摘要：本文介紹了一種全新的水輪機調速器，即由天津市科音自控設備有限公司承擔的國家 科技 部創新基金項目-數字閥PCC可編程智能調速器。電氣部分以PCC(可編程 計算 機控制器)為控制核心；電氣液壓轉換部件採用電磁球閥，機械放大元件採用二通插裝閥，採用無槓桿，無明管路結構。電站 應用 結果表明，數字閥PCC可編程智能調速器所有性能指標均優於國家標準，調試簡單，維護方便，具有極高的可靠性。
關鍵詞：智能調速器 PCC 數字閥 插裝閥
1．前言
目前 國內廣為採用的水輪機調速器，多為以PLC為核心。天津市科音自控設備有限公司研製的數字閥PCC可編程智能調速器以全新控制理念，以PCC為控制核心，面向自動化控制全過程，成功配置由電磁球閥和插裝閥構成的數字閥替代傳統的電液轉換器和主配壓閥。
控制器是調速器的核心部件，控制器完成調速器的信號採集、數據運算、控制 規律 實現、運行狀態切換、控制值輸出及其他附加功能。因此，控制器的選擇對新型調速器的開發至關重要。目前，市場上的控制器很多，如單片機、PLC、PCC等，但由於調速器是 工業 現場的設備，對可靠性要求很高。選擇控制器的重要原則是，要選用適合工業現場使用的抗干擾能力強、可靠性高、選擇餘地大、操作維護方便的控制器。我們經過對各種控制器的深入 研究 ， 分析 對比，結合水輪機調速器的特殊性，發現奧地利貝加萊(B&R)公司的PCC是能夠滿足上述原則的最合適的控制器，故選擇PCC作為數字閥PCC智能調速器的控制核心。
PCC代表著一個全新的控制理念，它既具有可編程邏輯控制器(PLC)的標準控制功能（可靠性高、易擴展），又具有工業計算機（地址C）的系統功能（運算能力強、適時性好、編程方便等特點）。它能方便地處理開關量，模擬量，進行迴路調節。並能用高級語言編程，具備大型機的分析運算能力。其硬體具有獨特新穎的插拔式模塊結構，可使系統得到靈活多樣的擴展和組合。軟體也具備模塊結構，系統擴展時只需在原有基礎上疊加運用軟體模塊。PCC的CPU為32位，運行效率高，具有高速的智能處理器TPU，TPU功能可使系統響應時間達到微秒級，而CPU不需作任何加載。用戶存儲器容量大。具有良好的電磁兼容能力和現場總線全面支持技術，體現了工控領域的 發展 方向。
數字閥PCC智能調速器包括單調整型和雙調整型，本文介紹雙調整型調速器的主要特點、功能及構成。
2．數字閥PCC智能調速器的主要特點
（1）全新的控制理念。採用不同於常規PLC的新一代可編程計算機控制器--PCC，面向控制過程，採用高級語言，分析運算能力強，在同一CPU中能同時運行不同程序。程序運行時僅掃描部分程序，效率很高。
（2）全PCC化，具有極高的可靠性。從輸入到輸出,從測頻到控制脈衝等各環節均實現了PCC化。PCC的平均無故障時間MTBF高達50萬小時，即57年。
（3）多任務的優點。在傳統PLC中，並行處理是靠程序掃描來完成的。但事實上多任務才是並行處理的邏輯表達式，更簡單直接的 方法 就是採用多任務技術。PCC恰恰可以滿足這種需求，當某一任務在等待時，其他任務仍可繼續執行。PCC將整個調節控制分成若干個具有不同優先權的任務等級（Task Class）。優先權越高的任務等級，其掃描周期越短，優先權越低，其掃描周期越長。把適時性要求高的程序放在高速任務層，把一般的邏輯判斷處理程序放在普通任務層，這樣可以提高調節系統的性能指標。
（4）智能型調速器。採用自適應式變結構，變參數並聯PID調節，採用對常規PID調節器改進後的算法[2]。自動識別電網的性質，並自動適應電站的各種特殊運行方式，如孤網運行，及或由大電網解列為小電網運行的突變負荷等特殊情況時，均可保證機組穩定運行。人性化設計，具有很強的自診斷、防錯、糾錯及容錯功能。當出現故障時，自動彈出故障診斷畫面，並自動顯示故障原因及處理辦法。
（5）採用PCC高速計數模塊(HSC)測頻。PCC高達6.3MHz的計數頻率，具有很高的測頻精度和可靠性，從而使調速器的輸入通道－測頻環節的可靠性有了根本的保證。
（6）採用數字協聯方式，且可現場修改協聯曲線並記憶修改後的數據，以便根據電站的實際條件按最優曲線運行，槳葉隨動系統準確度高。
（7）PCC的大內存，為智能型調速器提供了資源保證。用戶內存：1.5 MB FLASH PROM。
（8）採用電磁球閥做數字閥作為電液轉換元件。徹底解決了常規調速器電液轉換元件油污發卡的 問題 ，使電站可以實現完全可靠的自動運行。
（9）具有故障鎖錠的功能。由於數字閥只有通/斷兩個狀態，且數字閥採用錐閥密封可以保證在31.5MPa下無泄漏，所以，數字閥又具有液壓鎖的功能，因此當測頻信號消失及斷電等情況下，具有故障鎖錠的功能。
（10）無槓桿結構。該系列調速器採用了數字閥液壓隨動系統，自動時有電氣返饋，手動無需反饋，因此取消了槓桿，消除了因為槓桿造成的死區，提高了調速系統的精度，而且無管路，結構簡單，美觀。
（11）友好的人機介面。採用觸摸屏做為人機介面，畫面美觀逼真，全中文顯示，操作方便，可以同時顯示很多信息。具有螢幕保護功能，以延長觸摸屏的壽命。
（12）維護簡單調試方便。由於PCC的高度集成化和高可靠性，對於運行維護人員沒有太高的特殊要求，調試只需設定有關數字，沒有太多的電位器等可調元件。
關鍵詞：智能調速器 PCC 數字閥 插裝閥
1．前言
目前 國內廣為採用的水輪機調速器，多為以PLC為核心。天津市科音自控設備有限公司研製的數字閥PCC可編程智能調速器以全新控制理念，以PCC為控制核心，面向自動化控制全過程，成功配置由電磁球閥和插裝閥構成的數字閥替代傳統的電液轉換器和主配壓閥。
控制器是調速器的核心部件，控制器完成調速器的信號採集、數據運算、控制 規律 實現、運行狀態切換、控制值輸出及其他附加功能。因此，控制器的選擇對新型調速器的開發至關重要。目前，市場上的控制器很多，如單片機、PLC、PCC等，但由於調速器是 工業 現場的設備，對可靠性要求很高。選擇控制器的重要原則是，要選用適合工業現場使用的抗干擾能力強、可靠性高、選擇餘地大、操作維護方便的控制器。我們經過對各種控制器的深入 研究 ， 分析 對比，結合水輪機調速器的特殊性，發現奧地利貝加萊(B&R)公司的PCC是能夠滿足上述原則的最合適的控制器，故選擇PCC作為數字閥PCC智能調速器的控制核心。
PCC代表著一個全新的控制理念，它既具有可編程邏輯控制器(PLC)的標準控制功能（可靠性高、易擴展），又具有工業計算機（地址C）的系統功能（運算能力強、適時性好、編程方便等特點）。它能方便地處理開關量，模擬量，進行迴路調節。並能用高級語言編程，具備大型機的分析運算能力。其硬體具有獨特新穎的插拔式模塊結構，可使系統得到靈活多樣的擴展和組合。軟體也具備模塊結構，系統擴展時只需在原有基礎上疊加運用軟體模塊。PCC的CPU為32位，運行效率高，具有高速的智能處理器TPU，TPU功能可使系統響應時間達到微秒級，而CPU不需作任何加載。用戶存儲器容量大。具有良好的電磁兼容能力和現場總線全面支持技術，體現了工控領域的 發展 方向。
數字閥PCC智能調速器包括單調整型和雙調整型，本文介紹雙調整型調速器的主要特點、功能及構成。
2．數字閥PCC智能調速器的主要特點
（1）全新的控制理念。採用不同於常規PLC的新一代可編程計算機控制器--PCC，面向控制過程，採用高級語言，分析運算能力強，在同一CPU中能同時運行不同程序。程序運行時僅掃描部分程序，效率很高。
（2）全PCC化，具有極高的可靠性。從輸入到輸出,從測頻到控制脈衝等各環節均實現了PCC化。PCC的平均無故障時間MTBF高達50萬小時，即57年。
（3）多任務的優點。在傳統PLC中，並行處理是靠程序掃描來完成的。但事實上多任務才是並行處理的邏輯表達式，更簡單直接的 方法 就是採用多任務技術。PCC恰恰可以滿足這種需求，當某一任務在等待時，其他任務仍可繼續執行。PCC將整個調節控制分成若干個具有不同優先權的任務等級（Task Class）。優先權越高的任務等級，其掃描周期越短，優先權越低，其掃描周期越長。把適時性要求高的程序放在高速任務層，把一般的邏輯判斷處理程序放在普通任務層，這樣可以提高調節系統的性能指標。
（4）智能型調速器。採用自適應式變結構，變參數並聯PID調節，採用對常規PID調節器改進後的算法[2]。自動識別電網的性質，並自動適應電站的各種特殊運行方式，如孤網運行，及或由大電網解列為小電網運行的突變負荷等特殊情況時，均可保證機組穩定運行。人性化設計，具有很強的自診斷、防錯、糾錯及容錯功能。當出現故障時，自動彈出故障診斷畫面，並自動顯示故障原因及處理辦法。
（5）採用PCC高速計數模塊(HSC)測頻。PCC高達6.3MHz的計數頻率，具有很高的測頻精度和可靠性，從而使調速器的輸入通道－測頻環節的可靠性有了根本的保證。
（6）採用數字協聯方式，且可現場修改協聯曲線並記憶修改後的數據，以便根據電站的實際條件按最優曲線運行，槳葉隨動系統準確度高。
（7）PCC的大內存，為智能型調速器提供了資源保證。用戶內存：1.5 MB FLASH PROM。
（8）採用電磁球閥做數字閥作為電液轉換元件。徹底解決了常規調速器電液轉換元件油污發卡的 問題 ，使電站可以實現完全可靠的自動運行。
（9）具有故障鎖錠的功能。由於數字閥只有通/斷兩個狀態，且數字閥採用錐閥密封可以保證在31.5MPa下無泄漏，所以，數字閥又具有液壓鎖的功能，因此當測頻信號消失及斷電等情況下，具有故障鎖錠的功能。
（10）無槓桿結構。該系列調速器採用了數字閥液壓隨動系統，自動時有電氣返饋，手動無需反饋，因此取消了槓桿，消除了因為槓桿造成的死區，提高了調速系統的精度，而且無管路，結構簡單，美觀。
（11）友好的人機介面。採用觸摸屏做為人機介面，畫面美觀逼真，全中文顯示，操作方便，可以同時顯示很多信息。具有螢幕保護功能，以延長觸摸屏的壽命。
（12）維護簡單調試方便。由於PCC的高度集成化和高可靠性，對於運行維護人員沒有太高的特殊要求，調試只需設定有關數字，沒有太多的電位器等可調元件。
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