（电气工程专业论文）龙首二级水电站调速器运行分析及性能完善.pdf

摘要 论文题目：龙首二级水电站调速器运行分析及性能完善 学科专业：电气工程 研究生：李宏斌签名：趟 指导教师：张江滨教授 签名：蛰玉：k 王志纯高工签名：醯经土 摘要 龙首二级水电站是黑河水能梯级规划的第七座梯级电站。电站调速系统使用b w t 无 油步进式水轮机调速器系统。经过近三年的运行，逐渐出现机组并网时间比较长，机组导 叶开度的调节稳定性差；机组手动空载频率摆动大，手动空载频率摆动为o 3 加4 i - i z ，自 动空载频率达到0 3 - - 0 6 h z ；调速系统和电站计算机监控系统的联网通讯数据量少；调速 器油压装置电机启动电流大，常造成接触器接点粘连，不能保证工作油压在正常范围，无 法保障系统的安全可靠性。这些都严重影响到电站的安全、可靠运行。 本文针对龙首二级水电站调速器空载运行稳定性较差的实际情况，结合当前国内外水 轮机调节理论和技术，对调速器进行改进。首先，对调节器p i d 控制算法提出改进措施， 采用一种新的补偿p i d 控制算法；其次，对调速器通讯程序进行了改进，增加通讯数据量， 满足了电站运行人员的管理和操作；最后，对调速器油压装置的油泵控制系统进行了改造， 采用无触点的智能软启动器替代接触器启动油泵，改善电动机启动性能，使油压装置可靠 性大大提高，保证了调速器安全稳定运行。 通过对改进后的调速器进行静特性和动态特性试验，结果表明：各项性能指标符合国 标g b 9 6 2 5 1 - 1 9 9 7 要求；在保证系统稳定性的前提下，提高了调速器系统的稳态精度和控 制的快速性；并在实际运行的各种工况下以及不同的调节模式下，取得了良好的效果。 关键词：龙首二级水电站；步进式p l c 调速器；补偿p i d 控制；数据通讯；软启动 t i t l e ：0 p e r a t i o na n a l y s i so ft h eg o v e r n o rl nl o n g s h o ui i h y d r o p o w e rs t a t i o na n di t sp e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o n m a j o r ：e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g n a m e ：h o n g b i nl i s u p e r v i s o r ：j i a n g b i nz h a n g z h i c h u nw a n g a b s t r a c t s i g n a t u r e ： s i g n a t u r s i g n a t u r e - 逍骘型塑 l o n g s h o ui ih y d r o p o w e rs t a t i o n i st h es e v e n t hc a s c a d e h y d r o p o w e rs t a t i o n o ft h e h y d r o p o w e rc a s c a d ep l a n n i n gf o rh e i h e b w t0 i l f r e es t e p p i n gg o v e r n o rs y s t e mo ft h e h y d r a u l i ct u r b i n ei su s e da st h eg o v e r n o rs y s t e mo ft h ep o w e rs t a t i o n a f t e rn e a r l yt h r e ey e a r s o fo p e r a t i o n ，i tg r a d u a l l ya p p e a r e dt h a tt h es y n c h r o n i z a t i o nt i m eo ft h eu n i tb e c a m e l o n g e r ，t h e s t a b i l i t yo ft h er e g u l a t i o no nt h eu n i t sg u i d ev i n eg o tp o o r ；t h em a n u a ln o l o a df r e q u e n c yh a da l a r g ef l u c t u a t i o n ，t h ef l u c t u a t i o no fm a n n a ln o l o a df r e q u e n c yi sb e t w e e n0 3h za n d0 4h z a n dt h ea u t o m a t i cn o - l o a d f r e q u e n c yi s b e t w e e n0 3h za n d0 6 h z ；t h en e t w o r k i n g c o m m u n i c a t i o n sb e t w e e nt h eg o v e r n o rs y s t e ma n dt h ec o m p u t e rm o n i t o r i n gs y s t e mf o rp o w e r p l a n ti n v o l v el e s sd a t a ：n es t a r t i n gc u r r e n tf o rt h em o t o ro fg o v e r n o r sh y d r a u l i cd e v i c ei s l a r g e ，w h i c hc a l lu s u a l l yl e a dt ot h ea d h e s i o no ft h ec o n t a c t s ，a n dt h ew o r k i n go i lp r e s s u r ec a l l t b eg u a r a n t e e di nt h en o r m a lr a n g e ，t h u st h es a f e t ya n dr e l i a b i l i t yo fs y s t e m si sa n a b l et ob e e n s u r e d ，a n da l lo ft h o s ep r o b l e m sa r es e r i o u s l ya f f e c t i n gs e c u r i t ya n dr e l i a b i l i t yo ft h ep o w e r s t a t i o n so p e r a t i o n a st h ea c t u a ls i t u a t i o ni st h a tt h es t a b i l i t yo ft h eg o v e r n o rr u n n i n gw i t hn ol o a di sw o r s ea t l o n g s h o ui ih y d r o p o w e rs t a t i o n ，w i t ht h ec u r r e n tr e g u l a t i o nt h e o r ya n dt e c h n o l o g yo ft h e t u r b i n eg o v e r n o ra th o m ea n da b r o a d ，a ni m p r o v e m e n to ft h eg o v e r n o ri sm a d e f i r s t l y ， i m p r o v e m e n tm e a s u r e o fp i dc o n t r o l a l g o r i t h mo ft h eg o v e r n o r i sp r o p o s e d an e w c o m p e n s a t e dp i dc o n t r o la l g o r i t h mi sa d o p t e di nt h i sp a p e r ；s e c o n d l y ，b yi m p r o v i n gt h e c o m m u n i c a t i o np r o c e d u r e so ft h eg o v e r n o r , a n dw i t hi n e r e a s e dc o m m u n i c a t i o nd a t a s ot h e m a n a g e m e n ta n do p e r a t i o nc a r r i e db yt h eo p e r a t i o n sp e r s o n n e lf r o mt h ep o w e rp l a n tc a nb e s a t i s f i e d ；t h i r d l y ，t h eo i ls u p p l yu n i t sa n dt h eo i lp u m pc o n t r o ls y s t e mo ft h eg o v e r n o ri sa l s o t r a n s f o r m e d ，i n s t e a do ft h ec o n t a c t o r s ，t h ei n t e l l i g e n ts o f t s t a r td e v i c ei su s e dt os t a r tt h ep u m p s t h es t a r t i n gp e r f o r m a n c ef o r t h em o t o ri si m p r o v e d ，w h i c hm a k et h er e l i a b i l i t yo ft h eh y d r a u l i c d e v i c el a r g e l yi m p r o v e d ，s os a f ea n ds t a b l eo p e r a t i o no ft h eg o v e r n o rw i l lb ee n s u r e d a f t e rt r a n s f o r m a t i o n ，t h es t a t i ca n dd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c st e s t sa r et a k e nf o rt h eg o v e r n o r t h er e s u l t ss h o w st h a te a c ho ft h ep e r f o r m a n c ei n d e x e sc a nb ei nl i n ew i t ht h er e q u i r e m e n t si n t h eg b 9 6 2 5 1 19 9 7 ；o nt h ep r e m i s et h a tt h es t a b i l i t yo ft h es y s t e r ni se n s u r e d t h es t e a d y p r e c i s i o na c c u r a c yo ft h eg o v e r n o rs y s t e m ，a sw e l la sr a p i d i t yo ft h ec o n t r o l ，i si m p r o v e d ；t h e r e s u l to ft h ea c t u a lo p e r a t i o n ，i nv a r i o u sw o r k i n gc o n d i t i o n so ru n d e re a c hk i n do fa d i u s t m e n t p a t t e r n s ，i sp r o v e dt ob ev e r yw e l l k e yw o r d s ：l o n g s h o ui ih y d r o p o w e rs t a t i o n ；p l cb a s e ds t e p p i n gg o v e r n o r ； c o m p e n s a t e d p i dc o n t r o l ；d a t ac o m m u n i c a t i o n ；s o f ts t a r t 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：1 本人所呈交的学位论文是我 个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知。除特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工 作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢 本论文及其相关资料若有不实之处，一由本人承担一切相关责任 论文作者签名：蚴一j 工码一月季3 e l 学位论文使用授权声明 本人= 建量垒盆式在导师的指导下创作完成毕业论文口- 本入已通过论文的答辩，一 并已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意 授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定 提交印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生 上交的学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为 教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、 资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 i 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：掣导师签名：酶艇 嘲年参月亏。日 第一章绪论 1 绪论 水轮发电机组把水能转变为电能供生产、生活使用。用户在用电过程中除要求供电安 全可靠外，对电网电能质量也有十分严格的要求。水轮机调速器是水力机组两大调节设备 之一，它不仅起到调速作用，而且也承担了水轮发电机组的各种工况转换和频率、功率、 相角等各种控制以及保护水轮发电机组的任务。 水电在电力系统中已占相当的比重，因此对水电机组电能的品质及机组运行的安全可 靠性提出了更高的要求。我国电力系统规定：频率应保持在5 0 h z ，其偏差不得超过- 4 - 0 5 h z ； 对大容量系统不得超过4 - 0 2 h z 。对我国的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其容量 的5 - - 1 0 ；而且即使是大的电力系统，其负荷波动也往往会达到其总容量的2 - - 3 。电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动。因此，水轮机调节的基本任务就 是根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率，并维持机组的转速( 频率) 在额 定转速( 频率) 的规定范围内。 水轮机调速器是水轮机调节系统的核心，它与电站的二次回路和计算机监控系统相配 合，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。同时，它还可以与其 他装置一起完成自动发电控制( a g c ) 、成组控制、按水位调节等任务，因而其调节品质 的优劣和运行的可靠性直接影响到水轮发电机组乃至电力系统的安全可靠运行和电能质 量，故性能优良的高可靠的水轮机调速器一直是人们追求的目标。近年来，伴随着控制理 论发展和创新、控制设备的提高和改进，出现了各式各样的调速器，各有其优缺点。因此， 研制一种性能优良的调速器具有重要的意义。 1 1 水轮机调速器的发展现状 水轮机调速器的发展与其它工业自动控制设备相类似，都离不开当时社会生产力的发 展和科学技术的进步，早期的水轮机调速器主要利用测速元件直接操作水轮机执行机构， 是直接作用式小型调速器；随着水轮发电机组容量的不断增大，十九世纪末出现了应用液 压元件进行功率放大的间接作用式调速器；由于引水系统的水锤作用，水轮机调节时出现 不稳定现象，为克服引水系统水锤所产生的不利影响，带有缓冲器的机械液压型调速器问 世，至二十世纪三十年代机械液压型调速器已经相当完善。 随着电子技术及液压技术的进步，出现了电气液压型调速器，与机械液压型调速器相 比，电气液压型调速器是以电气形式代替机械形式进行信号传递、交换和综合，具有响应 速度快、控制精度高、易于实现所需要的调节功能等特点，五十年代已制造出相当成功的 电气液压型调速器。电气液压型调速器经历了电子管、晶体管和集成电路等发展阶段，从 调节规律上也从p i 调节规律发展到了p i d 调节规律。 此外，为了提高电气液压型调速器的技术指标并使它具有更好的通用性和互换性，出 现了一种组合式( 又称积木式) 电气液压型调速器，它由测速、调节、位置控制操作、执 行机构等具有单一功能的元件组合而成，通过各单元的不同组合，构成适用于各种不同机 西安理工大学工程硕士研究生论文 组要求的调速器。法国n e y r p i c 公司二十世纪七十年代初生产的r a p i p 7 7 型集成电路 电液调速器就是这类调速器的典型代表。 以水轮发电机组为调节对象的水轮机调速器，在水电厂中的应用有很长的历史了。在 十九世纪末期，德国伏伊特公司制造了第一台纯机械调速器，它用皮带作为放大环节的机 械离心飞摆式调速器，水轮机的开启和关闭由皮带直接驱动。随着对调速系统性能要求的 提高，特别是对灵敏度的要求更加苛刻，而且在短时间内的开启和关闭需很大的调节力， 这样采用液压是必须的，这样就发展为水压放大式、油压放大式的机械调速器。在二十世 纪5 0 年代末到6 0 年代机械液压调速器已达到全盛时期。瑞典在1 9 4 4 年就生产了电液调 速器。我国的电液调速器开始研制于5 0 年代，1 9 6 1 年我国制造的第一台电液调速器在流 溪河电厂投运。上世纪6 0 年代到7 0 年代是电液调速器大规模发展的时期。 电液调速器的发展大致经历了这样几个阶段：电子管式，用电子管作为电气放大器， 以电气测频回路代替机械式离心飞摆；后来晶体管代替了电子管，因此出现了晶体管式电 液调速器；7 0 年代大规模集成电路技术发展迅速，集成电路运算放大器应用于水轮机调 速器，于是电液调速器也就逐渐由分离元件发展成集成电路结构。 随着科学技术的发展，7 0 年代中期微处理器投入市场后，在7 0 年代末、8 0 年代初许 多国家相继开始了微机调速器的研制。世界上第一台数字式调速器是加拿大7 0 年代初期 研制成功的，1 9 7 6 年加拿大又研制了实时数字式调速器，1 9 8 1 年发表了自适应式调速器 的试验结果。我国在8 0 年代初也开始了微机调速器的研制，在1 9 8 1 年底华中理工大学开 始了“水轮发电机组自适应式变参数p i d 微机处理器调速器”的研究，该调速器的p d 参 数随机组运行工况( 水头和开度) 自动调整，使机组始终运行在最佳工况，故称自适应式 调速器。 实践证明，微机调速器与模拟电液调速器相比较，具有许多优点：微机调速器软件设 置灵活，可按水轮机调节系统自身特性以及各个电厂自身的特殊要求要设置控制模式和控 制策略，使机组高效、高质、经济运行。因此微机调速器一出现就显示出强大的生命力。 采用微机的诊断技术、容错技术将有助于提高调速器的可靠性。微机的通讯、接口和 很强的扩展功能，使得微机调速器能很好地适应正在电厂的计算机监控系统的要求。 1 9 6 9 年美国数字公司( d e c ) 研制成功了“可编程逻辑控制器( p r o g r a m m a b l el o g i c c o n t r o l l e r ) ，简称p l c ，随之日本、欧洲国家相继也研制成功并开始生产可编程控制器。 可编程控制器之所以成为许多工业自动控制设备和系统的首选产品，是由于它的可靠性 高，在硬件上采用的光电隔离、电磁屏蔽、模拟和数字滤波等一系列抗干扰措施，系统软 件具有监视定时器( w d t ) 和对自身硬件软件进行自检等功能。具有编程方便、易于使 用，同时与外部控制器件接口方便，因此，自1 9 9 3 年开始，三联公司就研制了以p l c 可 编程控制器作为微机调节硬件核心和软件核心的水轮机调速器，现在已有近干台在国内外 大、中、小型水轮机发电机组上运行。 水轮机调速器是水电厂综合自动化重要的基础设备，其技术水平和可靠性直接关系到 2 第一章绪论 水电厂的安全运行和电能质量，关系到整个国民经济各行各业的电能质量。 调速器控制规律的演变和系统结构的变革。 从调速器形成的控制规律来看，发展也是很迅速的。最早的调速器( 机械式) 是个比 例环节，即形成比例控制规律，用符号p 表示。后来绝大多数调速器都设计成具有比例 积分式的控制规律，即p i 型调速器，l 表示积分作用。到5 0 年代末和6 0 年代初，由于采 用按加速度调节作用，于是具有p i d 控制规律的调速器问世，d 表示微分控制作用。如 瑞典a s e a 公司生产的f r w - 1 0 s 型电液调速器，法国n e y r p i c 生产的r a p i d 型电液 调速器，都具有p i d 控制规律。7 0 年代中期，p i d 调节器直接作用到水轮机调速器上， 出现了p i d 型，也就是比例( p ) 、积分( i ) 、微分( d ) 环节并联的形式调速器。其积分 作用也是靠电气环节产生的，这与前述的p i - d 调速器中积分作用靠油压接力器来产生是 一个明显的区别。这种p i d 型调速器静态特性、动态特性都比较好，是较为先进的调速 器之一。( 用p i d 代表具有p 、l 、d 控制规律的电调，其中也包括p i - d 型加速度式调 速器；而用符号p i d 代表具有p 、i 、d 环节关联的，具有p 、i 、d 控制规律的电调。) 二十世纪6 0 年代前的调速器大多采用p i 调节规律，7 0 年代后各国生产的电液调速 器都广泛采用p i d 调节规律，这是由于引进了转速的微分调节软件，明显地改善了频率 控制的调节品质。 高级调节规律的研究和应用： 近年来，随着微机技术和控制理论的发展，在水轮机调速器采用高级控制规律的研究 工作已全面展开。诸如：最优控制、状态反馈控制、自适应控制、预测控制、模糊控制、 适应式变参数、变结构、滑模变机构控制策略和水压补偿信号控制。 1 2 龙首二级水电站概况 1 2 1 水电站整体概况 龙首二级水电站工程位于甘肃省肃南裕固族自治县境内黑河大峡谷西流水至榆木沟 河段，坝址距张掖市西南郊约5 3 8 k m ，是黑河水能梯级规划的第七座梯级电站。龙首二 级水电站以发电为主，属中型三等工程，水库库容8 6 2 0 万m 3 ，正常蓄水位1 9 2 0 0 m ，是 一座日调节水库。主要建筑物由混凝土面板堆石坝、溢洪道、引水发电隧洞及调压井、发 电厂房及开关站等组成。混凝土面板堆石坝最大坝高1 5 6 5 m ，引水发电隧洞1 6 7 8 k m ， 电站装机总容量1 5 7 m w ( 3 4 5 + 1 2 2 ) ，年均发电量5 2 8 亿k w h ，年利用小时3 3 6 3 ht 1 3 1 。 电站采用两回1 1 0k v 送出线路接入张掖电网，主要任务是发电，同时在张掖电网中承担 调峰、调相等任务。龙首二级水电站工程于2 0 0 2 年6 月3 0 日正式开工，2 0 0 4 年8 月1 7 日，首台机组并网发电，2 0 0 4 年9 月2 8 日，全部机组投产发电。电站调速系统使用b w t 无油步进式水轮机调速系统。 1 2 2 水电站主要设备参数 龙首二级水电站中的水轮机、发电机、调速器等主要设备参数分别如表1 1 、1 2 、1 3 3 西安理工大学工程硕士研究生论文 所示t 1 3 1 。 4 表1 - 1 水轮机主要技术参数 名称单位数据 型号 h l ( l 2 3 7 1 0 0 ) l j - 2 2 0 额定水头m 1 5 0 最高水头 m 1 6 4 3 6 最低水头 m 1 3 7 7 0 额定转速 r r a i n3 7 5 飞逸转速r m i n 6 6 3 水轮机额定功率m w 4 4 8 8 额定流量m 3 s 3 3 2 9 导水叶关闭时间 s5 5 最大转速上升率( 甩1 0 0 负荷) 5 2 蜗壳最大压力上升m w c 8 5 表1 - 2 发电机主要技术参数 名称单位数据名称单位数据 型号s f - j 4 5 - 1 6 4 4 0 0额定电流a2 9 1 1 额定容量m m 5 2 9 4 1额定转速 r m i n 3 7 5 额定出力m w 4 5 频率h z 5 0 额定电压k v 1 0 5 功率因数 c o s 妒 0 8 5 表1 3 调速器主要技术参数 名称单位数据 型号 b w p l c 1 0 0 4 0 调节规律自动补偿p i d 测频方式残压方式 静态特性曲线的非线性度e 层r 为频率调节，当a f ( k ) e r 为开度调节或功率调节。 比例电转的综合放大控制输出： u e ( k ) = 0 【】，( p e ( 七) 卜局e ( 后) ( 4 1 3 ) 数字阀电转的综合放大控制输出： u d ( k ) = 【y ( 七) 一y a k ) ( 4 1 4 ) 其中：k p 为以比例阀电转控制的系统放大系数( 开、关的放大系数不同) ； k ，为比例阀电转的主配位置放大系数： k d 为以数字阀电转控制的系统放大系数( 开、关的放大系数不同) ； 】，( 后) 为当前p i d 控制输出值，r o ( k ) 为当前实际导叶开度值； e ( 七) 为以比例阀电转控制的主配位置反馈值。 4 3 具体实现 补偿p i d 控制器在p l c 中的实现，采用梯形图实现了具体的补偿p i d 控制器算法部 分。系统将整个控制算法作为一个函数以备调用。 在p l c 中采用梯形图的方式调用补偿p i d 控制器算法函数计算控制参数，并将计算 3 l 西安理工大学工程硕士学位论文 的结果提供给常规p i d 功能块，进而实现了具体的补偿p i d 控制。 这些功能的实现在做静态试验和动态试验中得到很好的检验。 3 2 第五章通讯程序设计 5 通讯程序设计 5 1 概述 数据通讯是指控制系统内部各计算机之间或监控系统与调度自动化系统之间相互传 送信息的过程。调速器通讯程序主要用于调速系统和电站第三方控制系统间的相互通讯功 能。系统改造前可通讯的参数如表5 1 所示。 表5 1 改造前调速器通讯系统参数 t a b l e5 - 1t h ep a r a m e t e r so f t h eg o v e r n o r sc o m m u n i c a t i o ns y s t e mb e f o r et h et r a n s f o r m a t i o n 序号通讯参数测量值范围对应数字量 1 导叶开度值 o 1 0 0 0 1 0 0 0 2 有功输入值 0 1 0 0 o 1 0 0 0 3机频0 - 5 0 h z 0 5 0 0 0 按照运行的要求对通讯参数进行改造，改造后具体通讯的参数如表5 2 所示。 表5 - 2 改造后调速器通讯参数 t a b l e5 - 2t h ep a r a m e t e r so f t h eg o v e r n o r sc o m m u n i c a t i o ns y s t e ma f t e rt h et r a n s f o r m a t i o n 序号通讯参数测量值范围对应数字量 1导叶开度0 1 0 0 o 1 0 0 0 2 电气开限 o 1 0 0 0 1 0 0 0 3机组频率0 5 0 h zo 5 0 0 0 4有功输入值o 1 0 0 o 1 0 0 0 5机频消失 o 1o 1 6 网频消失 o 10 1 7交流消失 o 1o l 8直流消失 o 1o 1 9随动系统故障 o 10 1 调速器自动( 1 ) 1 0 o 10 1 调速器手动( 0 ) 1 1 调速器故障 o l0 1 5 2p l c 通讯 5 2 1 通信模块 三菱可编程f x 系列串口通讯模块有： ( 1 ) r s 4 8 5 4 2 2 接口：f x o n - 4 8 5 a d p ( 最大传输距离5 0 0 m ) 、f x 2 n - 4 8 5 - b d ( 5 0 m ) 、 f x 2 - 4 0 a w ( 10 m ) 、f x 2 - 4 0 a p ( 5 0 m ) 。 ( 2 ) r s 2 3 2 接1 3 ：f x 2 n 一2 3 2 一b d 、f x o n 2 3 2 a d p ，f x 2 3 2 a d p ，接1 3 为r s 2 3 2 。最 大传输距离1 5 米。 3 3 西安理工大学工程硕士学位论文 5 2 2 通讯格式 3 4 a p l c 的通讯格式 p l c 的通讯格式如表5 3 、表5 4 、表5 5 、表5 6 、表5 7 、表5 8 所示。 特殊辅助继电器 说明 m 8 1 2 1 数据传送延时( r s 指令) m 8 1 2 2数据传送标志( r s 指令) m 8 1 2 3接收完成标志( r s 指令) m 8 1 2 4c a r r i e rd e t e c t i o nf l a g ( r s 指令) m 8 1 2 6 全球标志( 计算机连接) m 8 1 2 7查询握手标志( 计算机连接) m 8 1 2 8查询错误标志( 计算机连接) 查询w o r d b y t e 转换( 计算机连接) m 8 1 2 9 t i m eo u te v a l u a t i o nf l a g ( r s 指令) m 8 1 6 1 8b i t s 16b i t s 转换标志( r s 指令) 表5 _ 4 特殊数据寄存器 特殊数据寄存器说明 d 8 1 2 0 命令格式承s 指令，计算机连接) d 8 1 2 1站号( 计算机连接) d 8 1 2 2 待传的数据长度( r s 指令) d 8 1 2 3 接收的数据长度( r s 指令) d 8 1 2 4 数据头 ( r s 指令) d 8 1 2 5数据尾 ( r s 指令) d 8 1 2 7 查询头寄存器( 计算机连接) d 8 1 2 8 查询数据长度寄存器( 计算机连接) d 8 1 2 9数据网络超时时间值( r s 指令，计算机连接) 表5 - 5 通讯格式( d 8 1 2 0 ) 说明 b i t n o 名称 0 ( b i t _ o f f )1 ( b i t = o n ) b 0数据长度7 b i t8 b i t ( o ，0 ) - n o n e b 2 ，b 1奇偶校验 ( 0 ，1 ) ：o d d ( 1 ，1 ) ：e v e n 第五章通讯程序设计 b 3停止位 1 b i t2 b i t ( o ，0 ，1 ，1 ) ：3 0 0 ( o ，1 ，1 ，1 ) ：4 8 0 0 b 7 ，b 6 ， ( 0 ，i ，0 ，o ) ：6 0 0 b 5 ，b 4 波特率( b p s )( 1 ，0 ，0 ，0 ) ：9 6 0 0 ( 0 ，1 ，0 ，1 ) ：1 2 0 0 ( 1 ，0 ，0 ，1 ) ：1 9 2 0 0 ( 0 ，1 ，1 ，o ) ：2 4 0 0 b 8头无 有( d 8 1 2 4 ) 缺省：0 2 h 。 b 9尾无 有( d 8 1 2 5 ) 缺省：0 3 h ( 0 ，0 ，o ) ：n ou s e ( 0 ，0 ，1 ) ：t e r m i n a lm o d e b 1 2 ，无协议( 0 ，1 ，o ) ：i n t e r l i n km o d e b 1 1 ，控制 ( 0 ，1 ，1 ) ：n o r m a lm o d e1 b 1 0 ( 1 ，0 ，1 ) ：n o r m a lm o d e2 计算机 ( o ，0 ，o ：i ：r s 4 8 5 ( 4 2 2 ) 接口 连接 ( o ，1 ，0 ：i ：r s 2 3 2 c 接口 b 1 3和校验无和校验有和校验 b 1 4协议无协议d e d i c a t e d 协议 b 1 5传输控制协议协议格式1协议格式4 注：1 当与计算机连接时，b 8 ，b 9 为“0 ”。 2 当无协议通讯时，b 1 3 ，b 1 4 ，b 1 5 为“0 ”。 3 当r s 4 8 5 ( 4 2 2 ) 接口时，b 1 2 ，b l l ，b 1 0 为( 0 ，1 ，1 ) 。 例如：测试台：d 8 1 2 0 = 4 8 8 1 h 。 监控：d 8 1 2 0 = e 8 8 1 h ( 有和校验) ；d 8 1 2 0 = c 8 8 1 h ( 无和校验) 。 表5 - 6 控制码 t a b l e5 6c o n t r o lc o d e 信号 码 说明信号码说明 s t x0 2 hs t a r to f1 e x tl fo a hl i n ef e e d e t x0 3 he n do f t e x tc lo c hc l e a r e n do f e o t0 4 hc ro d h c a r r i a g er e t u r n t r a n s m i s s i o n e n q 0 5 h e n q u i r y n a k1 5 hn o ta c k n o w l e d g e a c k0 6 h a c k n o w l e d g e 3 5 西安理工大学工程硕士学位论文 命令： 表5 7 控制码 t a b l e5 7c o n t r o lc o d e 命令 点数 符 a s c i i 说明 f x o nf x ，f x 2 n 号码 4 2 h， 读b i td e v i c e s ( 1d e v i c e ) b i tu n i t sb r ( x ，y ，m ，s ，t ， 5 4p o i n t s2 5 6p o i n t s 5 2 h c ) 读读 b i t d e v i c e s ( 1 6 1 3w o r d s3 2w o r d s w | o r d5 7 h， d e v i c e s ) ( x ，y ，m ， l 豫 u n i t s5 2 h s ) 读w o r dd e v i c e s ( 1 d e v i c e ) ( d ，t ，c ) 1 3p o i n t s6 4p o i n t s 4 2 h， b i tu n i t sb w 写b i td e v i c e s ( 1d e v i c e ) 4 6p o i n t s1 6 0p o i n t s 5 7 h 写 写 b i t d e v i c e s ( 1 6 f 饧r dw5 7 h， c e v i c e s ) 1 0 w o r d s1 0 w o r d s u n i t sw5 7 h 写 w o r d d e v i c e s ( 1 1 1p o i n t s6 4p o i n t s c e v i c e s ) 4 2 h， b i tu n i t sb t s p e c i f i e sb i td e v i c e s 1 0p o i n t s2 0p o i n t s 5 4 h t e s t 缪6 r d5 7 h， s p e c i f i e sb i td e v i c e s 6 w o r d s1 0 w o r d s w t u n i t s5 4 h s p e c i f i e sw o r dd e v i c e s6 p o i n t s 1 0p o i n t s 其范围如表5 8 、5 - 9 所示。 表5 8b i td e v i c e s d e v i c es p e c i f i c a t i o nc h a r a c t e r s d e v i c e f x o nf x ，f x 2 cf x 2 n 输入( x ) x 0 0 0 0 - - - x 017 7x 0 0 0 0 - x 0 3 3 7x 0 0 0 0 x 0 2 6 7 输出( y ) y 0 0 0 0 - - y o17 7y 0 0 0 0 - - 一y 0 3 3 7y 0 0 0 0 y 0 2 6 7 继电器( m ) m 0 0 0 0m 0 5 1 1m 0 0 0 0 - - 一m 15 3 5m 0 0 0 0 - - m 3 0 71 状态( s ) s 0 0 0 0 s 0 12 7s o 0 0 0 s 0 9 9 9s 0 0 0 0 s 0 9 9 9 辅助继电器( m ) m 8 0 0 0 m 8 2 5 4m 8 0 0 0 - - 一m 8 2 5 5 定时器( t ) t s 0 0 0 - - 一t s 0 6 3t s o o o t $ 2 5 5 c s 0 0 0 c s 0 3l 计数器( c ) c s 0 0 0 c $ 2 5 5 c s 2 3 5 c $ 2 5 4 3 6 第五章通讯程序设计 表5 - 9w o r dd e v i c e s d e v i c es p e c i f i c a t i o nc h a r a c t e r s d e v i c e 0 nf x ，f x 2 c2 n 定时器( d t n o o o t n 0 6 3t n 0 0 0 - - t n 2 5 5 c n 0 0 0 - - c n 0 31 计数器( c ) c n 0 0 0 - - c n 2 5 5 c n 2 3 5 c n 2 5 4 数据寄存器( d ) d 0 0 0 0 - d 0 2 5 5d 0 0 0 0d 0 9 9 9 d 0 0 0 0 - - d 7 9 9 9 文件寄存器 d 1 0 0 0 - - d 2 4 9 9d10 0 0 - d 2 9 9 9 r a m 文件寄存器d 6 0 0 0 - - - - d 7 9 9 9 特殊数据寄存器 d 8 0 0 0 - - 一d 8 2 5 5d 8 0 0 0 d 8 2 5 5 b 通讯端口格式 ( 1 ) 传送格式：r s 2 3 2 c 标准 ( 2 ) 波特率：9 6 0 0 ( 3 ) 校验：偶校验 ( 4 ) 数据位：7 位；1 位停止位 5 2 3 通信方法 a 读w o r d ( 1 6 位) 数：t 1 2 3 ，t 1 2 4 从计算机向p l c 写入以下数据请求读数： 0 5 h 3 0 h 3 5 h 6 4 h4 6 h 5 7 h 5 2 h 3 0 h 5 4 h4 e h 3 1 h 3 2 h 3 3 h 3 0 h 3 2 h 3 6 h 3 4 h ( 0 d h o a h 注：通讯协议格式1 时无c r ， p l c 返回的数据： 如果正常返回， 0 2 h 3 0 h 3 5 h 4 6 h 4 6 h 发送的头e n q 站号0 5 h p c 号f f h 读w o r d ( w r ) 等待时间为0 t n l 2 3 开始的 2 个单元 和校验 c r 和l f ) l f 结尾，格式4 时才有c r ，l f 计算机能够读到数据： 发送的头s t x 站号0 5 h p c 号f f h 3 7 西安理工大学工程硕士学位论文 3 8 3 7 h4 2 h 4 3 h 3 9 hi l2 3 = 7 b c 9 h = 3l6 8 9 31 h3 2 h 3 3 h 3 4 ht 1 2 4 = 1 2 3 4 h = 4 6 6 0 0 3 he t x 4 2 h 3 3 h和校验 如果正确收到数据，从计算机向p l c 写入： 0 6 h发送的头a c k 3 0 h 3 5 h站号0 5 h 4 6 h 4 6 hp c 号f f h b 读b i t 数：f r o mx 0 0 4 0t ox 0 0 4 4 从计算机向p l c 写入以下数据请求读数： 0 5 h 发送的头e n q 3 0 h 3 5 h站号0 5 h 4 6 h 4 6 h计算机站号f f h 4 2 h5 2 h 读b i t ( b r ) 4 1 h等待时间为 5 8 h读x 3 0 h3 0 h3 4 h3 0 h0 0 4 0 开始的 3 0 h3 5 h5 个单元 3 4 h3 7 h和校验 p l c 返回的数据： 如果正常返回，计算机能够读到数据： 0 2 h发送的头s t x 3 0 h3 5 h站号0 5 h 4 6 h 4 6 hp c 号f f h 3 0 h x 0 0 4 0 = 0 3 l hx 0 0 4 1 = l 3 l hx 0 0 4 2 = 1 3 0 hx 0 0 4 3 = 0 3 l hx 0 0 4 4 = 1 0 3 he t x 3 0 h3 5 h和校验 如果正确收到数据，从计算机向p l c 写入： 0 6 h发送的头a c k 3 0 h 3 5 hp l c 站号0 0 h 4 6 h4 6 h计算机站号f f h 第五章通讯程序设计 c 写w o r d ( 1 6 位) 数：d o ，d i 从计算机向p l c 写入： 0 5 h 发送的头e n q 3 0 h 3 0 hp l c 站号0 0 h 4 6 h4 6 h计算机站号f f h 5 7 h 5 7 h 写( 3 0 h等待时间为0 “h 写d 3 0 h3 0 h 3 0 h 3 0 h 0 0 0 0 开始的 3 0 h 3 2 h2 个单元 3 1 h3