一種基于plc高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量方法，包括以下步驟：頻率整形電路將輸入的交流正弦波整形成方波，經(jīng)分頻電路分頻后與高頻時(shí)鐘信號(hào)相與，得到一組反映發(fā)電機(jī)頻率大小的高頻脈沖串，高頻脈沖串輸入到PLC的輸入端，PLC對(duì)高頻脈沖串進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)量的數(shù)據(jù)不再變化時(shí)，此時(shí)的計(jì)數(shù)值即正比于發(fā)電機(jī)的頻率。本發(fā)明的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在測(cè)量發(fā)電機(jī)頻率只占用PLC的一個(gè)輸入端口，減少了硬件配置，成本低，并且只需測(cè)量最終計(jì)數(shù)值NT即可，發(fā)電機(jī)的頻率等于高頻時(shí)鐘信號(hào)頻率與最終計(jì)數(shù)值NT的比值。
【專利說明】—種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用的通過PLC高速輸入測(cè)量發(fā)電機(jī)頻率的方法，如《一種水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組的測(cè)頻裝置》(專利號(hào):201310465380.1)所示，需要PLC配置一個(gè)中斷輸入模塊，根據(jù)中斷信號(hào)來停止PLC的計(jì)數(shù)。這種方法需要另外配置中斷輸入口或中斷模塊，增加了系統(tǒng)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種成本低、可靠性強(qiáng)的基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量方法及裝置。
[0004]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量方法，包括以下步驟:
(1)用頻率整形電路將輸入的交流正弦波整形成方波，通過分頻電路分頻后輸入到高頻脈沖計(jì)數(shù)電路；
(2)高頻脈沖計(jì)數(shù)電路中，分頻信號(hào)與高頻時(shí)鐘信號(hào)相與，得到一組高頻脈沖串，將高頻脈沖串送到PLC的輸入端；
(3)啟動(dòng)定時(shí)中斷，將三個(gè)寄存器D0、D1、D2作為計(jì)數(shù)區(qū)；
(4)PLC對(duì)輸入端輸入的高頻脈沖串計(jì)數(shù)，每接收到一個(gè)脈沖，寄存器DO加I ;
(5)進(jìn)入定時(shí)中斷后，比較三個(gè)寄存器D0、D1、D2的數(shù)據(jù)是否相等，如果不相等，則繼續(xù)計(jì)數(shù)，將寄存器Dl的數(shù)據(jù)移至寄存器D2，寄存器DO的數(shù)據(jù)移至寄存器Dl ;如果相等，則計(jì)數(shù)結(jié)束，此時(shí)寄存器DO的數(shù)據(jù)即為最終計(jì)數(shù)值，記為Nt，并清除三個(gè)寄存器；
(6)循環(huán)步驟(4)、(5)，Nt即為與發(fā)電機(jī)頻率成正比的數(shù)值，發(fā)電機(jī)的頻率等于高頻時(shí)鐘信號(hào)頻率與最終計(jì)數(shù)值Nt的比值。
[0005]一種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量裝置，包括頻率整形電路、分頻電路、高頻脈沖計(jì)數(shù)電路以及PLC，所述頻率整形電路、分頻電路、高頻脈沖計(jì)數(shù)電路、PLC依次串接，交流正弦波信號(hào)經(jīng)頻率整形電路整形成方波信號(hào)，方波信號(hào)通過分頻電路分頻后輸入到高頻脈沖計(jì)數(shù)電路，高頻脈沖計(jì)數(shù)電路輸出高頻脈沖串并送入PLC，PLC對(duì)輸入的高頻脈沖串計(jì)數(shù)。
[0006]上述基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量裝置中，所述分頻電路包括一個(gè)D觸發(fā)器和第一電阻，發(fā)電機(jī)頻率整形成方波后，輸入到D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)端，第一電阻的一端接電源，另一端與D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)端相連，D觸發(fā)器的輸出端由兩個(gè)互為反相的Q端和
g端組成，D觸發(fā)器的輸入端與其輸出端$相連，D觸發(fā)器輸出端Q輸出二分頻后的頻率。[0007]上述基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量裝置中，所述高頻脈沖計(jì)數(shù)電路包括一個(gè)兩輸入與門、一個(gè)運(yùn)算放大器、第二電阻、第三電阻以及第四電阻，兩輸入與門的一個(gè)輸入端接高頻時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)輸入端與D觸發(fā)器的輸出端相連，兩輸入與門的輸出端與運(yùn)算放大器的正相輸入端相連，第二電阻的一端接電源，另一端與運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，第三電阻的一端接地，另一端與運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，第四電阻的一端接電源，另一端與運(yùn)算放大器的輸出端相連，運(yùn)算放大器的輸出端與PLC的輸入端相連。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在測(cè)量發(fā)電機(jī)頻率只占用PLC的一個(gè)輸入端口，減少了硬件配置，成本低，并且只需測(cè)量最終計(jì)數(shù)值NT與高頻時(shí)鐘信號(hào)頻率即可。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0010]圖2是本發(fā)明測(cè)量裝置的分頻電路原理圖。
[0011]圖3是本發(fā)明測(cè)量裝置的高頻脈沖計(jì)數(shù)電路原理圖。
[0012]圖4是本發(fā)明量的波形圖。
[0013]圖5是本發(fā)明的PLC工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0015]如圖1所示，一種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量裝置，包括頻率整形電路、分頻電路、高頻脈沖計(jì)數(shù)電路以及PLC，所述頻率整形電路、分頻電路、高頻脈沖計(jì)數(shù)電路、PLC依次串接，交流正弦波信號(hào)經(jīng)頻率整形電路整形成方波信號(hào)，方波信號(hào)通過分頻電路分頻后輸入到高頻脈沖計(jì)數(shù)電路，高頻脈沖計(jì)數(shù)電路輸出高頻脈沖串并送入PLC，PLC對(duì)輸入的聞?lì)l脈沖串計(jì)數(shù)。
[0016]如圖2、圖4所示，分頻電路包括一個(gè)D觸發(fā)器Ul和電阻Rl，發(fā)電機(jī)頻率f I整形成方波f2后，輸入到D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘信號(hào)端CLK，電阻Rl的一端接電源VCC，另一端與
D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘信號(hào)端CLK相連，D觸發(fā)器Ul的輸出端由兩個(gè)互為反相的Q端和&端組
成，D觸發(fā)器Ul的輸入端D與其輸出端g相連，D觸發(fā)器Ul的輸出端Q輸出二分頻后的頻率f3。
[0017]如圖3所示，高頻脈沖計(jì)數(shù)電路包括一個(gè)兩輸入與門U2、一個(gè)運(yùn)算放大器U3、電阻R2、電阻R3以及電阻R4，兩輸入與門U2的一個(gè)輸入端接高頻時(shí)鐘信號(hào)CLK，另一個(gè)輸入端與D觸發(fā)器Ul的輸出端Q相連，兩輸入與門U2的輸出端與運(yùn)算放大器U3的正相輸入端相連，電阻R2的一端接+24V電源，另一端與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端相連，電阻R3的一端接地，另一端與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端相連，電阻R4的一端接+24V電源，另一端與運(yùn)算放大器U3的輸出端相連，運(yùn)算放大器U3的輸出端與PLC的輸入端相連。
[0018]一種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量方法，步驟如下:
I)如圖4所示，設(shè)晶振的時(shí)鐘信號(hào)clock的頻率為500kHz，發(fā)電機(jī)頻率fl為50Hz的正弦波，周期為0.02S，通過頻率整形電路整形后成為50Hz的方波f2 ;如圖2所示，方波f2通過分頻電路二分頻后，D觸發(fā)器Ul輸出的頻率f3為25Hz，周期為0.04S ；
2)如圖4所示，在頻率f3的正半周，clock信號(hào)與f3的正半周相與，形成脈沖串f4，脈沖串f4送到PLC的高速輸入端口 ；
3)如圖5所示，啟動(dòng)PLC的定時(shí)中斷，將三個(gè)寄存器D0、D1、D2作為計(jì)數(shù)區(qū)；
4)PLC每接收到一個(gè)脈沖時(shí)，寄存器DO加I ;
5)比較三個(gè)寄存器D0、D1、D2的數(shù)據(jù)是否相等，如果不相等，則繼續(xù)計(jì)數(shù)，將寄存器Dl的數(shù)據(jù)移至寄存器D2，寄存器DO的數(shù)據(jù)移至寄存器Dl，D2 = D1,D1 = DO ;如圖4所示，在頻率f3的負(fù)半周時(shí)段，不再有脈沖輸入，此時(shí)DO = Dl = D2>0，此時(shí)寄存器DO的數(shù)據(jù)即為最終計(jì)數(shù)值，記為Nt = DO，并將寄存器DO、Dl、D2清零；
6)若Nt計(jì)數(shù)到的脈沖串?dāng)?shù)量為10000，發(fā)電機(jī)的頻率fl等于高頻時(shí)鐘信號(hào)頻率與最終計(jì)數(shù)值Nt的比值，fl=500k/10000,即對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)頻率為50Hz ;當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率fl為25Hz時(shí)，計(jì)數(shù)到的脈沖串?dāng)?shù)量Nt為20000 ；
7)循環(huán)步驟4)、5)、6)，每進(jìn)一次中斷子程序，即計(jì)算一次發(fā)電機(jī)的頻率。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量方法，包括以下步驟: (1)用頻率整形電路將輸入的交流正弦波整形成方波，通過分頻電路分頻后輸入到高頻脈沖計(jì)數(shù)電路； (2)高頻脈沖計(jì)數(shù)電路中，分頻信號(hào)與高頻時(shí)鐘信號(hào)相與，得到一組高頻脈沖串，將高頻脈沖串送到PLC的輸入端； (3)啟動(dòng)定時(shí)中斷，將三個(gè)寄存器D0、D1、D2作為計(jì)數(shù)區(qū)； (4)PLC對(duì)輸入端輸入的高頻脈沖串計(jì)數(shù)，每接收到一個(gè)脈沖，寄存器DO加I ; (5)進(jìn)入定時(shí)中斷后，比較三個(gè)寄存器D0、D1、D2的數(shù)據(jù)是否相等，如果不相等，則繼續(xù)計(jì)數(shù)，將寄存器Dl的數(shù)據(jù)移至寄存器D2，寄存器DO的數(shù)據(jù)移至寄存器Dl ;如果相等，則計(jì)數(shù)結(jié)束，此時(shí)寄存器DO的數(shù)據(jù)即為最終計(jì)數(shù)值，記為Nt，并清除三個(gè)寄存器； (6)循環(huán)步驟(4)、(5)，Nt即為與發(fā)電機(jī)頻率成正比的數(shù)值，發(fā)電機(jī)的頻率等于高頻時(shí)鐘信號(hào)頻率與最終計(jì)數(shù)值Nt的比值。
2.一種基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量裝置，其特征在于:包括頻率整形電路、分頻電路、高頻脈沖計(jì)數(shù)電路以及PLC，所述頻率整形電路、分頻電路、高頻脈沖計(jì)數(shù)電路、PLC依次串接，交流正弦波信號(hào)經(jīng)頻率整形電路整形成方波信號(hào)，方波信號(hào)通過分頻電路分頻后輸入到高頻脈沖計(jì)數(shù)電路，高頻脈沖計(jì)數(shù)電路輸出高頻脈沖串并送入PLC，PLC對(duì)輸入的高頻脈沖串計(jì)數(shù)。
3.如權(quán)利要求2 所述的基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量裝置，其特征在于:所述分頻電路包括一個(gè)D觸發(fā)器和第一電阻，發(fā)電機(jī)頻率整形成方波后，輸入到D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)端，第一電阻的一端接電源，另一端與D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)端相連，D觸發(fā)器的輸出端由兩個(gè)互為反相的Q端和;端組成，D觸發(fā)器的輸入端與其輸出端;^相連，D觸發(fā)器輸出端Q輸出二分頻后的頻率。
4.如權(quán)利要求2所述的基于PLC高速輸入的發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量裝置，其特征在于:所述高頻脈沖計(jì)數(shù)電路包括一個(gè)兩輸入與門、一個(gè)運(yùn)算放大器、第二電阻、第三電阻以及第四電阻，兩輸入與門的一個(gè)輸入端接高頻時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)輸入端與D觸發(fā)器的輸出端相連，兩輸入與門的輸出端與運(yùn)算放大器的正相輸入端相連，第二電阻的一端接電源，另一端與運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，第三電阻的一端接地，另一端與運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，第四電阻的一端接電源，另一端與運(yùn)算放大器的輸出端相連，運(yùn)算放大器的輸出端與PLC的輸入端相連。
【文檔編號(hào)】G01R23/10GK103869155SQ201410130763
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月29日
【發(fā)明者】劉偉, 戴凱, 蘭騫, 周松萍 申請(qǐng)人:華自科技股份有限公司