【正文】 215176。中斷程序是用于PID運(yùn)算。將其送至AC0，AC0*，ROUND指令使得AC0內(nèi)的值轉(zhuǎn)換為整數(shù)，DTI指令使得AC0內(nèi)的雙整數(shù)轉(zhuǎn)為整數(shù)，VW216ACO送VW216,所得控制值就為VW216內(nèi)的最終PID輸出值。該儀表的量程設(shè)置為0100℃，即0℃時(shí)輸出4mA，100℃時(shí)輸出20mA。所以PLC輸出的數(shù)字量必須為16000（16000PID輸出值），這樣才能實(shí)現(xiàn)溫度的控制。每一個(gè)控制對(duì)象都有溫度傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度值。在195176。155176。171176。表示正對(duì)迎風(fēng)面。圖 44 風(fēng)向標(biāo)夾角區(qū)間設(shè)置梯形圖圖44表示將風(fēng)向標(biāo)夾角（范圍145176。模擬量轉(zhuǎn)換后存在VD220，將VD220中數(shù)值與正常風(fēng)力發(fā)電參數(shù)的上下限值進(jìn)行比較，在3m/s5m/s風(fēng)速范圍內(nèi)有信號(hào)則啟動(dòng)發(fā)電機(jī)（）；假若大于風(fēng)速范圍，則發(fā)出停機(jī)警報(bào)（），工作人員察覺后可以手動(dòng)停機(jī)。在工控各領(lǐng)域都要用到這一應(yīng)用。PLC在硬件上和內(nèi)部軟件上都采用了抗干擾措施，使用它的抗干擾性很高。在運(yùn)行模式，控制器執(zhí)行內(nèi)部程序來實(shí)現(xiàn)控制管理，其過程是讀取輸入，將數(shù)據(jù)信息存放在輸入過程映像寄存器和輸出過程映像寄存器中，執(zhí)行用戶程序，CPU從指令的第一條開始執(zhí)行，逐條執(zhí)行用戶的程序，然后進(jìn)行通信處理，接受請(qǐng)求方信息并將信息傳遞給對(duì)方，緊接著自診斷檢查，定期檢查處理器內(nèi)操作和各模塊工作狀態(tài)，最后是改寫輸出，CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器中數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵瞿K，并且鎖存數(shù)據(jù)，這一階段的工作完成，控制器就進(jìn)入下一階段重新對(duì)另一用戶程序開始工作，一直循環(huán)下去。它由微處理器（CPU）、控制電路、運(yùn)算器與寄存器組成。最后指出控制系統(tǒng)的I/O地址分配表。~189176。（1）電機(jī)的選擇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)選用雙饋異步發(fā)電機(jī)。變壓器控制流程圖如下：圖 312 變壓器控制流程圖在這個(gè)變壓器控制系統(tǒng)中，我們需要2個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn)，2個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)。所以將機(jī)艙溫度控制在一定范圍內(nèi)是很重要的。系數(shù)越大，偏差也隨之變大，過渡過程容易震蕩。微分系數(shù)TD反應(yīng)系統(tǒng)偏差的變化率，預(yù)見偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用。時(shí)，向左偏航電機(jī)將連續(xù)工作20秒，當(dāng)角度在195176。當(dāng)風(fēng)向發(fā)生改變，超出允許誤差范圍時(shí)，控制器發(fā)出自動(dòng)偏航指令，風(fēng)向傳感器和偏左、偏右電動(dòng)機(jī)組成的自動(dòng)對(duì)風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行校正動(dòng)作。N發(fā)電機(jī)啟動(dòng)模塊的順序控制流程圖如下：NY圖 32 初始化啟動(dòng)控制流程圖（2）偏航控制模塊偏航控制系統(tǒng)包含偏航控制機(jī)構(gòu)與偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)[5]。最后還有將輸出的直流電流經(jīng)過濾波器濾波，送入電流變換裝置成為三相交流電，這兩部分控制要求在本文中不涉及。圖23為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖。一般選用直流發(fā)電機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)、同步交流發(fā)電機(jī)、異步交流發(fā)電機(jī)等作為風(fēng)電專用發(fā)電機(jī)。根據(jù)葉片橫截面形狀可以將葉片分為平板型，弧板型和流線型。最后一章是對(duì)本文的分析和總結(jié)，列出設(shè)計(jì)中的不足之處及改進(jìn)方案。 主要內(nèi)容及章節(jié)安排在本文中，設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，主控制器為可編程控制器西門子S7200。20世紀(jì)初時(shí)歐洲地區(qū)累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量為2930萬千瓦，約占全球風(fēng)電總裝機(jī)容量的73％。（3）新方案和新技術(shù)的應(yīng)用：例如變速恒頻技術(shù)和變槳距調(diào)節(jié)技術(shù)在功率調(diào)節(jié)方法上的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)分布式控制技術(shù)和新的控制理論應(yīng)用。使風(fēng)電控制相自動(dòng)化智能化一體化方向發(fā)展。在全球能源危機(jī)和環(huán)境日益脆弱的嚴(yán)重背景下，風(fēng)能資源的開發(fā)越來越受到普通民眾關(guān)注。到19世紀(jì)中葉蒸汽機(jī)出現(xiàn)之后，以風(fēng)能為主能源的應(yīng)用才逐漸減少。 學(xué)號(hào)： 2010509044 浙 江 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí) 校內(nèi)指導(dǎo)教師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 二○一二年六月基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：近年來隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷改善，在世界范圍內(nèi)石油、煤炭這些不可再生資源的使用量已經(jīng)大大超過環(huán)境所能承受的范圍，燃燒發(fā)電廠產(chǎn)生的污染物也對(duì)地球環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)影響。中國(guó)開始利用風(fēng)車作為動(dòng)力大約在13世紀(jì)中葉。近代風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展可以分為三個(gè)階段[2]：第一階段，在20世紀(jì)70至80年代。基于現(xiàn)在風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的幾個(gè)主要趨勢(shì)，本文主要研究風(fēng)電機(jī)的控制策略和控制方法，由于外界因素影響大，導(dǎo)致風(fēng)不穩(wěn)定，而且風(fēng)電機(jī)組的容量逐步增大不適宜適應(yīng)多變的外界環(huán)境，風(fēng)電系統(tǒng)和電網(wǎng)之間聯(lián)系也越來越復(fù)雜，所以對(duì)控制方法要求很高。（4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更加個(gè)性化。盡管2003年歐洲風(fēng)電裝機(jī)增長(zhǎng)幅度有所放緩，年增幅由02年的35％降為23％，不過隨著一些歐洲國(guó)家海上風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)展，預(yù)計(jì)歐洲地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)仍將維持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。主要完成的內(nèi)容包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的初始化，發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)，偏航控制，變壓器控制和溫度控制，在溫度過高時(shí)進(jìn)行溫度的調(diào)控。附錄中給出了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路圖。輪轂是將葉片和葉片組固定到主轉(zhuǎn)軸上的裝置。 齒輪箱也是風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，它的作用是在風(fēng)電機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速，而發(fā)電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)作時(shí)，使兩者實(shí)現(xiàn)工作的匹配。圖23 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng) 風(fēng)能理論簡(jiǎn)介 風(fēng)速和風(fēng)能瞬時(shí)風(fēng)速是指風(fēng)速的瞬時(shí)值[8]。據(jù)系統(tǒng)功能的要求，本文將對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)控制，偏航控制、溫度模糊控制以及變壓器控制著重進(jìn)行研究。偏航控制機(jī)構(gòu)用于控制風(fēng)輪機(jī)葉片跟隨風(fēng)向的變化而變化；偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是用于驅(qū)動(dòng)偏航系統(tǒng)運(yùn)作，停止的，它包含有偏航驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置以及偏航軸承。使得機(jī)艙能夠準(zhǔn)確地對(duì)風(fēng)[7]。205176。直觀而言，微分作用能在偏差還沒有形成之前，就已經(jīng)消除偏差。但余差比較大。塔架內(nèi)部配置控制器，還必須放置變壓器和線纜將發(fā)電機(jī)運(yùn)作得到的電能輸送至蓄電池或者變壓器傳輸至電網(wǎng)。 I/O地址分配與電氣元件選型 I/0地址分配根據(jù)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和控制流程圖的要求，可以設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)為11個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)為11個(gè)，擴(kuò)展模擬量輸入模塊EM231模擬量輸入點(diǎn)數(shù)為4個(gè)，擴(kuò)展模擬量輸出模塊EM232模擬量輸出點(diǎn)數(shù)為2個(gè)。型號(hào)：YRKF5004（空空冷式雙饋異步發(fā)電機(jī)）。區(qū)間風(fēng)向參數(shù)在189176。4 可編程控制器及控制程序 可編程控制器簡(jiǎn)介可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱為PLC。其中存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器與用戶程序存儲(chǔ)器。在停止模式時(shí)，和運(yùn)行模式相似，控制器一個(gè)階段有歷讀取輸入、處理通信請(qǐng)求、自診斷和改寫輸出四步，完成后進(jìn)入下一階段，周而復(fù)始地工作下去。（5）易于維修、自我診斷PLC的故障出現(xiàn)率低，若發(fā)生故障，內(nèi)置程序能快速查找出故障原因。（5）聯(lián)網(wǎng)通信 PLC和各種設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，互相傳遞信息，實(shí)現(xiàn)集散控制。圖 42 參數(shù)比較、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)梯形圖 偏航控制程序偏航控制程序是根據(jù)不同值的風(fēng)向標(biāo)夾角而采取不同的偏航控制策略。205176。接下來將對(duì)這7個(gè)角度區(qū)間進(jìn)行不同的控制策略。角度區(qū)間控制梯形圖圖45表示了風(fēng)向標(biāo)夾角為145176。（），經(jīng)上升沿有效接通，接通延時(shí)定時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)。205176。在這個(gè)溫度控制系統(tǒng)中，一共有8個(gè)按鍵開關(guān)量輸入，溫度總啟動(dòng)按鈕與溫度總停止按鈕控制總個(gè)系統(tǒng)。PLC輸出的數(shù)字量正好為16000時(shí)表示進(jìn)氣閥停止進(jìn)氣。風(fēng)速顯示儀的鉑電阻輸入端接入一個(gè)220歐姆可調(diào)電位器。這就是主要進(jìn)行PID運(yùn)算的中斷子程序過程。對(duì)程序設(shè)計(jì)總體來說良好，正確性高，部分程序簡(jiǎn)練易懂，部分程序略顯復(fù)雜但也能完成相應(yīng)的控制功能。的范圍，控制精確度不高，原因是按角度區(qū)間分別定時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。檢測(cè)范圍比較小，只能檢測(cè)風(fēng)向標(biāo)夾角在145176。子程序主要完成對(duì)溫控兩個(gè)對(duì)象的啟動(dòng)與停止控制。接下來進(jìn)行PID運(yùn)算，PID指令中回路表的起始地址在VB100,回路的編號(hào)LOOP為0，VD108即為運(yùn)算后的控制輸出值，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該模塊的第三個(gè)通道連接一塊帶420mA變送輸出的風(fēng)向顯示儀表，轉(zhuǎn)換為數(shù)值640032000。另外，PID的輸出值不可以直接加至EM232，冷卻機(jī)控制信號(hào)變大時(shí)，冷卻機(jī)內(nèi)部控制的導(dǎo)通角后移，使得輸出電壓反而降低。中斷程序INT0對(duì)兩個(gè)對(duì)象分別進(jìn)行控制。時(shí)，啟動(dòng)向左偏航的電動(dòng)機(jī)（）并且運(yùn)作延時(shí)20s。風(fēng)向標(biāo)夾角為145176。、165176。180176。之間的數(shù)。X=(200)(D6400)/(320006400)0 ()D=1280X+6400 ()將風(fēng)速模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，AIW0送AC0,AC0/。（4）數(shù)據(jù)處理PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算包含很多種，有整數(shù)運(yùn)算，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，邏輯預(yù)算，位運(yùn)算等，PLC還具有數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)傳輸，排序查表等功能。（4）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)PLC不像以前繼電器那樣由于觸點(diǎn)接觸不良造成誤操作，PLC的開關(guān)量啟停都使用軟件完成，所以它具有很高的工作可靠性和安全性。PLC要連續(xù)不停地分階段處理各種任務(wù)和程序。CPU模塊是可編程控制器的核心部分。提出對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)的方案相匹配的電氣元件，并對(duì)對(duì)它們進(jìn)行選型。區(qū)間風(fēng)向參數(shù)在171176。 其他器件的選型風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中所需用到了一些電氣元件有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、傳感器、表31 I/O地址分配表分類名稱數(shù)據(jù)類型I/O口地址輸入系統(tǒng)總啟動(dòng)BOOL變壓器啟動(dòng)BOOL變壓器停止BOOL機(jī)艙溫控系統(tǒng)啟動(dòng)BOOL機(jī)艙溫控系統(tǒng)停止BOOL機(jī)艙溫控系統(tǒng)急停BOOL塔架內(nèi)部溫控系統(tǒng)啟動(dòng)BOOL塔架內(nèi)部溫控系統(tǒng)停止BOOL塔架內(nèi)部溫控系統(tǒng)急停BOOL溫度控制系統(tǒng)總啟動(dòng)BOOL溫度控制系統(tǒng)總停止BOOL輸出系統(tǒng)啟動(dòng)顯示燈BOOL發(fā)電機(jī)啟動(dòng)BOOL向左偏航BOOL向右偏航BOOL合適風(fēng)向顯示燈BOOL風(fēng)速過大警報(bào)顯示燈BOOL機(jī)艙電動(dòng)機(jī)BOOL塔架內(nèi)部電動(dòng)機(jī)BOOL溫控進(jìn)氣閥進(jìn)氣BOOL變壓器運(yùn)行BOOL變壓器停運(yùn)BOOLEM231風(fēng)速WORDAIW0風(fēng)向WORDAIW2機(jī)艙溫度WORDAIW4塔架內(nèi)部溫度WORDAIW6EM232機(jī)艙進(jìn)氣閥進(jìn)氣WORDAQW0塔架內(nèi)部進(jìn)氣閥進(jìn)氣WORDAQW2繼電器、接觸器和熔斷器等。所以在這一模塊中，變壓器的運(yùn)行和停止分別需要兩個(gè)開關(guān)條件的實(shí)現(xiàn)。機(jī)艙是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中很重要的組成部分，假若溫度過高將會(huì)影響發(fā)電機(jī)、主軸、齒輪箱等重要元器件的運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重的甚至燒壞電纜，毀壞電機(jī)。在測(cè)試比例系數(shù)Kc時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)系數(shù)越小，響應(yīng)曲線反應(yīng)越快，超調(diào)量越小，過渡過程越平穩(wěn)，但余差變大。積分系數(shù)TI使得系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無差度，以保證實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定值的無靜差跟蹤。195176。因此確定對(duì)風(fēng)目標(biāo)為風(fēng)輪回轉(zhuǎn)面與風(fēng)向垂直。風(fēng)速傳感器采集了外界風(fēng)速模擬值，將風(fēng)速反饋給PLC，假如風(fēng)速過大，不符合發(fā)電的風(fēng)速要求，若風(fēng)速太大或者太小，不穩(wěn)定狀況時(shí)，PLC則可以向工作人員報(bào)警，工作人員可以選擇手動(dòng)停機(jī)；假如風(fēng)速在合理的范圍內(nèi)，系統(tǒng)則啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，并在此時(shí)發(fā)電機(jī)信號(hào)燈顯示發(fā)電機(jī)在工作，系統(tǒng)信號(hào)燈顯示表示系統(tǒng)運(yùn)行。一般設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備如果遇到突發(fā)情況，沙塵暴或是暴風(fēng)，風(fēng)速突然加大，測(cè)速傳感器要及時(shí)傳送模擬量，經(jīng)PLC分析后立即做出停機(jī)措施?？刂葡到y(tǒng)通常由各種傳感器，微機(jī)處理器，編程控制器，軟件系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。 發(fā)電機(jī)是將傳動(dòng)軸傳給的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝備。一般葉片具有高硬度，高強(qiáng)度，低密度等特點(diǎn)。利用STEP7Micro/WIN32軟件輸入程序，查錯(cuò)調(diào)試，連接實(shí)驗(yàn)電路板，進(jìn)行模擬仿真，根據(jù)觀察結(jié)果判斷程序正確與否。（6）致力于風(fēng)力發(fā)電成本不斷下降。歐洲也是風(fēng)電設(shè)備裝設(shè)最多的一大洲。（2）單機(jī)容量進(jìn)一步增大。所以在國(guó)際國(guó)內(nèi)范圍內(nèi)，研究人員都致力于最合適的控制方式，例如模糊邏輯控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制，魯棒控制等。大規(guī)模推廣風(fēng)力發(fā)電不僅在節(jié)能減排工作上做出了積極的貢獻(xiàn)，而且這種能源開發(fā)方式的理念在社會(huì)和人群中得到廣泛的支持。此后，風(fēng)車和風(fēng)帆一直是人們主要的動(dòng)力機(jī)械。然而風(fēng)能是一種清潔、可再生的能源，在發(fā)電這一領(lǐng)域具有巨大的開發(fā)潛力和商業(yè)活力?，F(xiàn)在人們所說的風(fēng)能利用主要是指風(fēng)力發(fā)電。人們證明了風(fēng)能可以用來發(fā)電，風(fēng)的許多特點(diǎn)是可以被人們加以利用和控制的?；赑LC為主控制器的系統(tǒng)，邏輯功能強(qiáng)大，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程方便，便于擴(kuò)展，通用性強(qiáng)，使用安全便捷，能夠直接反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，達(dá)到有效高速地控制整個(gè)系統(tǒng)的目的。圖11 我國(guó)風(fēng)能資源分布圖 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r在20世紀(jì)70年代，以美國(guó)為主的西方國(guó)家發(fā)生石油危機(jī)波及全球范圍后，許多國(guó)家開始尋求代替化石燃料的新能源，在研究風(fēng)力發(fā)電這一領(lǐng)域上，投入了相當(dāng)多的人力和物力，結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)理論，運(yùn)用新型材料，電機(jī)，可編程控制器，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，自動(dòng)化控制等最新開發(fā)成果，研發(fā)新一代的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，充分利用豐富的風(fēng)能資源，開創(chuàng)了