CN103869155B - 一种基于plc高速输入的发电机频率测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PLC高速输入的发电机频率测量方法，包括以下步骤：频率整形电路将输入的交流正弦波整形成方波，经分频电路分频后与高频时钟信号相与，得到一组反映发电机频率大小的高频脉冲串，高频脉冲串输入到PLC的输入端，PLC对高频脉冲串进行计数，当计量的数据不再变化时，此时的计数值即正比于发电机的频率。本发明的测量装置结构简单，在测量发电机频率只占用PLC的一个输入端口，减少了硬件配置，成本低，并且只需测量最终计数值NT即可，发电机的频率等于高频时钟信号频率与最终计数值NT的比值。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种基于PLC高速输入的发电机频率测量方法及装置。
背景技术
目前常用的通过PLC高速输入测量发电机频率的方法，如《一种水轮发电机机组的测频装置》(专利号：201310465380.1)所示，需要PLC配置一个中断输入模块，根据中断信号来停止PLC的计数。这种方法需要另外配置中断输入口或中断模块，增加了系统的成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种成本低、可靠性强的基于PLC高速输入的发电机频率测量方法及装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于PLC高速输入的发电机频率测量方法，包括以下步骤：
(1)用频率整形电路将输入的交流正弦波整形成方波，通过分频电路分频后输入到高频脉冲计数电路；
(2)高频脉冲计数电路中，分频信号与高频时钟信号相与，得到一组高频脉冲串，将高频脉冲串送到PLC的输入端；
(3)启动定时中断，将三个寄存器D0、D1、D2作为计数区；
(4)PLC对输入端输入的高频脉冲串计数，每接收到一个脉冲，寄存器D0加1；
(5)进入定时中断后，比较三个寄存器D0、D1、D2的数据是否相等，如果不相等，则继续计数，将寄存器D1的数据移至寄存器D2，寄存器D0的数据移至寄存器D1；如果相等，则计数结束，此时寄存器D0的数据即为最终计数值，记为NT，并清除三个寄存器；
(6)循环步骤(4)、(5)，NT即为与发电机频率成正比的数值，发电机的频率等于高频时钟信号频率与最终计数值NT的比值。
一种基于PLC高速输入的发电机频率测量装置，包括频率整形电路、分频电路、高频脉冲计数电路以及PLC，所述频率整形电路、分频电路、高频脉冲计数电路、PLC依次串接，交流正弦波信号经频率整形电路整形成方波信号，方波信号通过分频电路分频后输入到高频脉冲计数电路，高频脉冲计数电路输出高频脉冲串并送入PLC，PLC对输入的高频脉冲串计数，所述分频电路包括一个D触发器和第一电阻，发电机频率整形成方波后，输入到D触发器的时钟信号端，第一电阻的一端接电源，另一端与D触发器的时钟信号端相连，D触发器的输出端由两个互为反相的Q端和端组成，D触发器的输入端与其输出端相连，D触发器输出端Q输出二分频后的频率，所述高频脉冲计数电路包括一个两输入与门、一个运算放大器、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，两输入与门的一个输入端接高频时钟信号，另一个输入端与D触发器的输出端相连，两输入与门的输出端与运算放大器的正相输入端相连，第二电阻的一端接电源，另一端与运算放大器的反相输入端相连，第三电阻的一端接地，另一端与运算放大器的反相输入端相连，第四电阻的一端接电源，另一端与运算放大器的输出端相连，运算放大器的输出端与PLC的输入端相连。
本发明的有益效果在于：本发明的测量装置结构简单，在测量发电机频率只占用PLC的一个输入端口，减少了硬件配置，成本低，并且只需测量最终计数值NT与高频时钟信号频率即可。
附图说明
图1是本发明的测量装置结构框图。
图2是本发明测量装置的分频电路原理图。
图3是本发明测量装置的高频脉冲计数电路原理图。
图4是本发明量的波形图。
图5是本发明的PLC工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种基于PLC高速输入的发电机频率测量装置，包括频率整形电路、分频电路、高频脉冲计数电路以及PLC，所述频率整形电路、分频电路、高频脉冲计数电路、PLC依次串接，交流正弦波信号经频率整形电路整形成方波信号，方波信号通过分频电路分频后输入到高频脉冲计数电路，高频脉冲计数电路输出高频脉冲串并送入PLC，PLC对输入的高频脉冲串计数。
如图2、图4所示，分频电路包括一个D触发器U1和电阻R1，发电机频率f1整形成方波f2后，输入到D触发器U1的时钟信号端CLK，电阻R1的一端接电源VCC，另一端与D触发器U1的时钟信号端CLK相连，D触发器U1的输出端由两个互为反相的Q端和端组成，D触发器U1的输入端D与其输出端相连，D触发器U1的输出端Q输出二分频后的频率f3。
如图3所示，高频脉冲计数电路包括一个两输入与门U2、一个运算放大器U3、电阻R2、电阻R3以及电阻R4，两输入与门U2的一个输入端接高频时钟信号CLK，另一个输入端与D触发器U1的输出端Q相连，两输入与门U2的输出端与运算放大器U3的正相输入端相连，电阻R2的一端接+24V电源，另一端与运算放大器U3的反相输入端相连，电阻R3的一端接地，另一端与运算放大器U3的反相输入端相连，电阻R4的一端接+24V电源，另一端与运算放大器U3的输出端相连，运算放大器U3的输出端与PLC的输入端相连。
一种基于PLC高速输入的发电机频率测量方法，步骤如下：
1)如图4所示，设晶振的时钟信号clock的频率为500kHz，发电机频率f1为50Hz的正弦波，周期为0.02S，通过频率整形电路整形后成为50Hz的方波f2；如图2所示，方波f2通过分频电路二分频后，D触发器U1输出的频率f3为25Hz，周期为0.04S；
2)如图4所示，在频率f3的正半周，clock信号与f3的正半周相与，形成脉冲串f4，脉冲串f4送到PLC的高速输入端口；
3)如图5所示，启动PLC的定时中断，将三个寄存器D0、D1、D2作为计数区；
4)PLC每接收到一个脉冲时，寄存器D0加1；
5)比较三个寄存器D0、D1、D2的数据是否相等，如果不相等，则继续计数，将寄存器D1的数据移至寄存器D2，寄存器D0的数据移至寄存器D1，D2＝D1，D1＝D0；如图4所示，在频率f3的负半周时段，不再有脉冲输入，此时D0＝D1＝D2>0，此时寄存器D0的数据即为最终计数值，记为NT＝D0，并将寄存器D0、D1、D2清零；
6)若NT计数到的脉冲串数量为10000，发电机的频率f1等于高频时钟信号频率与最终计数值NT的比值，f1＝500k/10000，即对应发电机频率为50Hz；当发电机频率f1为25Hz时，计数到的脉冲串数量NT为20000；
7)循环步骤4)、5)、6)，每进一次中断子程序，即计算一次发电机的频率。
Claims (2)
1.一种基于PLC高速输入的发电机频率测量方法，包括以下步骤：
（1）用频率整形电路将输入的交流正弦波整形成方波，通过分频电路分频后输入到高频脉冲计数电路，所述分频电路包括一个D触发器和第一电阻，发电机频率整形成方波后，输入到D触发器的时钟信号端，第一电阻的一端接电源，另一端与D触发器的时钟信号端相连，D触发器的输出端由两个互为反相的Q端和端组成，D触发器的输入端与其输出端相连，D触发器输出端Q输出二分频后的频率；
（2）高频脉冲计数电路中，分频信号与高频时钟信号相与，得到一组高频脉冲串，将高频脉冲串送到PLC的输入端，所述高频脉冲计数电路包括一个两输入与门、一个运算放大器、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，两输入与门的一个输入端接高频时钟信号，另一个输入端与D触发器的输出端相连，两输入与门的输出端与运算放大器的正相输入端相连，第二电阻的一端接电源，另一端与运算放大器的反相输入端相连，第三电阻的一端接地，另一端与运算放大器的反相输入端相连，第四电阻的一端接电源，另一端与运算放大器的输出端相连，运算放大器的输出端与PLC的输入端相连；
（3）启动定时中断，将三个寄存器D0、D1、D2作为计数区；
（4）PLC对输入端输入的高频脉冲串计数，每接收到一个脉冲，寄存器D0加1；
（5）进入定时中断后，比较三个寄存器D0、D1、D2的数据是否相等，如果不相等，则继续计数，将寄存器D1的数据移至寄存器D2，寄存器D0的数据移至寄存器D1；如果相等，则计数结束，此时寄存器D0的数据即为最终计数值，记为NT，并清除三个寄存器；
（6）循环步骤（4）、（5），NT即为与发电机频率成正比的数值，发电机的频率等于高频时钟信号频率与最终计数值NT的比值。
2.一种基于PLC高速输入的发电机频率测量装置，其特征在于：包括频率整形电路、分频电路、高频脉冲计数电路以及PLC，所述频率整形电路、分频电路、高频脉冲计数电路、PLC依次串接，交流正弦波信号经频率整形电路整形成方波信号，方波信号通过分频电路分频后输入到高频脉冲计数电路，高频脉冲计数电路输出高频脉冲串并送入PLC，PLC对输入的高频脉冲串计数，所述分频电路包括一个D触发器和第一电阻，发电机频率整形成方波后，输入到D触发器的时钟信号端，第一电阻的一端接电源，另一端与D触发器的时钟信号端相连，D触发器的输出端由两个互为反相的Q端和端组成，D触发器的输入端与其输出端相连，D触发器输出端Q输出二分频后的频率，所述高频脉冲计数电路包括一个两输入与门、一个运算放大器、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，两输入与门的一个输入端接高频时钟信号，另一个输入端与D触发器的输出端相连，两输入与门的输出端与运算放大器的正相输入端相连，第二电阻的一端接电源，另一端与运算放大器的反相输入端相连，第三电阻的一端接地，另一端与运算放大器的反相输入端相连，第四电阻的一端接电源，另一端与运算放大器的输出端相连，运算放大器的输出端与PLC的输入端相连。
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