西门子控制器CPU1510SP-1PN

HL-2A托卡马克是我国的一个大型核聚变研究实验装置。该实验装置的供电系统是由电动机－飞轮－交流脉冲发电机组经过变压器和晶闸管变流器对负载线圈供电。对于这样的供电系统，若采用直接由电网供电的方式会对电网造成巨大的冲击和产生严重的电磁污染。我们采用了国际上普遍的做法，利用装置的脉冲工作制，采取自电网取能经电动交流脉冲飞轮发电机组进行隔离、能量存储与转换、功率放大和释能的供电方式。也就是采用两套90MVA 交流飞轮发电机组（以下简称发电机组或机组）对该实验装置脉冲供电。整个机组由2500kW绕线式异步电动机、90吨飞轮、90MVA发电机组成。其工作原理是通过6000V电网供电给电动机，当电动机转动时带动飞轮和发电机运转并达到电动机的额定转速1477r.p.m，之后自由加速。这时在励磁机的作用下，发电机将储存于飞轮的机械能转变为电能供HL-2A装置放电使用。

实验装置中，液体转差率调节器（即滑差调节器）主要起两方面的作用。一、实现两套机组的起动过程。当机组经过盘车到转速12r.p.m时，接入6000V电网的真空开关合闸，滑差调节器投入工作。随后通过调节滑差调节器中活动电极的高度使具有280t-m2飞轮矩的机组恒电流（I=230A）加速到额定转速1477r.p.m，自由加速。二、实现机组的调速。当脉冲发电机要给实验装置脉冲供电时，整个装置的实验放电对于2500kW的电动机而言是一个很大的脉冲负载

滑差调节器控制系统的硬件设备结构如图1所示,它主要由电流比为400/5A的LQJ-10型电流互感器（图中101HL）、电流变送器、PID反馈控制调节板、稳压电源、PLC组成。其中的PLC采用的是日本三菱公司生产的FX-80MR型可编程序控制器，该PLC具有40个输入点、40个输出点，其CPU、RAM、通信功能等集成于一体，可扩展ROM，通过手持编写器可方便地输入和更改程序，也可通过加密码来保证程序的安全。

电流变送器将电流传感器输出的二次电流变换为直流电压输出。PID反馈控制调节板将给定值和电流变送器的输出信号相比较，通过PID控制直流调速电源的输出，从而控制电极提升电机的转速使液体电阻的活动电极随定子电流的变化而变化。整个控制系统实现了在电极下降过程中，当定子电流大于或等于230A时，活动电极静止；当定子电流小于230A时，活动电极下降，并且随着定子电流的减小，活动电极的下降速度也变快。

3 滑差调节器的PLC控制  

3.1  滑差调节器的PLC控制概述

滑差调节器的PLC控制按照技术要求完成了对整个滑差调节系统的稳定、可靠运转的控制。其中包括控制两套机组的分时起动、分时再加速；对电极提升高度进行检测；与外界通信；对碱液循环泵进行过负荷、电源缺相的保护；对电极提升电机进行过负荷、励磁电流的欠流保护；对碱液进行温度监控等。

滑差调节器的PLC控制，利用了PLC的输入/输出继电器、辅助继电器、定时器，采用了串联电路块的并联与多重输出电路等方法，完成了模块化的程序设计。每一模块独立完成一项具体任务。整个程序流程图如图2所示