基于PLC高速計(jì)數(shù)器在測(cè)頻測(cè)速中的應(yīng)用

傅元秀

（華自科技股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

隨著PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，越來(lái)越多的行業(yè)多將PLC做為主要設(shè)備的控制核心。下面介紹我公司在國(guó)外某站中采用OMRON PLC作為發(fā)電機(jī)設(shè)備控制的核心，并通過(guò)PLC高速計(jì)數(shù)器對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)速的測(cè)量及監(jiān)控。

1 測(cè)頻測(cè)速的硬件組成

測(cè)頻測(cè)速的硬件主要由脈沖信號(hào)板、PLC、觸摸屏組成（如圖1）。將發(fā)電機(jī)的殘壓信號(hào)接入脈沖信號(hào)板，由脈沖信號(hào)板根據(jù)輸入的信號(hào)，經(jīng)過(guò)內(nèi)置放大整形電路，輸出幅度穩(wěn)定的方波信號(hào)，再將幅度穩(wěn)定的方波信號(hào)輸出到PLC的高速計(jì)數(shù)器輸入端，由PLC高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，通過(guò)程序計(jì)算將測(cè)量到發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)頻率轉(zhuǎn)速顯示在觸摸屏上面。

圖1 測(cè)頻測(cè)速硬件組成框圖

2 PLC硬件接線

采用OMRON CJ1M-CPU23內(nèi)置的IO，可以作為2路高速計(jì)數(shù)器使用。

本站采用的是脈沖遞增輸入跟軟件復(fù)位方式，高速計(jì)數(shù)器0的遞增輸入接CPU內(nèi)置IO的IN8，軟件復(fù)位接的是CPU內(nèi)置IO的IN0；高速計(jì)數(shù)器1的遞增輸入接CPU內(nèi)置IO的IN6，軟件復(fù)位接的是CPU內(nèi)置IO的IN1。

3 PLC程序設(shè)計(jì)

3.1 程序框圖（如圖2，圖3）

圖2 主程序程序啟動(dòng)框圖

圖3 中斷子程序啟動(dòng)框圖

程序設(shè)計(jì)采用中斷輸入讀取高速計(jì)數(shù)器脈沖數(shù)，將采樣到的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)算成實(shí)時(shí)的頻率、轉(zhuǎn)速信號(hào)。

3.2 程序中CPU設(shè)置

用omron編程軟件打開PLC程序，進(jìn)行CPU設(shè)置，設(shè)置如下：

（1）在新PLC1[CJ1M]下面找到設(shè)置選項(xiàng)，雙擊彈出“PLC設(shè)定-新PLC1”窗口。

（2）通過(guò)方向箭頭往右點(diǎn)，找到“內(nèi)置輸入設(shè)置”頁(yè)面。

（3）在設(shè)置頁(yè)面中有兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器設(shè)置，分別為高速計(jì)數(shù)器0跟高速計(jì)數(shù)器1。

（4）每個(gè)高速計(jì)數(shù)器可以根據(jù)使用計(jì)數(shù)器的頻率，最大設(shè)置100kHz；

（5）計(jì)數(shù)模式分為線形模式跟循環(huán)模式兩種，如果設(shè)置為循環(huán)計(jì)算模式需要設(shè)置循環(huán)最大計(jì)數(shù)，根據(jù)事件輸入脈沖計(jì)數(shù)選擇模式；

（6）復(fù)位設(shè)置選擇默認(rèn)Z相和軟件復(fù)位；

（7）輸入設(shè)置需要根據(jù)脈沖的輸入類型來(lái)進(jìn)行設(shè)置，可以分為相位差輸入、脈沖加方向輸入模式、加/減輸入、增量脈沖輸入幾種。

每個(gè)高速計(jì)數(shù)器占有3個(gè)內(nèi)置IO輸入，高速計(jì)數(shù)器0占用IN8、IN9、IN3，其中IN8為高速計(jì)數(shù)器0的A相遞增或計(jì)數(shù)輸入，IN9為高速計(jì)數(shù)器0的B相遞增或方向輸入，IN3為高速計(jì)數(shù)器0的Z相或復(fù)位輸入；高速計(jì)數(shù)器1占有IN6、IN7、IN2三個(gè)輸入。使用中斷輸入則只有IN0與IN1可以使用。

注意計(jì)數(shù)器采用24V輸入計(jì)數(shù)器采樣頻率為60kHz，有線驅(qū)動(dòng)輸入的計(jì)數(shù)器采樣頻率為100kHz。

3.3 程序編程及注釋

高速計(jì)數(shù)程序分為主程序段、中斷子程序兩部分。主程序段分為兩段，IO中斷程序跟高速計(jì)數(shù)計(jì)算程序。中斷子程序分為中斷輸入0子程序跟中斷輸入1子程序。IO中斷程序中脈沖計(jì)數(shù)清零里需要兩個(gè)寄存器的地址。其中主程序段中的高速計(jì)數(shù)程序程序均采用功能塊封裝。

通過(guò)調(diào)用直接封裝好的功能塊，在功能塊的輸入填上與被測(cè)設(shè)備相同的參數(shù)，輸入端的脈沖采樣值存放地址與中斷子程序中讀取到存放脈沖個(gè)數(shù)的地址一致即可，脈沖采樣基準(zhǔn)值要根據(jù)脈沖信號(hào)板來(lái)，一般50Hz時(shí)，對(duì)應(yīng)的脈沖基準(zhǔn)個(gè)數(shù)為1000,額定頻率根據(jù)發(fā)電機(jī)設(shè)備上的銘牌參數(shù)來(lái)設(shè)定，額定轉(zhuǎn)速也同樣參照發(fā)電機(jī)設(shè)備上的銘牌參數(shù)設(shè)定，將功能塊的輸入端參數(shù)設(shè)定好后，程序就可以根據(jù)采樣到的脈沖個(gè)數(shù)自動(dòng)算出實(shí)時(shí)的頻率、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)速信號(hào)的百分比接點(diǎn)信號(hào)。

中斷輸入信號(hào)消失判斷原理為當(dāng)中斷輸入在500毫秒內(nèi)狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生改變，則將存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)據(jù)地址中的內(nèi)容進(jìn)行清0。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用OMRON CJ1M-CPU23 PLC的內(nèi)置IO作為高速計(jì)數(shù)器來(lái)監(jiān)視控制發(fā)電機(jī)設(shè)備的頻率轉(zhuǎn)速，相對(duì)于國(guó)外設(shè)備用電的頻率大多為60Hz，程序中對(duì)于發(fā)電機(jī)的額定頻率、轉(zhuǎn)速可以靈活的設(shè)置，無(wú)增加其他編程，能滿足電站設(shè)備的頻率轉(zhuǎn)速測(cè)量。另外，PLC作為工業(yè)控制廣泛使用的控制器，對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行多方面的監(jiān)視控制，因此，利用高速計(jì)數(shù)器對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行頻率、轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)也可和其他控制作為一體，可使電站節(jié)省一個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)速監(jiān)控裝置，使系統(tǒng)的成本降低。此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的采樣精度滿足水電站的監(jiān)控需要；目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀是設(shè)計(jì)院很少使用本方案，國(guó)外用得較多。