【正文】 號(hào)控制。在運(yùn)行、暫停和停止?fàn)顟B(tài)，泵根據(jù)壓力傳感器的信號(hào)自動(dòng)工作，在緊急停機(jī)狀態(tài)，泵將被迅速 斷路而關(guān)閉。點(diǎn)劃線內(nèi)是帶控制放大器的比例閥，設(shè)有內(nèi)部 LVDT 反饋。為了提高整個(gè)變距系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，在變距油缸上也設(shè)有 LVDT 位置傳感器。 電磁閥 211 斷電時(shí)，先導(dǎo)管路壓力油排放到油箱；先導(dǎo)止回閥 24 不再保持在雙向打開位置，但仍然 保持止回閥的作用，只允許壓力油流進(jìn)缸筒。順槳由部分來(lái)自蓄能器 161，部分直接來(lái)自泵 5 的壓力油來(lái)完成。 緊急順槳的速度由二個(gè)節(jié)流閥 171 和 172 控制并限制到約 9176。 啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài) 變槳距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí)，槳距角為 90176。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，槳葉向 0176。變槳距系統(tǒng)根據(jù)給定的槳距角參考值，調(diào)整槳距角，進(jìn)行所謂的速度控制。方向打開，直到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到同步轉(zhuǎn)速附近，變槳距系統(tǒng)才開始投入工作。與啟動(dòng)運(yùn)行相同的道理，在變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，對(duì)欠功率狀態(tài)不加控制?？刂菩盘?hào)的給定值是恒定的，即額定功率。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。為 PLC 的 CPU 和 24V 直流負(fù)載電路提供電源。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 （ 6） 通信模塊 如以太網(wǎng)、 RS48 ProfibusDP 通訊模塊等 [17]。 （ 3）安裝簡(jiǎn)單，容易檢修 。 PLC 還有強(qiáng)大的自檢功能，這為它的維修提供了方便 [18]。另外使輸入 /輸出接口電路的電源彼此獨(dú)立，以免電源之間的干擾。 （ 5）環(huán)境要求低。 PLC 是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易。包括偏航系統(tǒng)、變漿距控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括： 1 偏航軸承、 2 偏航驅(qū)動(dòng)裝置、 3 偏航制動(dòng)器。 偏航電機(jī)多為三相異步電動(dòng)機(jī)， 它 與一個(gè)直流電磁鐵制動(dòng)器配合進(jìn)行偏航。偏航系統(tǒng) 通過(guò)齒輪減速器得到合適的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，由于偏航速度很慢，減速器傳動(dòng)比很大，通常在 1：1000 左右，因此采用多級(jí)減速器，一般采用二到三級(jí)平行軸斜齒輪減速器和兩級(jí)行星減速器組合而成（ BONUS 和 NEGMicon 機(jī)組采用這種機(jī)構(gòu)）。 風(fēng)速的測(cè)量 風(fēng)速計(jì)是測(cè)量空氣流速的儀器。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 風(fēng)電機(jī)組上常常采用的是風(fēng)杯風(fēng)速計(jì)，它的優(yōu)點(diǎn)在于它與風(fēng)向無(wú)關(guān)。整個(gè)感應(yīng)部分安裝在一根垂直旋 轉(zhuǎn)軸上，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)杯繞軸以正比于風(fēng)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤有多個(gè)齒度 ,發(fā)光管 LED 發(fā)射的光束 因磁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而被 切割 ,光電三極管即產(chǎn)生脈沖輸出。在風(fēng)的動(dòng)壓力作用下，取得指向的來(lái)向的一個(gè)平衡位置，即為風(fēng)向的指示。測(cè)量范圍為 0～ 360176。 解纜系統(tǒng)分為解纜傳感器控制的自動(dòng)解纜和紐纜開關(guān)控制的安全鏈保護(hù)兩種。 電路設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)見附錄 一。 偏航控制系統(tǒng)框圖如圖 41 所示。 在 風(fēng)電機(jī)組 工作時(shí)，如果向一個(gè)方向偏航的角度過(guò)大，將使由機(jī)艙引入塔架的各類電纜發(fā)生纏繞，影響整個(gè)發(fā)電機(jī)組的正常工作。解纜完成后，發(fā)電機(jī)組再進(jìn)入正常發(fā)電的工作狀態(tài) [24]。 為了實(shí)現(xiàn)這樣的伺服控制，通過(guò)對(duì)整個(gè)偏航系統(tǒng)的控制過(guò)程進(jìn) 行分析。定義正北方向?yàn)轱L(fēng)向角 0176。方向。方向。 人工偏航控制 人工偏航是指當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)自動(dòng)偏航失效、人工解纜或者是在需要維修和時(shí)，通過(guò)人工送命令來(lái)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航的操作。 當(dāng)風(fēng)機(jī)偏航超過(guò) 3 圈（ 177。 解纜 程序設(shè)計(jì)思想 無(wú)論是自動(dòng)對(duì)風(fēng)程序還是自動(dòng)解纜程序，對(duì)機(jī)艙位置的記錄都是不可或缺的一部分。同理當(dāng)下一狀態(tài)變?yōu)?A=0， B=1 時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在向逆時(shí)針偏航。偏航齒輪有 126 個(gè)齒， 當(dāng)位置傳感器 A 對(duì)準(zhǔn)偏航齒輪一個(gè)齒的齒頂，位置傳感器 B 對(duì)準(zhǔn)同一個(gè)齒的齒底，此時(shí)位置傳感器 A 輸出為高電平，位置傳感器 B 輸出為低電平，將一個(gè)齒 分為四種狀態(tài)，則偏航齒輪的狀態(tài)數(shù)計(jì)算可得： 個(gè) （ 41） 位置傳感器精度為： （ 42） ??? 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 通過(guò)兩個(gè)位置傳感器的錯(cuò)位安裝，可得此時(shí)精度小于 1176。以此類推，這樣就可以得到當(dāng)前已紐纜的角度。 解纜結(jié)束 記錄當(dāng)前位置 ?? ?? 504360沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 自動(dòng)解纜程序見附錄 二 。以上，便需要進(jìn)行偏航。 控制算法： 將偏航角歸算到 180176。時(shí)，則 176。 θ 180176。 θ 360176。 將以上分析匯總出偏航方向判別表，見表 42，其中 : n 為扭纜的圈數(shù) ,可以通過(guò)計(jì)數(shù)傳感器進(jìn)行測(cè)量取整數(shù)。 θ 0176。 θ 360176。 風(fēng)電機(jī)組 連續(xù)地檢測(cè)風(fēng)向角變化，并計(jì)算單位時(shí)間（ 10min）內(nèi)平均風(fēng)向，然后根據(jù)平均風(fēng) 向判斷是否需要偏航，防止在陣風(fēng)擾動(dòng)下的頻繁偏航。模擬值輸入模塊用于將輸入的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成為 CPU 內(nèi)部處理的數(shù)字信號(hào)；模擬量輸出模塊用于將 CPU 送給它的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)比例的電壓信號(hào)或電流信號(hào)，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制。 在 PLC 程序中要對(duì)相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行比較、運(yùn)算時(shí)，通常先要將該型號(hào)轉(zhuǎn)換稱與傳感器量程對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理值。若 BIPOLAP 為 1，表示 K1和 K2 的數(shù)值為雙極性；若 BIPOLAP 為 0，表示 K11 和 K2 的數(shù)據(jù)為單極性。 0176。 順時(shí)針偏航對(duì)風(fēng) 逆時(shí)針偏航對(duì)風(fēng) 順時(shí)針偏航對(duì)風(fēng) 逆時(shí)針偏航對(duì)風(fēng) 延時(shí) 延時(shí) 延時(shí) 延時(shí) 夾角 θ 在允許范圍內(nèi) 記錄當(dāng)前位置 176。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 自動(dòng)對(duì)風(fēng)子程序見附錄 三。 主程序設(shè)計(jì) 以上程序只是主程序的一部分，需要將其編入主程序中。否則進(jìn)行偏航對(duì)風(fēng)。 開始 機(jī)艙偏航角度絕對(duì)值 ≥ 1080176。另外， S7PLCSIM 可供布局給硬件設(shè)備的讀者在學(xué)習(xí)時(shí)使用。電機(jī)該按鈕，可打開 S7PLCSIM 軟件及模擬 CPU，當(dāng) S7PLCSIM 軟件運(yùn)行時(shí)，可自動(dòng)地連接到模擬的 CPU 上。 （ 5） 可以選擇定時(shí)器自動(dòng)運(yùn)行，或者手動(dòng)置位 /撫慰。 （ 8） 通過(guò)對(duì)輸入 /輸出存儲(chǔ)器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的操作，可以記錄一系列的實(shí)踐，并且可回放使它自動(dòng)進(jìn)行程序測(cè)試。這段模擬程序必須滿足下列條件。 （ 3）模擬機(jī)艙 轉(zhuǎn)動(dòng) 。 （ 2）脈沖計(jì)數(shù)。 以檢驗(yàn)程序是否能在真實(shí)環(huán)境下運(yùn)行。 （ 6） 同真實(shí)的 CPU 模塊一樣，在 S7PLCSIM 中可以改變 CPU 的運(yùn)行模式。 （ 4） 通過(guò)創(chuàng)建變量表，可以存取模擬 PLC 的輸入 /輸出存儲(chǔ)器、累加器和寄存器中的數(shù)據(jù)。 S7PLCSIM軟件主要具有以下特點(diǎn)： （ 1） S7PLCSIM 可模擬 S7 控制器的存儲(chǔ)器區(qū)域。它能夠在 PG/PC 上模擬 S7300、 S7400 系列 CPU 中用戶程序的執(zhí)行過(guò)程。 本章小結(jié) 本章介紹了偏航系統(tǒng) 程序 的組成， 使用 STEP7 軟件 中的 LAD 編程語(yǔ)言編寫了偏航程序， 并給出 自動(dòng)對(duì)風(fēng)、自動(dòng)解纜和自啟動(dòng) 的流程圖和相應(yīng)程序。 主程序應(yīng)先檢查風(fēng)速是否達(dá)到切入風(fēng)速，當(dāng)達(dá)到切入風(fēng)速后，啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。 當(dāng)風(fēng)速達(dá)到切入風(fēng)速時(shí)，剎車松開。 γ 0176。 180176。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 自動(dòng)對(duì)風(fēng)子程序 Y N Y 圖 46 自動(dòng)對(duì)風(fēng)控制子程序流程圖 開始 讀取風(fēng)向角值 α， 由風(fēng)向傳感器輸入信號(hào)進(jìn)入 PLC 模擬量模塊 讀取機(jī)艙位置（偏航角 γ） 得到風(fēng)向角 α與 的夾角為 θ， 夾角 θ 在允許范圍內(nèi) 360θ?180176。 表 43 FC105參數(shù)定義 參數(shù) 類型 數(shù)據(jù)類型 描述 EN 輸入 BOOL 輸入使能端，高電平有效 IN 輸入 INT 要轉(zhuǎn)換為工程量的量程輸入值 HI_LIM 輸入 REAL 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的最大量程值 LO_LIM 輸入 REAL 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的最小量程值 BIPOLAR 輸入 BOOL 輸入極性設(shè)置： 1表示輸入為雙極性， 0表示輸入為單極性 ENO 輸出 BOOL 輸出使能端，正確執(zhí)行完畢，則輸出為 1 RET_VAL 輸出 WORD 功能故障字：返回值為 W160000表示指令執(zhí)行正確。模擬量輸入接受到這些標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)后，通過(guò) ADC轉(zhuǎn)換為與模擬量成正比例的數(shù)字量信號(hào)，并存放在 緩沖器（ PIW）中。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 模擬量輸入的轉(zhuǎn)換 連續(xù)變化的物理量稱為 模擬量，例如溫度、流量、壓力、速度等。）， 風(fēng)電機(jī)組 將執(zhí)行偏航對(duì)風(fēng)，當(dāng)此角度達(dá)到設(shè)定角度（ 1176。 θ 180176。 θ 180176。 θ 180176。 θ 0176。時(shí)，則 176。之間（用 表示），再與風(fēng)向角進(jìn)行計(jì)算比較，以確定風(fēng)機(jī)偏航對(duì)風(fēng)的方向。通常，當(dāng)風(fēng)向角與偏航角之間的 夾角 已經(jīng)減小到 1176。為了確定電機(jī)的轉(zhuǎn)向使風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)最小路徑，即偏航時(shí)間最短， 需要設(shè)計(jì)偏航算法。 自動(dòng)解纜子程序 Y N N 圖 45 自動(dòng)解纜子程序流程圖 開始 讀取機(jī)艙偏航角度 機(jī)艙偏航角度 0 ？ 逆時(shí)針偏航解纜 延時(shí) 順時(shí)針偏航解纜 延時(shí) 機(jī)艙偏航角度與風(fēng)向角間夾角 5176。 確定了如何判斷繞纜方向后，利 用公式（ 42）計(jì)算扭 纜角度 ： （ 43） 式中，α為紐纜的角度；β為公式（ 48）所算得的傳感器精度 [27]。 表 41 順、逆時(shí)針?lè)较蛭恢脗鞲衅?A、 B 狀態(tài)順序圖 左偏航兩 AB 信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)變化的情況 狀態(tài) 1 狀態(tài) 2 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 5 A 0 1 1 0 0 B 0 0 1 1 0 右偏航兩 AB 信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)變化的情況 狀態(tài) 1 狀態(tài) 2 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 5 A 0 0 1 1 0 B 0 1 1 0 0 當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電纜纏繞達(dá)到設(shè)定值時(shí)，解纜控制系統(tǒng)根據(jù)限位開關(guān)發(fā)出的信號(hào)控制解纜驅(qū)動(dòng)器回轉(zhuǎn)相同轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行電纜解繞。 利用兩個(gè)位置傳感器錯(cuò)開安裝的方式，安裝示意圖如圖 44 所示 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 44 位置傳感器的安裝示意圖 當(dāng)位置傳感器 A 和 B 掃描一個(gè)齒時(shí)， A 和 B 的狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。）時(shí)，運(yùn)行解纜控制程序， 使風(fēng)機(jī)朝扭纜的相反方向偏航解纜， 防止內(nèi)部電纜發(fā)生纏繞。 偏航解纜程序設(shè)計(jì) 由于風(fēng)向的不確定性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)就需要經(jīng)常偏航對(duì)風(fēng)，而且偏航的方向也是不確定的，由此引起的后果是電纜會(huì)隨風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而扭轉(zhuǎn)。 風(fēng)向角和偏航角的定義如圖 43 所示 圖 43 風(fēng)向角和偏航角 開始 延時(shí) 自動(dòng)解纜 人工偏航 自動(dòng)偏航 執(zhí)行自動(dòng)解纜 執(zhí)行人工偏 航 執(zhí)行自動(dòng)偏航 結(jié)束 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 風(fēng)力機(jī)偏航控制系統(tǒng)工作原理是通過(guò)測(cè)風(fēng)傳感器檢測(cè)風(fēng)向、風(fēng)速，并將檢測(cè)到的風(fēng)向信號(hào)送到控制器。 ~1080176。風(fēng)向從正北方向順時(shí)針變化時(shí)，風(fēng)向角正向增加，正南方向?yàn)?180176。