應(yīng)用LPC2131開(kāi)發(fā)PLC調(diào)速器測(cè)頻單元

在水輪機(jī)調(diào)速器中，機(jī)組頻率的測(cè)量直接關(guān)系到調(diào)速器整機(jī)性能的優(yōu)劣，而調(diào)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(yùn)行, 故機(jī)組頻率的測(cè)量是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)[1]。目前，基于PLC調(diào)速器的測(cè)頻方法主要有單片機(jī)測(cè)頻和PLC本體高速計(jì)數(shù)模塊測(cè)頻2種方式[2]。PLC

取自發(fā)電機(jī)端電壓互感器和電網(wǎng)電壓互感器的測(cè)頻輸入信號(hào)，經(jīng)削波、濾波處理后，變成幅度基本不變的穩(wěn)定波形，再經(jīng)施密特電路放大整形，得到正負(fù)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(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率方波信號(hào)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(shè)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(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器值輸入相應(yīng)的捕獲寄存器中，同時(shí)產(chǎn)生中斷。對(duì)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(jì)數(shù)器頻率(時(shí)鐘頻率，令其為F_pclk)已知情況下，可得出2個(gè)相間隔捕獲點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)間值，即頻率信號(hào)周期值：

　 根據(jù)頻率與周期公式f=1/T可求出信號(hào)的頻率值。對(duì)得到的機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率計(jì)數(shù)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(nèi)完成機(jī)組和電網(wǎng)頻率值計(jì)算。
2 測(cè)頻硬件與軟件
2.1 LPC2131微控制器
　 LPC2131是PHILIPS公司基于ARM7TDMI-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(biāo)準(zhǔn)的異步串行口UART0和UART1,具有以下特性：16字節(jié)收發(fā)FIFO；寄存器位置符合16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；收發(fā)器觸發(fā)點(diǎn)可為1、4、8和14字節(jié)；內(nèi)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(jì)數(shù)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(duì)外設(shè)時(shí)鐘(pclk)周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，可選擇產(chǎn)生中斷或根據(jù)4個(gè)匹配寄存器的設(shè)定，在達(dá)到指定的定時(shí)值設(shè)定時(shí)執(zhí)行其他動(dòng)作。它的4個(gè)捕獲輸入，用于在輸入信號(hào)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]。