【正文】 內(nèi)蒙古的大草原上等電力線路很難達(dá)到的地方，常年平均風(fēng)速達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，非常適合建設(shè)不同型號和等級的風(fēng)機(jī)，并且投資小，靈活方便。從世界風(fēng)電場的情況看，無論是裝機(jī)容量、成本投資、年發(fā)電量、運行費用及運行可靠性、穩(wěn)定性等性能來衡量，200～500kw 的中型機(jī)組都具有較大的競爭力。從風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)歷史來看，1986 年國家第一個風(fēng)電場在山東榮城并網(wǎng)發(fā)電后，全國累計安裝使用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 19 萬臺以上，各地陸續(xù)引進(jìn)機(jī)組并建設(shè)風(fēng)電場，截止到現(xiàn)在，我國已建成一大批風(fēng)電場，形成上百萬千瓦的發(fā)電能力。另外，浙江運達(dá)風(fēng)力設(shè)備廠生產(chǎn)出4 臺 250 kw 發(fā)電機(jī)組，安裝在廣東南澳風(fēng)電場運行。目前，我國小型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)十分成熟，建設(shè)進(jìn)展較快，特別是 5kw 以下機(jī)組的制造技術(shù)已成熟，并進(jìn)行大量的推廣使用，形成批量生產(chǎn)。（二）、國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電狀況我國是世界上利用風(fēng)力最早的國家之一，風(fēng)能利用歷史可追溯到公元前，但進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電科研的工作起步較晚，風(fēng)力發(fā)電在中國得到迅速發(fā)展是 20 世紀(jì) 80 年代的事情，至今已經(jīng)建成了一大批風(fēng)力發(fā)電場。研究人員預(yù)計，隨著技術(shù)設(shè)備的改善，成本還可以再減少 30％到 50％。風(fēng)能作為可再生能源，取之不盡，用之不竭，并且不受價格的影響，到 2003年 3 月，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)已超過 40GW（70%以上在歐洲），近幾年每年都以 30~40%的速度遞增。風(fēng)能是最有發(fā)展前景的一種潔凈能源，是一種綠色再生能源。本設(shè)計采用S7200可編程控制器通過電壓 、電流以及溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過GPRS無線通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采用組態(tài)王軟件對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的三相電壓、三相電流、直流母線電壓、溫度進(jìn)行監(jiān)測并完成故障異常報警，并存儲歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等，最后證明該監(jiān)測系統(tǒng)能夠完成對整個風(fēng)機(jī)的有效監(jiān)測。揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文基于組態(tài)王的風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測專業(yè)名稱 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名 鄭士國 指導(dǎo)老師 張繼勇 揚 州 大 學(xué)2012年5月摘要:針對我國目前電力資源短缺和當(dāng)前可再生能源開發(fā)的迫切需要,大力發(fā)展風(fēng)電，不僅是能源開發(fā)的需要，也是環(huán)境保護(hù)的需要。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電，狀態(tài)監(jiān)測， PLC，組態(tài)王，GPRS Abstract:According to the current power shortage of resources and the need to tap renewable energy in China，developing the wind power vigorously is the need of energy development as well as the need for environment protection. Therefore，the monitoring of the winddriven generator and its monitoring holds greater practical significance.In this paper，a whole set of realtime monitoring of winddriven generator scheme is designed and put into practice on the basis of analyzing and studying the principle and application of the wind power. This design adopts the machine of use the voltage，current and the temperature sensor for data gathering，the GPRS wireless for data transmission. And the Kingview is adopted to monitor threephase voltage，threephase current，dcbus voltage and temperature and to realize failure exception alerts, together with storing data record for data analysis. And finally prove the surveillance system is capable of effectively monitoring the winddriven generator.
Keywords: winddriven generator scheme, condition monitoring, PLC，Kingview, GPRS44目錄第一章 緒論 1一、 課題背景及研究意義 1（一）、風(fēng)能的利用及發(fā)展前景 1（二）、國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電狀況 1（三）、風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢及存在問題 3二、 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀 3三、本論文主要研究工作 4第二章 研究課題概述 5一、 研究對象概述 5（一）、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成及結(jié)構(gòu) 5（二）、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù) 6（三）、研究對象及結(jié)果預(yù)計 6二、 可編程控制器（PLC）概述 7三、 組態(tài)王軟件概述 8四、無線通訊概述 9第三章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測方案設(shè)計 13一、監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計 13二、系統(tǒng)監(jiān)測流程設(shè)計 13第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計 15一、 PLC的硬件設(shè)計 15（一）、PLC的選型 15（二）、S7200PLC的CPU選擇 16（三）、PLC的I/O口配置 17（四）、PLC端口進(jìn)行設(shè)計 17（五）、PLC的接線方案 18（六）、擴(kuò)展模塊的選擇 19二、傳感器的選型 19（一）、電流傳感器的選型 19（二）、電壓傳感器的選型 21（三）、溫度傳感器的選型 22三、 GPRS選型 23（一）、功能特性 24（二）、技術(shù)規(guī)格 24（三）、適用領(lǐng)域 25第五章 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計及調(diào)試 27一、 PLC軟件程序的設(shè)計及調(diào)試 27二、 GPRS無線通訊傳輸?shù)膶崿F(xiàn) 28（一）、將PPI通訊轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂啥丝谀Ｊ?28（二）、 GPRS的發(fā)送與接收PLC程序梯形圖 28（三）、 GPRS的參數(shù)設(shè)定 30（四）、在組態(tài)王上設(shè)置GPRS的通訊口 30三、組態(tài)王的界面的設(shè)計及顯示 35（一）、 軟件GPRS 通訊流程圖 35（二）、 組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典的定義及參數(shù)設(shè)定 35（三）、組態(tài)王界面設(shè)計 36第五章 總結(jié) 38第六章 致謝 40第七章 參考文獻(xiàn) 41第一章 緒論一、 課題背景及研究意義（一）、風(fēng)能的利用及發(fā)展前景風(fēng)能是指太陽輻射造成地球各部分受熱不均勻，引起各地溫差和氣壓不同，導(dǎo)致空氣運動而產(chǎn)生的能量。它可以取之不盡，用之不竭。由于技術(shù)設(shè)備越來越先進(jìn)，成本會越來越低。目前我國投資超過 160 億元的風(fēng)能發(fā)電計劃已經(jīng)出臺，擬在全國范圍選擇 20 個 10 萬千瓦以上的大型風(fēng)電場。自 20 世紀(jì) 60 年代初開始，我國先后研制了 100w、1kw、10kw、55kw、220kw 的風(fēng)力機(jī)幾十種，從 70 年代末期我國開始自行開發(fā)多種微型（100w～1kw）充電用的風(fēng)電機(jī)組，并在牧區(qū)和海島得到迅速推廣，而且逐步形成產(chǎn)業(yè)，有些產(chǎn)品還銷售到國外市場。100、150、200、300、500w 及 5kw 的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，年生產(chǎn)能力達(dá)到 3 萬臺以上，銷售量最大的是 100～300w 的風(fēng)電機(jī)組。在我國，大型風(fēng)電機(jī)組的主要部件在國內(nèi)制造，其成本可比進(jìn)口機(jī)組降低 20%～30%，國產(chǎn)化是我國大型風(fēng)力機(jī)發(fā)展的必然趨勢。在黑龍江省的富錦風(fēng)電場中，單機(jī)容量已達(dá)到 960kw，使我國風(fēng)力發(fā)電邁上了一個新臺階。從自然環(huán)境看，我國占有優(yōu)勢地位。風(fēng)能作為一種資源，具有多方面的使用價值，可以綜合利用。并且大容量的發(fā)電需要并網(wǎng)，必須對發(fā)出的電進(jìn)行監(jiān)測，電流、電壓、功率、頻率、溫度、相位角、電能質(zhì)量等都是必須掌握的指標(biāo)，這樣有利用風(fēng)力發(fā)電的控制以及數(shù)據(jù)分析，更加有利于風(fēng)力發(fā)電的大力發(fā)展。由于采用了葉順漿機(jī)構(gòu)或阻力裝置，或是由安裝在傳動軸上的緊急制動閘等方式來實現(xiàn)自動保護(hù)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量越來越大，技術(shù)水平越來越高，成本越來越低。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片在旋轉(zhuǎn)一周的過程中，受慣性力和重力的綜合作用，慣性力的方向是隨時變化的，而重力的方向始終不變，這樣葉片所受的就是一個交變載荷，這對于葉片的疲勞強(qiáng)度是非常不利的。另外，垂直軸風(fēng)輪的葉片在旋轉(zhuǎn)的過程中的受力情況要比水平軸的好，由于慣性力與重力的方向始終不變，所受的是一恒定載荷，因此疲勞壽命要比水平軸的長。由此看出，相對于傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有設(shè)計方法先進(jìn)、風(fēng)能利用率高、起動風(fēng)速低、無噪音等眾多優(yōu)點，具有更加廣闊的市場應(yīng)用前景。完成了遠(yuǎn)距離無線監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)的任務(wù)，并進(jìn)行了故障以及異常的報警功能。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸?！?　　低速軸：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。　高速軸及其機(jī)械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機(jī)?！∑窖b置：借助電動機(jī)轉(zhuǎn)動機(jī)艙，以使轉(zhuǎn)子正對著風(fēng)。　 　　液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動力閘。　 　　塔：風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。管狀的塔對于維修人員更為安全，因為他們可以通過內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。 圖21雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成及結(jié)構(gòu)（二）、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù),定子額定電壓為380V，定子額定頻率為50Hz，四極。（三）、研究對象及結(jié)果預(yù)計 本課題最主要的研究對象是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子三相電壓，定子三相電流，轉(zhuǎn)子三相電壓，轉(zhuǎn)子三相電流、直流母線電壓以及電機(jī)的溫度，共計有十四個模擬量。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。手持編程器只能通過指令表編程，不能輸入和編輯梯形圖，編程方式比較麻煩，加之很多PLC生產(chǎn)廠家都推出了編程簡單、使用方便的軟件，所以目前PLC系統(tǒng)程序在編輯時，都采用計算機(jī)編程。并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及