應用LPC2131開(kāi)發(fā)PLC調速器測頻單元
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關(guān)鍵詞： PLC調速器； 測頻單元； LPC2131； 串行通信
在水輪機調速器中，機組頻率的測量直接關(guān)系到調速器整機性能的優(yōu)劣，而調速器的品質(zhì)與性能直接影響到電能的品質(zhì)和水電站的安全可靠運行, 故機組頻率的測量是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)[1]。目前，基于PLC調速器的測頻方法主要有單片機測頻和PLC本體高速計數模塊測頻2種方式[2]。PLC
取自發(fā)電機端電壓互感器和電網(wǎng)電壓互感器的測頻輸入信號，經(jīng)削波、濾波處理后，變成幅度基本不變的穩定波形，再經(jīng)施密特電路放大整形，得到正負幅值基本相等、占空比約為50%的方波[4]；然后，通過(guò)光電耦合器將輸出的機組頻率和電網(wǎng)頻率方波信號隔離后分別送入LPC2131微控制器CAP1.3功能捕獲引腳P0.18和CAP1.2功能捕獲引腳P0.19。CAP1.3和CAP1.2捕獲功能設置為上升沿與下降沿同時(shí)捕獲，即這2個(gè)功能引腳上的值由0到1跳變和由1到0跳變都會(huì )將當時(shí)計數器值輸入相應的捕獲寄存器中，同時(shí)產(chǎn)生中斷。對任一路管腳捕獲，取出2個(gè)相間隔的捕獲寄存器值相減，令其差值為N，在計數器頻率(時(shí)鐘頻率，令其為Fpclk)已知情況下，可得出2個(gè)相間隔捕獲點(diǎn)對應時(shí)間值，即頻率信號周期值：
根據頻率與周期公式f=1/T可求出信號的頻率值。對得到的機組頻率和電網(wǎng)頻率計數器差值采用去極大極小值進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷濾波后，采用自由口通信協(xié)議通過(guò)串口UART0將其發(fā)送至PLC,在PLC控制器內完成機組和電網(wǎng)頻率值計算。
2 測頻硬件與軟件
2.1 LPC2131微控制器
LPC2131是PHILIPS公司基于A(yíng)RM7TDMI-S核、單電源供電及LQFP64封裝的微控制器,是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S型CPU的微控制器。LPC2131擁有2個(gè)符合’550工業(yè)標準的異步串行口UART0和UART1,具有以下特性：16字節收發(fā)FIFO；寄存器位置符合16C550工業(yè)標準；收發(fā)器觸發(fā)點(diǎn)可為1、4、8和14字節；內置波特率發(fā)生器；包含使能軟件流控制器。LPC2131還帶有2個(gè)32位可編程定時(shí)/計數器，均具有4路捕獲和4路比較匹配與輸出電路。定時(shí)器對外設時(shí)鐘(pclk)周期進(jìn)行計數，可選擇產(chǎn)生中斷或根據4個(gè)匹配寄存器的設定，在達到指定的定時(shí)值設定時(shí)執行其他動(dòng)作。它的4個(gè)捕獲輸入，用于在輸入信號發(fā)生跳變時(shí)捕獲定時(shí)器的瞬時(shí)值，并可選擇使捕獲事件產(chǎn)生中斷[5]。
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