1、系统原理设计

主回路采用可控硅三相全控桥式整流电路，励磁变压器的接线采用△/Y-1接法，以减少谐波干扰。灭磁开关双断口带辅助常闭触头的DM-型或DW10型灭磁开关，主回路的检测采用高新技术的霍尔传感器，提高检测精度和系统的可靠性。

采用自动/手动双调节器热备用方式，两套系统相互独立、互为备用、双相跟踪，以提高装置可靠性。

工作电源采用厂用交流和厂用直流同时供电方式，任何一路掉电都不影响调节器的正常工作，保证了装置的可靠运行。

详见《KPL-PLC励磁装置系统原理图》。

2、操作及信号回路设计

操作系统遵循强弱电隔离、多点输入/输出、多种信号指示的原则；各种开关量经隔离后引入PLC，通过中文触摸屏显示运行状态和人机操纵，经PLC控制操纵电气设备，隔离后通过中间继电器输出；同时保留简洁的常规继电器控制和按件操作，及主要信号显示，当PLC退出运行时可以进行操作和显示装置状态；各种输入/输出开关量均提供接点给中控室和微机监控系统。KPL-PLC励磁装置具有发电厂运行所要求报警信号和指示。

详见《KPL-PLC励磁装置电气操作原理图》。

3、硬件设计

KPL-PLC可编程序控制器励磁系统采用西门子S7-200 PLC，整个调节器由四部分组成：１）可编程序控制器系统；2）输入输出调理 ３）手动部分；检测、切换部分 ４）电源部分

分别说明如下：

⑴、输入输出调理

各调节量进入PLC前均要进行输入调理，以符合PLC技术要求；机端电压互感器ＰＴ（Ｙ／Ｙ－12接线）的副边电压接到同步变压器（△/Ｙ－7接线），同步变压器副边三个相电压分别经滤波、整形，形成同步方波，由集成相控芯片据此产生移相脉冲；经隔离和脉冲放大后去触发可控硅工作；此外，利用同步方波，采用PLC数字测频，可获得机端电压频率的当前值，供控制及显示用。

详见《KPL-PLC励磁装置输入输出调理原理图》。

⑵、手动、脉冲检测、切换部分

手动单元工作于恒励磁电流状态，控制励磁电流为给定值；选用单片机作数字给定及对自动通道的跟踪；移相控制选用集成相控芯片，以提高系统的可靠性。

脉冲检测的基本原理是，待检测的每路触发脉冲，经光电隔离进入单稳触发器，当任一路触发脉冲丢失历时超过单稳触发器暂稳整定时间，通过切换电路自动进行手动/自动切换；切换电路由一片小型单片机和光耦实现，工作可靠，电路简洁。

详见《KPL-PLC励磁装置手动/切换原理图》。

⑶．电源部分

调节器工作电源取自交、直流厂用电。交流厂用电经电源滤波器、隔离变压器、整流变换后，与厂用直流电源并联进入开关电源组成高可靠工作电源。PLC用24V开关电源；输入/输出调理用±12V；手动调节器用±12V。

4、软件设计

⑴、软件组成及编程语言

KPL-PLC可编程序控制器励磁系统的软件包括：主程序、中断服务程序、控制量计算程序、各种功能程序、显示程序、通信程序、诊断程序、子程序库等。软件采用模块结构，易于调试、修改及扩充，编程语言使用STEP 7-Micro/WIN 32 图形化编辑程序。

⑵、软件工作流程   

KPL-PLC励磁装置的控制、保护、限制等功能，分别由主程序和中断服务程序实现。实时性强的控制，在中断服务程序中完成，其余由主程序执行。

①、主程序工作流程

②、中断服务程序工作流程

③、中断服务程序包括：同步信号中断，关键事件中断

⑶、其他一些程序模块的工作流程

主要有：起励程序，给定值改变程序，故障处理程序，低励限制程序，限流过流程序，事件记录程序，微机监控通讯程序等。

本套软件设计紧凑，每１０ｍｓ可完成控制运算，更新控制角α。