WZX3转速信号说明书要点.docx

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WZX3转速信号说明书要点

一、概述1

二、主要技术参数2

三、硬件结构2

四、使用方法5

五、安装及调试7

六、订货须知8

七、装箱清单8

八、注意事项8

附录1发电机极对数P与额定转速ne的对应关系表9

附录2转速信号通讯规约V1.00版本10

一、概述

转速信号装置是水轮发电机组单机自动化的重要装置之一，是机组自动操作和保护系统中必不可少的环节。

WZX-3型转速信号装置是以工业级单片微机为核心构成的，专为水力发电厂设计的，用于测控发电机组的转速、频率的工业智能仪表。

测频信号可取自机端电压互感器或永磁机。

具有以下主要功能和特点：

1．采用宽电压输入、交直流两用型开关电源，对供电电源的适应性强。

2．显示当前频率（Hz）、转速（r/min）、转速百分比（％）及其他参数。

3．记录最高转速。

一旦发生事故可将事故现场的最高转速记录下来，供事故分析用。

4．各输出继电器动作值及发电机极对数可通过按键操作进行设定，以满足不同机组的需要。

5．与上级计算机的通信功能（选配）。

采用RS485接口。

6．构造简单，性能可靠，操作方便，通用性好。

本产品从1998年初开始在一些电厂投入使用，2000年2月获国家实用新型专利授权，专利号为ZL98224931.4，2001年2月通过福建省教育厅组织的省级鉴定，确认本产品达到国内领先水平。

二、主要技术参数

1．供电电源：

交流65～460V或直流90～650V。

整机功耗小于10W。

2．输入信号电压允许范围

（1）取自电压互感器信号：

0.20～120VAC。

（2）取自永磁机或低压机组A相电压信号：

2.5～250VAC。

3．测量范围：

转速0～200％ne；对应频率范围：

0～100Hz。

4．飞逸转速值整定范围：

120％～155％ne；对应频率范围：

60～77.5Hz。

5．发电机极对数整定范围：

l～32。

6．显示分辨率：

频率0.01Hz；转速1r/min；转速百分比0.1％。

7．输出继电器的常开触点容量：

5A220VAC。

8．地址选择方式范围：

1～254

9．波特率选择方式：

BR显示值

表示波特率

1200

2400

4800

9600

三、硬件结构

（一）硬件构成

装置原理图如图5-1-1所示，以工业级的P89LPC938单片机为核心构成。

输入回路采用降压变压器采集机端电压互感器或永磁机的电压信号，经低通滤波、过零检测后，得到与输入电压信号同周期的方波信号送给单片微机。

单片微机对该信号的周期进行测量，计算出频率、百分比转速值，并依设定的发电机极对数计算出相应的转速值；继而通过判断比较，控制继电器和指示信号灯产生相应的动作；频率、转速或百分比转速值可以通过显示器显示出示，也可以通过RS485接口传送给上级计算机。

（二）机箱外形尺寸

机箱外形尺寸如图5-1-2所示。

图5-1-2

（三）面板

面板如图5-1-3所示:

图5-1-3

显示说明：

序号

名称说明

功能说明

数码管

由五位数码管组成，用于显示参数

2-1

设置指示灯

处于设置状态时，“设置”指示灯长亮，按保存键或退出键，“设置”指示灯熄灭

2-2

存储指示灯

当按下“存储”键时，“存储”指示灯会闪一下

2-3

清除指示灯

当数码管显示最高频率百分比时按下“清除门限”键，“清除”指示灯点亮，按住3秒后“清除”指示灯熄灭

3-1

最高指示灯

当数码管依次显示最高频率、最高转速或最高频率百分比参数时，“最高”指示灯和对应的“频率”、“转速”、“频率”指示灯同时点亮

3-2

频率指示灯

当数码管显示频率、频率百分比、最高频率、最高频率百分比、门限频率、或门限频率百分比参数时，“频率”指示灯点亮

3-3

转速指示灯

当数码管显示转速、最高转速或门限转速时，“转速”指示灯点亮

继电器动作指示灯

当转速达到某一整定值时，对应继电器指示灯点亮

正常运行指示灯

当装置工作正常时，指示灯会亮一秒暗一秒

按键说明

序号

图标

名称说明

功能说明

向上

显示状态时用于显示上一个参数；

设置状态时用于增加参数值

向下

显示状态时用于显示下一个参数；

设置状态时用于减小参数值

设置

用于选择设置参数代码及参数值

存储

在设置状态下，按“存储”键则可保存设置好的参数值

退出

在设置状态下，按“退出”键则未保存设置好的参数值

清除门限

当数码管显示最高频率百分比时，按下清除门限按键并保持3秒钟以上时间，则可清除记录值并使J7继电器复归、J7指示灯熄灭

（四）背板

背板图如图5-1-4所示。

图5-1-4

端子定义:

名称

功能说明

电源

输入交流电压220V

信号入

输入PT110V

J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7

继电器输出端

485A、485B

通讯接口

注：

信号输入线要用屏蔽线，通讯接口线要用双绞线。

四、使用方法

（一）面板说明

1．装置正常工作时，“正常运行”指示灯亮一秒暗一秒连续闪动。

2．刚接通装置电源时，数码显示窗显示“F0.00”。

机组转动后，就进入正常显示状态。

3．按向上或向下键选择时，显示状态共有13种，例如按“”键时显示状态、显示内容及显示格式对应关系如表12-1：

表12-1：

显示状态

显示内容

显示格式

指示灯显示

当前频率测量值

F××.××

“频率”亮

当前转速测量值

N××××

“转速”亮

当前频率百分比测量值

CC×××

“频率”亮

最高频率测量值

F××.××

“最高”、“频率”亮

最高转速测量值

N××××

“最高”、“转速”亮

最高频率百分比记录值

CC×××

“最高”、“频率”亮

门限频率

L××.××

“频率”亮

门限转速

L××××

“转速”亮

门限频率百分比

LC×××

“频率”亮

极对数

P-×××

指示灯无显示

地址选择方式

AD×××

波特率选择方式

BR×××

版本号

U-×××

4．按设置键来选择时，显示内容及显示格式对应关系如表12-2：

表12-2：

显示状态

显示内容

显示格式

指示灯显示

选择极对数参数

--P--

“设置”指示灯点亮

设置极对数参数值

P-×××

选择继电器J1

-J1--

设置继电器J1输出值

J-×××

选择继电器J2

-J2--

设置继电器J2输出值

J-×××

选择继电器J3

-J3--

设置继电器J3输出值

J-×××

选择继电器J4

-J4--

选择继电器J4输出值

J-×××

选择继电器J5

-J5--

选择继电器J5输出值

J-×××

选择继电器J6

-J6--

选择继电器J6输出值

J-×××

选择继电器J7

-J7--

选择继电器J7输出值

J-×××

地址选择参数

--AD-

设置地址参数值

AD×××

波特率选择参数

--BR-

设置波特率参数值

BR×××

5．按“”或“”键直到显示最高转速百分比时，按住“清除门限”按键并保持3秒钟以上时间，则可清除记录值并使J7继电器复归、J7指示灯熄灭。

6．输出继电器动作指示灯亮表示对应继电器动作，即继电器常开输出触点闭合。

（二）控制过程说明

表12-3参数出厂设定标准表

参数名称

出厂设定

应用

可调范围

极对数P

1～32

输出继电器J1

-0%

机组停机

-（0～5）%

输出继电器J2

-35%

机械制动

-（30～40%）

输出继电器J3

-50%

电气制动

-（40～80%）

输出继电器J4

80%

调速器投入

75～90%

输出继电器J5

95%

同期装置投入

80～100%

输出继电器J6

115%

机组过速

100～125%

输出继电器J7

140%

飞逸转速

120～155%

地址选择方式

1～254

波特率选择方式

0～3

注：

表中“-”表示转速下降到对应整定值时输出继电器动作。

当发电机转速从低到高时，J1、J2、J3不动作。

当转速继续升高超过J4、J5对应设定值时，J4、J5继电器依此动作，同时面板上对应指示灯点亮，此为正常转速。

当转速超过J6设定值时，J6继电器动作，同时面板上J6指示灯点亮，此为转速过速。

当转速超过飞逸点后，面板上J7指示灯点亮，J7继电器动作并保持，即使转速再下降到飞逸点以下，其输出状态也不改变。

欲使J7继电器复归、J7指示灯熄灭，须按“”或“”键直到显示最高转速百分比时，按住“清除门限”按键并保持4秒钟以上时间，则可清除记录值并使J7继电器复归、J7指示灯熄灭，这时最高频率、最高转速及最高转速百分比记录值将一并清除。

发电机转速从高到低时，当降至J6、J5、J4对应设定值的-1Hz回差值时，J6、J5、J4继电器依此复归，同时面板上对应指示灯熄灭。

-1Hz回差值的设置有效地防止转速在设定值附近波动时输出继电器频繁动作。

当转速下降到J3对应设定值以下时，J3继电器动作，同时面板上J3指示灯点亮，这时仪表开始自动闭锁J4、J5、J6继电器。

当转速继续下降到J2对应设定值以下时，J2继电器动作，同时面板上J2指示灯点亮。

当转速降为零时，J1继电器动作，同时面板上J1指示灯点亮。

为防止过快复归，接着开始3分钟延时，延时到时J3、J2、J1继电器全部复归，对应指示灯熄灭。

五、安装及调试

（一）安装

采用标准槽安装方式，安装盘开孔尺寸为76×152。

本装置从盘孔插入，从后端由安装螺丝顶紧即可。

（二）调试

1．为了使装置正确动作，投运前必须根据用户的实际需要来设置各输出继电器动作的整定值。

具体设置步骤如下：

（1）按“设置”键，显示代码“-P-”；再按“设置”键，显示出厂初始值“01”；可通过“”或“”键修改参数值，修改范围00-32；

（2）按“设置”键，显示代码“-J1-”；再按“设置”键，显示出厂初始值“00”；可通过“”或“”键修改参数值，修改范围00-05；

（3）按“设置”键，显示代码“-J2-”；再按“设置”键，显示出厂初始值“35”；可通过“”或“”键修改参数值，修改范围30-40；

（4）按“设置”键，显示代码“-J3-”；再按“设置”键，显示出厂初始值“50”；可通过“”或“”键修改参数值，修改范围40-80；

（5）按“设置”键，显示代码“-J4-”；再按“设置”键，显示出厂初始值“80”；可通过“”或“”键修改参数值，修改范围75-90；

（6）按“设置”键，显示代码“-J5-”；再按“设置”键，显示出厂初始值“95”；可通过“”或“”键修改参数值，修改范围85-100；

（7）按“设置”键，显示代码“-J6-”；再按“设置”键，显示出厂初始值“115”；可通过“”或“”键修改参数值，修改范围100-125；

（8）按“设置”键，显示代码“-J7-”；再按“设置”键，显示出厂初始值“140”；可通过“”或“”键修改参数值，修改范围120-155；

（9）按“保存”键，保存各修改值，并返回显示界面。

按“退出”键，则未保存前面修改过的参数。

注：

（1）以上任一步骤中任一环节按下“退出”键，则退出修改但不保存修改值，并返回显示界面。

（2）以上任一步骤中在显示不可修改的变量界面（如显示“-J2-”）时按“”或“”键，将不进行任何操作；在显示可被修改的变量界面（如“00”、“35”等数字量）时按“”或“”键，即可修改选择参数值

六、订货须知

1．确定输入信号类型：

机端电压互感器、永磁机或其他信号。

2．继电器动作点，若需方未作要求，则按标准设定出厂。

3．RS485接口通信功能为选配功能。

若需选配，须加以说明，否则出厂时无此功能。

4．订货数量及特殊要求。

七、装箱清单

名称

数量

单位

WZX-3微机转速信号装置主机

台

安装支架

只

0．5A熔丝

只

使用说明书

本

产品出厂检验报告

份

八、注意事项

1．无法通讯：

微机面板上的地址选择与波特率选择是否跟命令一致

2．为了使装置正确显示实际转速，投运前必须根据发电机的实际极对数来设置本装置的极对数P。

发电机极对数P与额定转速ne的对应关系表见附录1。

附录1发电机极对数P与额定转速ne的对应关系表

额定频率50Hz时:

极对数P

额定转速ne（r/min）

极对数P

额定转速ne（r/min）

3000

176．47

1500

166．67

1000

157．89

750

150

600

142．86

500

136．36

428.57

130．43

375

125

333．3

120

300

115．38

272．73

111．11

250

107．14

230．27

103．45

214．29

100

200

96．77

187．50

93．75

附录2转速信号通讯规约V1.00版本

1、Modbus协议简介

ModBus协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是通过何种网络进行通信的，它制定了消息域的格局和内容的公共格式，描述了一个控制器请求访问其它设备的过程，回应来自其它设备的请求，以及如何侦测并记录错误信息。

通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以完成信息和数据的交换与传送，使各种不同的公司和厂家的可编程顺序控制器（PLC）、RTU、SCADA系统、DCS或与兼容ModBus协议的第三方设备之间可以连成工业网络，构建各种复杂的监控系统，并利于系统的维护和扩展，这个通讯协议已广泛被国内外各行业作为系统集成的一种通用工业标准协议。

WZX-3转速信号采用ModBus-RTU通讯规约的，支持组态王、Intouch、FIX、synall等流行软件，能与AB、西门子、施耐德、GE等多个国际著名品牌的设备及系统之间实现数据通信。

2、转速信号装置的通讯连接

转速信号装置可以实现RS485方式与PLC或PC进行数据通讯，具体连接如下图所示：

图1.转速信号装置与PLC（PC）通讯连接

通信规格

项目

规格

接口

RS-485

同步方式

异步（起止同步）

通信参数

速率:

可从1200/2400/4800/9600bps中选择

数据长度：

8位固定3

通信协议

MODBUS（只有RTU模式）

可连接台数

可根据用户具体配置进行连接

Modbus-RTU的通讯格式：

驱动器地址

功能码

数据

故障检查（CRC16）

信号间的间隔有必要维持下述的时间

无线数传采集器地址

无线数传采集器地址（1～254），其中0的地址为广播地址。

出厂的无线数传采集器默认地址为1，用户如果有接多台的无线数传采集器，可以通过10H命令进行设置。

无线采集器命令功能码

功能码进制

功能

指令信号

响应信号

最小字节

最大字节

最小字节

最大字节

03H

读出存储寄存器的内容

08H

通讯测试

3、寄存器（变量）地址分配

以下所示数据一览表。

数据的种类有指令数据，监视数据，同时传送数据。

地址

变量代号

变量名称

变量类型

单位

读写属性

变量格式

系统参数

00H

Device_Code

设备识别号

见3.0

01H

Device_Comm_Pr

设备通信参数（通信地址、通信速率）

INT

见3.1

10H

Device_Staus

设备通讯状态

INT

见3.2

11H

Device_Num

设备编号

INT

见3.3

12H

Jout_Staus

继电器动作状态

INT

见3.4

转速设置参数

13H

Pole_Set

极对数

INT

见3.5

14H

J1set_Pecent

继电器1百分比

INT

见3.6

15H

J2set_Pecent

继电器2百分比

INT

16H

J3set_Pecent

继电器3百分比

INT

17H

J4set_Pecent

继电器4百分比

INT

18H

J5set_Pecent

继电器5百分比

INT

19H

J6set_Pecent

继电器6百分比

INT

1AH

J7set_Pecent

继电器7百分比

INT

系统备用

02H

Bak1

备用寄存器1

INT

03H

Bak2

备用寄存器2

INT

04H

Bak3

备用寄存器3

INT

转速运行显示参数

05H

Current_Fre

当前频率

INT

见3.7

06H

Current_Speed

当前转速

INT

见3.8

07H

Current_Pfre

当前频率百分比

INT

见3.9

08H

Max_Fre

最高频率

INT

09H

Max_Speed

最高转速

INT

0AH

Max_Pfre

最高频率百分比

INT

0BH

Limit_Fre

门限频率

INT

0CH

Limit_Speed

门限转速

INT

0DH

Limit_Pfre

门限频率百分比

INT

0EH

Bak4

备用寄存器4

INT

0FH

Bak5-++

备用寄存器5

INT

注意　R/W*表示该寄存器只能采样单字节写命令，如果采样多个字节写命令将回复错误信息

R代表只读存储器

3.0设备识别号格式

Device_Code:

DEVICENUM为设备识别号的高位表示那种设备

DEVICENUM=0X02表示为转速信号装置

DEVICENUMVER为设备识别号的低位表示的是设备的软件版本号

DEVICENUMVER：

V1.00～V2.54

3.1设备通信参数格式

Device_Comm_Pr:

Device_Comm_Prc高位为设备的地址（ADDR）,低位字节为

设备通讯波特率（BAUDRATE）

ADDR=1~254

BAUDRATE与波特率的对应关系如下：

BAUDRATE值

表示波特率

1200

2400

4800

9600

3.2设备状态格式

Device_Staus:

Device_StausH=00（高字节暂时保留）

Device_StausL表示的状态如下：

BIT:

通讯状态

备用

命令状态：

BIT7,BIT6定义如下：

BIT:

命令状态

命令状态正常

指定的通讯长度错误

指定的寄存器地址错误，或者该寄存器不能写，用户发了写改寄存器命令。

3.3设备编号格式

设备编号为两个字节:

高位标志表示出厂的年0x00~0x99为BCD码2000~2099

低位标志表示出厂的月0x01~0x12为BCD码表示12个月份

3.4继电器动作状态

继电器动作状态高字节，常为0

低位字节八个位分别对应继电器1～继电器7的动作状态

BIT:

备用

继电器7

继电器6

继电器5

继电器4

继电器3

继电器2

继电器1

当个位为0时表示该继电器没有动作，为1时表示该继电器动作输出，如

BIT3=0表示继电器4没有动作，BIT3=1表示该继电器动作输出。

3.5极对数

极对数高字节，常为0

极对数低字节，设置范围为1～32

3.6继电器N百分比（N:

1~7）

继电器N动作频率百分比设置高字节常为0

继电器1百分比设置范围0～5

继电器2百分比设置范围30～40

继电器3百分比设置范围40～80

继电器4百分比设置范围75～90

继电器5百分比设置范围85～100

继电器6百分比设置范围100～125

继电器7百分比设置范围120～155

3.7当前频率

当前频率测量范围从0～9999

输出的数据转换成频率时必须除以100

如：

5000表示当前的频率为50.00Hz

3.8当前转速

当前转速的测量范围从0～4200表示每分钟的机组的转速。

3.9当前频率百分比

表示当前频率与额定频率的百分比。

如：

140即为140％的额定频率（转速）

4、无线数传采集器应用层详解

应用层功能详解的目的是定义特定有效命令的通用格式。

在每条数据查

询格式说明的后面有一个该数据查询所执行功能的解释和一个例子。

协议概述中已经简述了通讯协议和数据包；软件程序员可以使用下述的

方法，以便通过协议正确的建立它们特定应用程序。

通讯协议应使用如表4-1所示的格式（数字为16位进制）。

表4-1通讯协议格式范例

地址

功能码

变量起

始地址

高字节

变量起

始地址

低字节

变量的

个数

高字节

变量的

个数

低字节

校验码

低字节

校验码

高字节

03H

00H

08H

00H

03H

xxH

4.1读数据（功能码03H）

此功能允许主站读取转速信号显示参数，及设置参数值

主站查询时数据包格式

如下范例（表4-2）是读取通讯地址为03的转速信号最高显示参数，包括最高频率，最高转速，最高频率百分比

表4-2读取最高显示参数查询数据包范例

地址

功能码

变量起

始地址

高字节

变量起

始地址

低字节

变量的

个

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