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中小型水轮发电机组综合自动化的设计中小型水轮发电机组综合自动化设计旨在提升水电站运行效率、安全性和经济性。通过集成现代计算机技术、通信技术和控制理论，实现对水轮发电机组的全面监测、控制和管理。其核心目标是减少人工干预，提高系统可靠性，优化能源利用。
设计主要包括以下几个方面：首先，数据采集与监控系统（SCADA）用于实时采集水轮机、发电机及辅助设备的运行参数，如转速、电压、电流、温度和水位等，并通过图形化界面展示给操作人员。其次，自动控制系统负责调节机组的启动、停机、负荷分配以及频率和电压稳定，确保机组在最佳工况下运行。此外，保护系统能够快速检测故障并采取措施，避免设备损坏。最后，通信网络将各子系统连接起来，形成统一的管理系统，支持远程操作和维护。
该设计还注重节能环保，通过优化调度策略，合理分配水资源，减少弃水损失。同时，采用智能化诊断技术，预测潜在故障，延长设备寿命。中小型水轮发电机组综合自动化不仅适用于新建电站，还可对老旧电站进行技术改造，推动水电行业的可持续发展。
中小型水轮发电机组综合自动化的设计
【文摘】介绍一种以８０Ｃ３１单片机为核心的中小型水轮发电机组综合自动化的设计。从硬件的配置和软件的设计方面，具体阐述用单片机来模拟下位机是怎样实现ＰＣ机与单片机之间的通讯，以及单片机与单片机之间的通讯。图５幅。
【主题词】水电站自动化 自动化系统 系统设计 水轮发电机组 计算机控制 单片处理机
随着科学技术的发展，人们不断把目光投向中小型水电综合自动化的实现，这一新课题已得到广泛的研究，小水电的综合自动化经过多年的研究和实践，它们的可靠性、灵活性、快速性已得到一致的认可。我国的中小型水电厂大多分布在山区，容量小，设备简单，所以对它实现自动化已成为必然的要求。但是，目前我国的小水电自动化技术尚未完善，它们的计算机监控多沿用大型水电站的控制模式，设备复杂，软件也相应复杂，因此本文介绍了一种新的实现中小型水轮发电机组综合自动化的设计。
图１为此次设计的硬件结构框图：
此次设计分上位机和下位机两部分，用一台计算机模拟上位机，两片单片机模拟下位机。用Ａ片做从片，Ｂ片做主片。Ａ片主要承担对模拟量、开关量、Ｖ／Ｆ量的采集和处理，而Ｂ片则用来进行通信。Ｂ比Ａ多了一个ＩＢＭ－ＰＣ机通信的功能。
１）数据采集电路 首先对Ｖ／Ｆ的数据进行采集，Ｖ／Ｆ量从２０针的ＪＰ３的８针输入，这８针又接在ＣＤ４０５１的Ｘ７－Ｘ０上，由Ａ、Ｂ、Ｃ的输入决定哪一路的Ｖ／Ｆ量送给ＣＰＵ８０３１的Ｔ０。开关量的采集，开关量是由２６针ＪＰ１的前２４针引入，经过３片７４ＬＳ２４４将数据放在数据总线上，由可编程译码器ＧＡＬ承担选择７４ＬＳ３７３芯片，进行开关量采集。模拟量采集，通过Ｐ１．４、Ｐ１．７置位使ＡＤ７５０６、ＣＤ４０５１、ＡＤ５７４开始工作，ＪＰ２上的１６个模拟量经过十六选一开关，ＪＰ３的８个模拟量经过八选一开关路桥大厦地下室工程施工组织设计，接于１２位Ａ／Ｄ转换器。
２）单片机系统 包含单片机８０Ｃ３１、外部存储器的扩展电路等。单片机８０Ｃ３１是核心部分，完成单片机之间、下位机与上位机之间的数据的传输及命令的传送等功能。
３）其它电路 看门狗电路由７４ＬＳ３９３、７４０６等组成，在单片机异常时，可对单片机８０Ｃ３１进行复位。时钟采用晶振频率为６ＭＨｚ。采用ＲＳ－２３２Ｃ接口来实现ＰＣ机与下位机之间的通讯。
软件设计采用Ｃ５１语言编程，程序结构具有模块化的优点。软件程序主要完成数据采集、Ｂ片单片机与ＰＣ机之间的通讯，Ａ片单片机与Ｂ片单片机之间的通讯。其中数据采集包括对Ｖ／Ｆ量的采集、开关量的采集、模拟量的采集。Ｂ片单片机与ＰＣ机的通讯是采用中断方式来完成的，在每次循环结束时要求两片单片机之间传送数据并通过延时２００ｍｓ期间，完成Ｂ片单片机与ＰＣ机之间的通讯，由ＰＣ机送给单片机一个数据，如接收到则反送回ＰＣ机，接着再送一个判断信号，如果单片机收到此信号，则回送并发数据给ＰＣ机，如接收到证明发送无误，否则进行出错处理。Ａ、Ｂ片单片机之间的通讯采用异步串行方式，采用Ｐ１．５和Ｐ１．６来进行通讯工作，为了通讯成功，则两片单片机之间保持同步是很关键的一步，用Ｐ１．６作为同步信号传输线，Ｐ１．５作为数据传输线。Ａ片作为发送端，Ｂ片作为接收端，由Ａ片来发信号，由Ｂ片来应答，发送和接收都是用位传送。（图２～图５分别说明了各单元及单元间的程序流程）。
作者单位：华北电力大学电力系