應用LPC2131開發PLC調速器測頻單元
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關鍵詞： PLC調速器； 測頻單元； LPC2131； 串行通信
在水輪機調速器中，機組頻率的測量直接關系到調速器整機性能的優劣，而調速器的品質與性能直接影響到電能的品質和水電站的安全可靠運行, 故機組頻率的測量是一個非常關鍵的技術[1]。目前，基于PLC調速器的測頻方法主要有單片機測頻和PLC本體高速計數模塊測頻2種方式[2]。PLC
取自發電機端電壓互感器和電網電壓互感器的測頻輸入信號，經削波、濾波處理后，變成幅度基本不變的穩定波形，再經施密特電路放大整形，得到正負幅值基本相等、占空比約為50%的方波[4]；然后，通過光電耦合器將輸出的機組頻率和電網頻率方波信號隔離后分別送入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捕獲功能設置為上升沿與下降沿同時捕獲，即這2個功能引腳上的值由0到1跳變和由1到0跳變都會將當時計數器值輸入相應的捕獲寄存器中，同時產生中斷。對任一路管腳捕獲，取出2個相間隔的捕獲寄存器值相減，令其差值為N，在計數器頻率(時鐘頻率，令其為Fpclk)已知情況下，可得出2個相間隔捕獲點對應時間值，即頻率信號周期值：
根據頻率與周期公式f=1/T可求出信號的頻率值。對得到的機組頻率和電網頻率計數器差值采用去極大極小值進行簡單的判斷濾波后，采用自由口通信協議通過串口UART0將其發送至PLC,在PLC控制器內完成機組和電網頻率值計算。
2 測頻硬件與軟件
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,是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S型CPU的微控制器。LPC2131擁有2個符合’550工業標準的異步串行口UART0和UART1,具有以下特性：16字節收發FIFO；寄存器位置符合16C550工業標準；收發器觸發點可為1、4、8和14字節；內置波特率發生器；包含使能軟件流控制器。LPC2131還帶有2個32位可編程定時/計數器，均具有4路捕獲和4路比較匹配與輸出電路。定時器對外設時鐘(pclk)周期進行計數，可選擇產生中斷或根據4個匹配寄存器的設定，在達到指定的定時值設定時執行其他動作。它的4個捕獲輸入，用于在輸入信號發生跳變時捕獲定時器的瞬時值，并可選擇使捕獲事件產生中斷[5]。
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