CN216526857U - 适用于水电阻负载系统的测量控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于水电阻负载系统的测量控制装置，包括上位机、下位机、执行机构、电参数测量装置和通讯装置，所述上位机用于显示、记录、查询系统模拟量和开关量的值，并向所述下位机发送加/减载、分/合闸指令，可实现对水电阻负载系统的远程监控；该装置操作方便、控制精准、试用范围广、传输速率快，可用于大功率发电机负载试验的水电阻系统和发电机联调试验的水电阻系统。所述测量控制装置主要包括：上位机、下位机、执行机构、电参数测量装置和通讯装置，其功能特点是该装置能够通过1台或多台上位机同时控制多台水电阻，实现可靠、无级、定量的负载调节功能，大大提高了发电机组负载试验的效率。
Description
技术领域
本实用新型属于测量控制技术领域，涉及一种适用于水电阻负载系统的测量控制装置。
背景技术
目前，水电阻作为发电机性能试验重要的负载装置，得到广泛应用，但受水电阻自身结构的影响，其容量、精度和稳定性受到一定的限制，主要表现在：单台水电阻容量相对较小，无法满足大功率发电机组调试试验和发电机组联调试验的要求；水电阻的驱动设备通常为交流电机，该电机控制量单一，无法定量加/减载，而且电机的转动惯性会导致加载过程中负载的波动，影响试验进行。本实用新型通过提高水电阻测量控制装置的精度，改善控制方式，从而加强水电阻负载系统的可靠性和可操作性。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对上述技术问题提供一种适用于水电阻负载系统的测量控制装置，该装置通过1台或多台上位机控制多台水电阻运行，可根据试验要求灵活组合上位机和水电阻的数量，试用范围广，负载容量大，能无极加载、定量加载，大大提高了试验效率。
本实用新型的技术解决方案是：一种适用于水电阻负载系统的测量控制装置，主要包括上位机、下位机、执行机构、电参数测量装置和通讯装置。
所述的上位机采用工控机，该机型可靠性高、抗电磁干扰性强，可长时间连续运行。所述上位机采用LabVIEW编写监控程序，该程序可显示、记录、查询系统的各项参数，发送加/减载、分/合闸等指令。
所述的下位机采用西门子的S7-300 PLC，包括电源模块、CPU模块、通讯模块、I/O模块和EM扩展模块，下位机及模块数量可根据负载系统大小增减。
所述的执行机构采用伺服控制器和伺服电机，用于控制水电阻极板动作。
所述的电参数测量装置包括电流互感器和变送器，用于采集电信号并转换成4～20mA输出信号。
所述的通讯装置采用工业以太网和Profibus-DP通讯。
本实用新型的有益效果：所述上位机和下位机的通讯方式为工业以太网，所述下位机和执行机构的通讯方式为Profibus-DP，结合两种通讯方式构建的信息传递网络，不仅传输速度快，而且容纳的服务器和客户端多，可用于大型测量控制系统；所述的伺服控制器可通过所述PLC设置电机参数，编写运行程序，通过设置电机转速和运行时间，得到电机转动行程，从而得到极板动作的距离，实现定量控制；通过增大电机加速度，减小转动惯性，可提高准确性；并能在程序中设置电机的最大和最小行程，使电机运行至设定值时自动停止，防止在水电阻高、低限位不动作时，损坏水电阻，提高了系统的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的系统原理图；
图2是本实用新型的网络架构图；
图3是本实用新型的测量原理图；
图4是本实用新型的PLC电路原理图。
具体实施方式
图1是本实用新型的系统原理图。如图1所示，传感器②将检测到的水电阻端的电流、电压信号送至变送器③，并转换成4～20mA信号送至下位机④，下位机④将4～20mA信号转换成数字信号送至上位机①，上位机①通过监控软件来显示、记录和查询这些电参数。开关量信号⑦包括开关柜电源指示、控制方式、分/合闸指示，水电阻高/低限位，电机运行状态等信号，将这些干触点接入下位机④控制回路中，下位机④就可以读取这些开关量信号⑦的状态，并送至上位机①。操作人员通过上位机①下发分/合闸指令至下位机④，下位机④通过控制中间继电器⑧的得/失电，控制断路器⑨动作，达到分/合闸的目的。操作人员在上位机①上设置伺服电机⑥的各项参数并送至下位机④，下位机④将指令转换为伺服控制器⑤可识别的信号并送至伺服控制器⑤，控制伺服电机⑥动作，从而使极板上/下移动。
图2是本实用新型的网络构架图。如图2所示，上位机①与下位机④通过工业以太网连接，下位机④与伺服控制器⑤通过Profibus-DP连接，可根据需要增/减上位机①、下位机④和伺服控制器⑤。
图3是本实用新型的测量原理图。如图3所示，将一次侧电流、电压转换为4～20mA标准信号输出至PLC。其中变送器③的接线端子(1)(2)(3)为三相电流输入端，(4)为公共端，(5)(6)(7)为电压输入端，(8)(9)为变送器电源，(11)～(28)分别为电压、电流、功率、功率因数和频率的输出端。
图4是本实用新型的PLC电路原理图。如图4所示，利用所述数字输入、输出电路，由相应的检测电路检测到的开关柜状态、水电阻限位、伺服电机状态、电参数等信号被输入至所述PLC；并根据所述上位机指令及各设备状态信号，通过所述伺服控制器、中间继电器控制所述伺服电机和断路器动作。
本实用新型属于一种适用于水电阻负载系统的测量控制装置，该装置操作方便、控制精准、试用范围广、传输速率快，可用于大功率发电机负载试验的水电阻系统和发电机联调试验的水电阻系统。所述测量控制装置主要包括：上位机、下位机、执行机构、电参数测量装置和通讯装置，其功能特点是该装置能够通过1台或多台上位机同时控制多台水电阻，实现可靠、无级、定量的负载调节功能，大大提高了发电机组负载试验的效率。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于水电阻负载系统的测量控制装置，包括上位机、下位机、执行机构、电参数测量装置和通讯装置，其特征在于，所述上位机用于显示、记录、查询系统模拟量和开关量的值，并向所述下位机发送加/减载、分/合闸指令，可实现对水电阻负载系统的远程监控；所述下位机用于接收所述上位机的指令并控制执行机构动作，并用于读取设备状态参数并转化成数字信号反馈给所述上位机；所述执行机构用于完成各项指令；所述电参数测量装置用于采集电压、电流、功率、功率因数、频率信号并转化为弱电信号输出至所述下位机；所述通讯装置用于所述上位机、下位机、执行机构之间的信息传递。
2.根据权利要求1所述的适用于水电阻负载系统的测量控制装置，其特征在于，所述上位机为工控机。
3.根据权利要求1所述的适用于水电阻负载系统的测量控制装置，其特征在于，所述下位机为西门子S7-300 PLC。
4.根据权利要求1所述的适用于水电阻负载系统的测量控制装置，其特征在于，所述执行机构采用伺服控制器和伺服电机，所述伺服控制器用于接收PLC的指令并控制所述伺服电机动作；所述伺服电机用于驱动水电阻极板的上/下移动。
5.根据权利要求4所述的适用于水电阻负载系统的测量控制装置，其特征在于，所述伺服控制器可编程，能设置所述伺服电机的启/停加速度、运行速度和运行时间，实现定量控制。
6.根据权利要求1所述的适用于水电阻负载系统的测量控制装置，其特征在于，所述电参数测量装置包括：
电流互感器，用于将一次侧大电流转换成二次侧小电流；
变送器，用于标准化输出信号，将各类电信号转化为4～20mA信号发送至PLC。
7.根据权利要求4所述的适用于水电阻负载系统的测量控制装置，其特征在于，所述通讯装置包括：
工业以太网，用于所述上位机和所述下位机之间的通讯；
Profibus-DP，用于所述下位机间和所述伺服控制器间的通讯。
8.根据权利要求7所述的适用于水电阻负载系统的测量控制装置，其特征在于，所述工业以太网同时连接多台上位机和多台下位机，实现1台上位机控制多台下位机、多台上位机控制1台下位机控制形式。
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