按照功能和優(yōu)先級的不同，PCC調(diào)速器的軟件被劃分為測頻程序、步進電機驅(qū)動程序、運算程序、主控程序、報警程序、通訊功能程序以及人機界面程序等程序模塊。各程序塊既相互獨立又互相關(guān)聯(lián)，在分時多任務(wù)操作系統(tǒng)平臺上由主控程序統(tǒng)一調(diào)度來完成調(diào)節(jié)器的各項操作、控制、顯示和報警功能。這種程序結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了PCC分時多任務(wù)操作系統(tǒng)的優(yōu)勢并且使得調(diào)速器程序得到了優(yōu)化。該系統(tǒng)的主控制程序流程如圖3所示。
圖3 主控制程序流程圖
5 調(diào)速器各項功能的軟件實現(xiàn)
5.1 頻率測量與濾波
PCC內(nèi)部擁有高達6M Hz的計數(shù)基準(zhǔn)頻率，因此它具有比普通PLC更高的測頻精度。經(jīng)信號處理模塊整形后的機頻、網(wǎng)頻信號分別引入PCC的TPU通道1和2，利用時間測量功能塊LTXcpiC和LTXcpiD分別測量機頻和網(wǎng)頻脈沖信號的相鄰兩個上升沿之間的時間，然后根據(jù)該功能塊注釋中提供的計算公式可計算出實測頻率，即：
f＝fe/DifCnt
fe為PCC內(nèi)部晶振頻率（數(shù)值為6291667），DifCnt 為相鄰兩上升沿之間的計數(shù)值。
此外，為提高測頻回路的抗干擾能力，我們在該程序模塊里添加了具有濾波功能的程序段。該程序通過比較相鄰兩個波形的頻差是否超出正常頻差范圍（差值可由用戶設(shè)定）來判斷并過濾干擾信號。頻率測量及濾波（以機頻為例）的部分程序段如下所示：
……
Speed1 FUB LTXcpi1（）
??；alias call TPU FBK
Hz_real1＝4000000.0/Speed0.DifCnt＊Speed0.PCnt；Calculate Hz
delta1＝Hz_real1－50.0
?。籆alculate the delta value
PT1＝Speed0.PRest
……
如程序所示，我們將實測的機頻定義為臨時機頻（tempFj）而真正參與運算的機頻被定義為實際機頻（ActFj），二者的差值與頻差上限（FilterFj_Diff）相比較之后，如在頻差范圍以內(nèi)說明后面的波形是實際的機頻信號，反之則說明遇到了干擾信號，這個波形應(yīng)被過濾。
5.2 步進電機的驅(qū)動和控制
步進電機是高精度數(shù)字元件，它可以迅速且精確定位，用它來控制調(diào)速器的執(zhí)行機構(gòu)是一個非常好的選擇。此外步進電機可與絲杠位移傳感器構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，這樣可以對因頻繁工作而丟步的步進電機進行零位校正。
5.3 運算程序
毫無疑問，數(shù)值運算是PCC調(diào)速器軟件的核心部分。一個好的算法不但能夠提高運算的速度和精度而且還能節(jié)省CPU資源。PCC操作系統(tǒng)在提供靈活多樣的編程語言的同時也提供了強大的浮點運算功能。簡單的邏輯處理仍然可以采用梯形圖的方式，但高級語言的應(yīng)用則改變了以往PLC編寫運算程序相對比較困難的局面，以前需要許多句梯形圖語句才能完成的復(fù)雜計算過程如今只需定義變量后輸入公式即可。此外，一般普通的PLC只能進行整型變量運算，而PCC則可以進行浮點型變量運算，這使得運算精度得到大大提高。
以下是一段計算程序例子：
……
Fe＝（Fc－Fx）/50.0
d_Yp＝Kp＊（Fe－Fe_1x）
d_Yi＝Ki＊Ts＊（Fe－bp＊（Y_pid－Pc_1x））
d_Yd＝（Kd＊（Fe－2＊Fe_1x＋Fe_2x））/（T0＋Ts）＋（（T0＊d_Ydtem）/（T0＋Ts））
Y_pid＝（Y_tem＋d_Yp＋d_Yi）＋d_Yd+Pc_1x－Pc_2x
……
6 結(jié)束語
成都拜爾電力設(shè)備有限公司開發(fā)的基于可編程計算機控制器PCC技術(shù)的新型水輪機調(diào)速器采用奧地利貝加萊（B&R）公司的2003系列模塊作為控制核心部件，具有可靠性高、響應(yīng)速度快、運算功能強大、人機界面友好和調(diào)節(jié)品質(zhì)高等優(yōu)點，其各項靜態(tài)、動態(tài)指標(biāo)全部滿足并且部分優(yōu)于國標(biāo)GB/T9652-1997中的相關(guān)技術(shù)要求，經(jīng)過實際長期應(yīng)用，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，是行業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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