32L,可输入单端或双端电压信号。
A/D采样分辨率为12bit,最大转换速率为200KS/s。
板卡I/O基地址设置为0x200,即SW1:
1~6为ON;中断号选择,即JP2跳线为NC;模拟量输入信号为差分方式,即JP1跳线为DIFF,信号输入范围为:
0~10V。
2.2.3开关量输入/输出板1JA3(DI/O1)
采用带光电隔离的8路开关量输入,8路继电器输出板P8R8DIO,开关量输入信号为AC/DC5~24V。
板卡I/O基地址设置为0x300,即SW1:
1~2为OFF,3~6为ON。
2.2.4开关量输入/输出板2JA4(DI/O2)
采用带光电隔离的8路开关量输入,8路继电器输出板P8R8DIO,开关量输入信号为AC/DC5~24V。
板卡I/O基地址设置为0x310,即SW1:
1~2、6为OFF,3~5为ON。
2.2.5ArcNet网络通讯板
采用AN-520BT网络通讯控制板,以同轴电缆进行连接。
板卡I/O地址设置为0x2E0~0x2EF,即SW1:
7为OFF,6、8为ON;RAM地址设置为D:
0000~D:
07FF,即SW1:
3、4为OFF,1、2、5为ON;中断号为IRQ10,即JP7短接。
此外,JP8短接,JP1为ON,JP2为COAX。
各站站址设置为:
下位机A为10,即SW2:
2、4为OFF,1、3、5~8为ON;下位机B为11,即SW2:
1、2、4为OFF,3、5~8为ON;上位机为1,即SW2:
1为OFF,2~8为ON(或为其它站址,但不是10和11)。
2.2.5CPU主板
CPU板采用JUKI-752DX4-100,即Intel80486DX4-100Mhz、8MRAM、2M/4M电子盘。
板卡各跳线设置如下:
JP2:
3-4短接,1-2、5-6断开
JP3:
5-6短接,1-2、3-4、7-8断开
JP4:
2-3短接,1-2断开
JP7:
3-4短接,1-2、5-6断开
JP8、JP13均为断开;CN4为RESET按钮,2脚为GND;CN17为电源指示,1脚为+5V,2脚为GND。
2.2.6信号调理模块(ADAM-3014)设置
2.2.6.1导叶、轮叶接力器位置信号、功率传感器信号及上、下游水位信号调理模块输入为0~20mA,即SW2-8为ON,其余为OFF;输出为0~10V,即SW1-1、3为ON,其余为OFF。
2.2.6.2导叶及轮叶主阀位置信号调理模块输入为±5V,即SW2均为OFF;输出为0~10V,即SW1-1、3、7为ON,其余为OFF。
2.3系统软件配置
2.3.1上位机软件配置
上位机即平板电脑上的电子盘应安装MS-DOS6.0及以上操作系统,即需要MS-DOS系统的IO.SYS、MSDOS.SYS和COMMAND.COM三个文件,其中前两个为系统、隐藏文件。
其次在电子盘的根目录(C:
\)下应含有如下的应用程序:
·GOVMMI.EXE(or136P.EXE):
平板电脑人机界面可执行程序。
·LIB.DOT:
GOVMMI.EXE所需的中文小字库。
·HELP.GOV:
GOVMMI.EXE系统帮助文件。
·GOVMMI.DAT:
GOVMMI.EXE参数保存文件,可以删除。
·GOVMMI.CFG:
GOVMMI.EXE配置参数保存文件,如:
电站设计最大及最小净水头、功率传感器量程设定值、ModBus通讯站址及波特率设定值等。
其中,电站设计最大及最小净水头、功率传感器量程设定值必须保持与下位机配置文件GOVCTRL.CFG中的设定一致。
如果采用缺省值时,可以删除。
·AUTOEXEC.BAT:
平板电脑系统上电自动引导批处理文件,其内容为GOVMMI.EXE。
2.3.2下位机软件配置
下位机即IPCA/IPCB的CPU主板电子盘同样应安装MS-DOS6.0及以上操作系统,即需要MS-DOS系统的IO.SYS、MSDOS.SYS和COMMAND.COM三个文件。
其次在电子盘的根目录(C:
\)下应含有如下的应用程序:
·PROGMAN.COM:
系统管理应用程序。
·GOVCTRL.EXE:
调节控制应用程序。
·AUTOEXEC.BAT:
系统上电自动引导批文件,其内容为PROGMAN.COM
下位机CPU主板电子盘上的MS-DOS系统及应用程序可通过将其插入平板电脑上,用软盘装入。
2.4系统工具软件及使用
系统工具软件用于下位机缺省参数的修改和测试结果的打印。
包括如下文件:
·EDIT.COM:
缺省参数文本文件编辑及修改软件。
·SEND_NET.EXE:
由上位机向下位机拷贝文件的实用程序。
以上两文件用于下位机缺省参数的修改,为MS-DOS下的应用程序,位于平板电脑的电子盘上(C:
\UTILITY)。
·测试结果打印软件:
由软盘提供,在Windows95及以上系统下运行其安装程序Setup.exe,便可自动完成该打印软件的安装。
2.4.1下位机缺省参数的修改
下位机缺省参数(如频率及功率给定步长,出力限制及空载开度与水头的关系数据等)可通过其配置文件GOVCTRL.CFG进行修改,其步骤如下:
1在平板电脑上用文本编辑软件EDIT.COM编辑一文件名为GOVCTRL.CFG的文本文件并存盘,内容如下(其数据随机组而变):
[Ref_Ramp]
0.0012;PowerorGateOpenStep/ControlCyclic(40ms)=0.12%
[Set_Speed]
0.002,0.005,0.01;FreqStep,PowerStep&ElecLimStepbyMan_MachineInterface
[Stop_Law]
0.01,0.25,0.008;Close_1_Rate,Inflexion,Close_2_Rate
[Head_Gate_T]
68.5,75.0,84.4,103,103,103,103,103,103,103;WaterHeadTable(unit:
m)
0.95,0.90,0.85,0.65,0.65,0.65,0.65,0.65,0.65,0.65;PowerLimitTable
0.20,0.18,0.16,0.12,0.12,0.12,0.12,0.12,0.12,0.12;GateValveOpenatNoload
[Power_Params]
1.0,200.0,175.0;Full_Power_Coef,Full_Power_MW,Power_Lim_MW
[Power_To_GV]
0.01,0.6;Dead_of_Power,Power_to_GV_Coef
[MaxMin_Head]
103.0,68.5;Max_Nethead,Min_Nethead
[MaxMin_Up]
200.0,0.0;Full_Head_Up(m),Zero_Head_Up(m)
[MaxMin_Down]
20.0,0.0;Full_Head_Down(m),Zero_Head_Down(m)
//[MuxAmp_Gain]7.0,2.0,1.5;G.V.ServoLoopGainK0,K1,K2
//[RBServo_Gain]6.0,2.0,1.5;R.B.ServoLoopGainK0,K1,K2
//[RB_Hd_Gate_T]
6.14,7.00,8.00,9.00,10.0,11.0,11.4,12.0,13.0,13.0;RB_WHd_T[10]
0.59,0.65,0.70,0.75,0.80,0.85,0.90,0.95,1.00,1.00;GV_Pos_T[10],RB_Pos_T[10][10]
0.00000,0.00000,0.00000,0.00000,0.04431,0.14687,0.26534,0.40000,0.57051,0.57051;
0.00000,0.00000,0.00000,0.00000,0.11157,0.21935,0.33417,0.48420,0.65751,0.65751;
0.00000,0.00000,0.00000,0.08287,0.18784,0.30148,0.42575,0.57893,0.75948,0.75948;
0.00000,0.00000,0.05372,0.15066,0.25751,0.37287,0.51659,0.66337,0.84092,0.84092;
0.00000,0.03166,0.11448,0.21428,0.32004,0.45086,0.59513,0.77691,0.90793,0.90793;
0.00000,0.07351,0.16869,0.26962,0.37494,0.51659,0.66514,0.84092,0.84092,0.84092;
0.00000,0.09212,0.19035,0.29266,0.40039,0.53575,0.70350,0.86361,0.86361,0.86361;
0.00000,0.11777,0.22014,0.32329,0.43127,0.56253,0.75953,0.88355,0.88355,0.88355;
0.03166,0.16036,0.26800,0.37676,0.49473,0.61856,0.80414,0.90862,0.90862,0.90862;
0.03166,0.16036,0.26800,0.37676,0.49473,0.61856,0.80414,0.90862,0.90862,0.90862;
文件内容说明:
·文件GOVCTRL.CFG中‘[]’内字符串(如:
[Set_Speed])为所要更改的缺省参数标示,位于一行之首,[]括号前后不能有任何其它字符。
数据间以逗号或空格分隔,分号后为注释信息。
·对于不需要修改的缺省参数可将其标示符及数据删去。
·标示符[Ref_Ramp]所修改的缺省参数为:
对于一个控制周期(40ms)而言,通过远方给定增/减命令对导叶开度或机组功率给定的变化步长,其取值范围为0.0001~0.02,即0.01%~2%之间。
其取值按如下公式计算:
变化步长=变化量/(变化时间*25),例如:
假定要求开度或功率给定变化100%,即从0~1,所需时间为32秒,则其值应为:
1/(32*25)=0.00125。
·标示符[Set_Speed]所修改的缺省参数为:
第一个是通过键盘给定增加/减少或远方给定增/减命令对机组频率给定的变化步长,其取值范围为0.001~4Hz;第二个是通过键盘给定增加/减少命令对导叶开度或机组功率给定的变化步长,其取值范围为0.001~0.05,即0.1%~5%;第三个是通过键盘操作对电气开限进行修改时的变化步长,其取值范围为0.001~0.05,即0.1%~5%,该三个参数须放在一行中。
·标示符[Head_Gate_T]所修改的缺省参数为:
机组出力限制和空载开度与水头的关系曲线,每条曲线必须取且仅取十个数据点,其中第一个数据点为对应最小水头下的数据,第十个数据点为对应最大水头下的数据。
第一行为水头曲线,单位为:
米;第二行为机组出力限制曲线,其数据范围为0~1即0%~100%之间;第三行为机组空载开度曲线,其数据范围为0~1即0%~100%之间。
·标示符[Power_Params]所修改的缺省参数为:
功率传感器输出20mA时的实际量程MW值对应于所设定的功率量程MW值的系数(Full_Power_Coef);功率量程设定MW值(Full_Power_MW)和功率限制MW值(Power_Lim_MW)。
其中,功率量程设定MW值必须小于功率限制MW值。
·标示符[Power_To_GV]所修改的缺省参数为:
调速器处于由通讯给定功率调整目标值时的调整死区设定值(Dead_of_Power),以功率传感器设定量程MW值的百分数表示,取值范围为0.005~0.05,即0.5%~5%;功率偏差值对应的导叶开度偏差转换系数(Power_to_GV_Coef),取值范围为0.3~0.8,其取值大则功率调整速度快,容易超调、不易稳定,反之,则功率调整速度慢,无超调。
·标示符[MaxMin_Head]所修改的缺省参数为:
电站设计最大(Max_Nethead)及最小(Min_Nethead)净水头值,单位为:
米。
注:
必须与上位机人机界面程序配置文件GOVMMI.CFG中的配置一致。
·标示符[MaxMin_Up]所修改的缺省参数为:
上游水位传感器输出20mA及4mA时所对应的水位值(Full_Head_Up、Zero_Head_Up),单位为:
米
·标示符[MaxMin_Down]所修改的缺省参数为:
下游水位传感器输出20mA及4mA时所对应的水位值(Full_Head_Down、Zero_Head_Down),单位为:
米
2将下位机A及B的ArcNet网卡站址改为14和15,即SW2-3为OFF,然后重新上电。
3在平板电脑上通过外接大键盘按Alt+X键退出人机界面程序,然后运行文件传输程序SEND_NET.EXE。
按F1键输入下位机A的网卡站址14,然后再输入所要传输的文件路径及名称GOVCTRL.CFG,直到传输正确为止;同样的方法将该文件传送到下位机B中。
4将下位机A及B的ArcNet网卡站址改回为10和11,即SW2-3为ON,然后重新上电,其缺省参数便按所要求的进行修改。
2.4.2上位机人机界面应用程序配置文件说明
上位机人机界面应用程序GOVMMI.EXE的缺省配置,如:
电站设计最大及最小净水头、功率传感器量程设定值、ModBus通讯站址及波特率设定值等可通过其配置文件GOVMMI.CFG进行修改,如果采用缺省值时,可以删除。
该文件的编写方法及书写格式要求均与下位机配置文件GOVCTRL.CFG相同。
要使所做的修改有效,只须将该文件放置到C盘根目录下,即与人机界面应用程序GOVMMI.EXE再同一路径下,然后重新上电即可。
[MaxMin_Head]
103.0,68.5;Max_Nethead,Min_Nethead
[Full_Power_MW]
200.0;Full_Power_MW
[Lcu_Modbus_Param]
11,9600;Modbus_Add,Modbus_Baud_Rate
·标示符[MaxMin_Head]所修改的缺省参数为:
电站设计最大(Max_Nethead)及最小(Min_Nethead)净水头值,单位为:
米。
注:
必须与下位机控制程序配置文件GOVCTRL.CFG中的配置一致。
·标示符[Full_Power_MW]所修改的缺省参数为:
功率传感器输出20mA时所设定的功率量程MW值。
注:
必须与下位机控制程序配置文件GOVCTRL.CFG中的配置一致。
·标示符[Lcu_Modbus_Param]所修改的缺省参数为:
调速器与电站LCU采用ModBusRTU协议通讯时从站的站址及通讯波特率。
注:
必须与电站监控LCU主站的设定一致。
2.4.3测试结果打印软件安装及使用
·测试结果打印软件由软盘提供,在Windows95及以上系统下运行其安装程序Setup.exe,便可自动完成该打印软件的安装。
安装完该软件后便可通过运行GOVPRINT.EXE程序打开数据文件,如REJECT_0.TST,通过单击鼠标右键进入快捷菜单的“AdjustDisplayAttributes”菜单项将显示曲线的比列和颜色调整到合适的值,便可通过打印菜单将其打印出来。
其中,通过“InputNoteDescription”菜单项可输入该试验数据的注释信息。
3.系统软件编制说明
3.1调节控制系统软件程序框图
终止
图1:
主程序框图图2:
调节控制程序框图
3.2系统故障检测
·模拟量输入/输出(A/D或D/A)模板故障检测
如果CPU主板与A/D、D/A板通讯故障或A/D转换超时,则产生A/D或D/A模板故障,对应控制机正常指示灯熄灭,调速器切至备用控制机或手动操作。
·开关量输入/输出模板(DIO1)故障检测
如果CPU主板输出到开关量输入/输出模板(DIO1)的值与其读回的值不同,则产生DIO模板1故障,对应控制机正常指示灯熄灭,调速器切至备用控制机或手动操作。
·导叶(轮叶)反馈故障检测
如果导叶(轮叶)传感器输出信号超出其正常工作范围,则产生导叶(轮叶)反馈故障,对应控制机正常指示灯熄灭,调速器导叶(轮叶)切至备用控制机或手动操作。
·导叶(轮叶)伺服环故障检测
调速器机械柜为一液压随动系统,控制系统实时监测其给定值(即控制系统输出)与其实际值之偏差,如果在正常操作中其偏差在一定时间内(如10s)一直大于某一给定值(如10%),则产生导叶(轮叶)伺服环故障,对应控制机正常指示灯熄灭,调速器导叶(轮叶)切至备用控制机或手动操作。
·功率反馈故障检测
如果功率传感器输出信号超出其正常工作范围,则产生功率反馈故障。
·上/下游水位信号故障检测
如果上/下游水位传感器输出信号超出其正常工作范围,或所测水位信号超出其正常水位范围,则产生上/下游水位故障信号。
·测频通讯故障检测
调速器对机组和电网频率测量采用一智能测频模块进行测量,与调速器控制系统数据交换采用串行通讯方式。
如果在一定时间内控制系统未能正确接收到数据,则产生测频通讯故障,同时导致机组及电网频率测量故障,对应控制机正常指示灯熄灭,调速器切至备用控制机或手动操作。
·机组频率故障检测
如果调速器接到开机令后,在一定时间内(如15s)机组转速小于某一给定值(如10Hz),或者机组进入空载状态以后机组频率小于某一值(如30Hz),则产生机组频率测量故障,对应控制机正常指示灯熄灭,调速器切至备用控制机或手动操作。
·电网频率故障检测
如果电网频率测量值超出某一给定范围(如48~52Hz),则产生电网频率测量故障。
·网络通讯故障检测
如果平板电脑在一定时间内未能正确接收到下位机A/B数据,则产生网络通讯故障,将导致平板电脑显示异常且参数无法修改,但对调节控制无影响。
3.3调速器运行状态检测与状态转换
3.3.1运行状态检测
当调速器上电或处于手动工况时,将自动根据其外部输入信息(如导叶位置、断路器状态)确定调速器的当前运行工况。
如果导叶开度大于6%、断路器处于断开位置,则认为此时调速器处于空载运行工况;如果导叶开度大于6%、断路器闭合,则认为此时调速器处于发电运行工况;如果导叶开度小于6%,则认为此时调速器处于停机等待工况。
当调速器处于手动工况时,调速器电气控制系统将自动跟踪导叶(及轮叶)位置,以确保手动到自动切换为无扰切换。
3.3.2调速器状态转换
调速器运行状态(停机等待、停机、开机、空载、发电、甩负荷、调相)间相互转换关系如下图所示:
(GVPos表示导叶位置、fg表示机频、DL表示断路器)
手动状态
GVPos>6%,DL=0
手动状态
GVPos>6%,DL=1
手动,GVPos<6%
开机令
停机令
调相令
fg>45Hz
DL=1
停机令
DL=0
DL=0
停机令
开机令
3.3空载开度、出力限制与协联特性插值
在下位机中保存有由水轮机设计提供的机组空载开度、出力限制与水头的关系曲线(该曲线可根据实际情况进行修改),对于双调水轮机组还有轮叶开度与水头和导叶开度的协联特性曲线。
调节器根据采集的水头值或人工输入水头值利用线性插值方法实时修改其空载开度与出力限制,由当前水头值与导叶开度值利用线性插值方法实时修改轮叶协联开度值。
在实际使用中,如果调速器未引入水位信号,则在机组开机前需人工修改水头值,以使调速器空载开度设定值与机组实际空载开度值基本一致,否则,可能使机组开机过程延长,甚至无法达到额定转速,或者使机组空载转速高于额定转速。
4.人机界面操作及测试功能使用说明
4.1人机界面操作说明
人机界面(平板电脑)采用中文图形显示与菜单操作方式,操作简单、清晰,并具有简单帮助功能,在此仅作简要说明。
·“运行控制”菜单下的“选择自动水头”与“选择人工水头”菜单选项互为互锁。
当选择“选择自动水头”时,该选项变灰,如果此时水位信号故障,将自动采用人工水头设定值。
在水位信号正常时,人工水头设定值自动跟踪该水位信号;当选择“选择人工水头”时,该选项变灰,此时不论水位信号正常与否,均采用人工给定水头值,且人工水头设定值不跟踪水位信号。
·如果菜单选项变灰,表示其无法操作,须通过“帮助”菜单下的“允许菜单功能”选项输入操作密码,其设置为“1234”,通过‘F1’、‘F2’、‘F3’、‘F4’键输入。
·“静态试验”菜单下的“电气特性测试标志”用于调速器静特性测试试验,禁止孤网模式检测,以免引起PID调节参数的变化。
4.2测试功能使用说明
调速器内嵌性能测试系统可对调速器静态特性、机组开/停机过程、机组频率摆动、空载频率扰动、甩负荷测不动时间及甩负荷进行试验、录波及指标计算和测试结果保存,所生成的测试结果数据文件均保存于平板电脑的当前目录下,其后缀为:
.TST。
对机组
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