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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計(jì)—風(fēng)力發(fā)電機(jī)組檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-01-06 20:50 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 滿足無人職守、獨(dú)立運(yùn)行、監(jiān)測及控制的要求,運(yùn)行數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)值可通過就地或中央監(jiān)控機(jī)記錄和查詢,控制柜是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的核心。 下面 如圖 32 所示是 PLC 的圖片。包含組成自動(dòng)控制器的模塊的本結(jié)構(gòu)如下: 圖 32 plc 圖片 其中 頂部可編程控制器( PLC) BH2021 24V 電源 BH2102 光纖處理器 BH2502 光纖通信模塊 BH2501 銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線通信模塊 BH2311 數(shù)字量輸入模塊 BH2331 數(shù)字量輸出模塊 BH2351 模擬輸入模塊 BH2412 計(jì)數(shù)器卡 概述 plc 的結(jié)構(gòu)和工作原理 可編程控制器是一種數(shù)字操作的 電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器,用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指 令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,控制各種類型機(jī)械的 13 生產(chǎn)過程;而有關(guān)的外圍設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 早期的 PLC 是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要 用于順序控制,只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此,被稱為可編程邏輯控制器 ( Programmable logic controller,略寫 PLC ) 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器( Programmable controller,略寫 PC)。為區(qū)別于 Personal Computer (PC),故沿用 PLC 這個(gè)略寫。 plc 的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 33 所示 圖 33 plc 結(jié)構(gòu)示意圖 各組成部分的作用 ( 1) 、 cpu 1) 將各種輸入信號(hào)取入存儲(chǔ)器 2) 編譯、執(zhí)行指令 3) 把結(jié)果送到輸出端 4) 響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求 ( 2) 、存儲(chǔ)器 RAM:存儲(chǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序。 ROM:存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)整好的程序。 14 ( 3) 輸入 、 輸出接口 采用光電隔離,實(shí)現(xiàn)了 PLC 的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離,減小了電磁干擾。 輸入接口 作用:將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào),轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。 其輸入接口電路如圖 34所示 輸出接口作用:將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào),以便控制接觸器線圈等電器通斷電;另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。 其輸出接口電路如圖 35 所示 輸出三種形式:繼電器 低速大功率 可控硅 高速大功率 晶體管 高速小功率 1) 輸入接口電路 :采用光電耦合器,防止強(qiáng)電干擾。 圖 34 輸入接口電路 15 2) 輸出接口電路 :均采用模 塊化 圖 35 輸出接口電路 ( 4)、 各種接口、高功能模 塊:便于擴(kuò)展 小型機(jī):一體機(jī)。有接口可擴(kuò)展。 如圖 36所示 中、大型機(jī):模塊式??筛鶕?jù)需要在主板上隨意組合。 如圖 37 所示 16 圖 36 小型機(jī) 圖 37 中、大型機(jī) 17 plc 的工作特點(diǎn) PLC 的工作過程 ( 1) plc 是如何工作的 PLC 是在系統(tǒng)程序的管理下,依據(jù)用戶程序的安排,結(jié)合輸入信號(hào)的變化,確定輸出口的變化,以推動(dòng)輸出口上所連接的現(xiàn)場設(shè)備工作。 工作方 式 微機(jī):等待命令。 PLC:循環(huán)掃描。 CPU 從第一條指令開始執(zhí)行,遇到結(jié)束符又返回第一條,不斷循環(huán)。這種工作方式的好處就是對(duì)慢速響應(yīng)系統(tǒng),增強(qiáng)了抗干擾能力。 如圖 38 所示為一個(gè)掃描周期 圖 38 一個(gè)掃描周期 ( 2) 、 編程語言 PLC 的編程語言有 指令表(助記符)語言 梯形圖語言 流程圖語言 布爾代數(shù)語言 助記符語言:類似于微機(jī)中的匯編語言。 梯形圖語言:沿襲了傳統(tǒng)的控制圖。直觀明了,易于掌握。 其中前兩種是比較常用的語言 ( 3) 、 主要技術(shù)性能 1) 輸入 /輸出點(diǎn)數(shù) ( I/O 點(diǎn)數(shù) )。 2) 掃描速度。 單位: ms /1000 步 或 ?s /步 3) 內(nèi)存容量。 18 4) 指令條數(shù)。 5) 內(nèi)部寄存器數(shù)目。 6) 高功能模塊。 ( 4) 優(yōu)點(diǎn) 1) 抗干擾、可靠性高。 2) 模塊化組合式結(jié)構(gòu),使用靈活方便。 3) 編程簡單,便于普及。 4) 可進(jìn)行在線修改。 5) 網(wǎng)絡(luò)通訊功能,便于實(shí)現(xiàn)分散式測控系統(tǒng)。 6) 與傳統(tǒng)的控制方式比較,線路簡單。 ( 5) 應(yīng)用 1) 用于開關(guān)邏輯控制。 2) 用于機(jī)加工數(shù)字控制。 3) 用于閉環(huán)過程控制。 4) 用于組成 多級(jí)控制系統(tǒng)。 2 PLC 系統(tǒng)的抗干擾措施 PLC 是為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì),其顯著的特點(diǎn)之一就是高可靠性。在過于惡劣的條件下,如強(qiáng)電磁干擾、超高溫、過欠電壓等情況,如安裝使用不當(dāng),都可能導(dǎo)致 PLC 內(nèi)部存儲(chǔ)信息的破壞,引起系統(tǒng)的紊亂,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)系統(tǒng)內(nèi)部的元器件損壞。電源、輸入、輸出接線是外部干擾入侵 PLC 的重要途徑,為了提高 PLC 控制系統(tǒng)地的可靠性,應(yīng)采取相應(yīng)的抗干擾措施。 ( 1) PLC 系統(tǒng)的抗干擾措施 1) 抑制電源系統(tǒng)引入的干擾 2) 抑制輸入、輸出電路引入的干擾 3) PLC 的接地 3 PLC 的維護(hù) ( 1) 維護(hù)保養(yǎng)的主要內(nèi)容 19 1) 建立系統(tǒng)的設(shè)備檔案 2) 采用標(biāo)準(zhǔn)的記錄格式對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況和設(shè)備狀況進(jìn)行紀(jì)錄,對(duì)故障現(xiàn)象和維修情況經(jīng)新紀(jì)錄,這些紀(jì)錄應(yīng)便于歸檔 3) 系統(tǒng)的定期保養(yǎng) ( 2) 具體器件的 監(jiān) 查、保養(yǎng)要點(diǎn) 可編程控制器系統(tǒng)有可編程控制器、一次 監(jiān) 出元件、變送器、輸入輸出中間繼電器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和連接導(dǎo)線等組成。組成系統(tǒng)的任意部件的故障都會(huì)使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行 1) 一次 監(jiān) 出元件的 監(jiān) 查 2) 連接電纜和連接點(diǎn)的 監(jiān) 查 3) 輸入輸出中間繼電器 監(jiān) 查 4) 可編程控制器 監(jiān) 查 5) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 監(jiān) 查 6) 清潔衛(wèi)生工作 20 四 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 引言 、 監(jiān)測 系統(tǒng)流程圖 圖 41 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)流程圖 如圖 41 所示是風(fēng)力發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng),圖 42 是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 監(jiān) 測系統(tǒng)是由各種傳感器、控制器,以及顯示器等組成。各種傳感器包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、各種電量傳送器、溫度傳感器。以及操作開關(guān)和按鈕等。這些傳感器信號(hào)將傳送至控制器進(jìn)行運(yùn)算處理。主控器一般以 PLC 為核心, 包括其硬件和軟件系統(tǒng)。上述傳感器信號(hào)表征了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組目前的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)與設(shè)定狀態(tài)不一致,經(jīng)過 PLC 的適當(dāng)運(yùn)算和處理后由控制器發(fā)出控制指令,將系統(tǒng)調(diào)整到設(shè)定運(yùn)行狀態(tài),從而完成控制 監(jiān)測功能,使風(fēng)能利用率到達(dá)最大化。 PLC 風(fēng)向風(fēng)速傳感器 溫度傳感器 轉(zhuǎn)速傳感器 電壓傳送器 電流傳送器 風(fēng)向風(fēng)速顯示 風(fēng)向風(fēng)速顯示 風(fēng)向風(fēng)速顯示 風(fēng)向風(fēng)速顯示 風(fēng)向風(fēng)速顯示 21 圖 42 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)圖 、 傳感器 傳感器的 功能是把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的相關(guān)物理量進(jìn)行測量 ,并根據(jù)測量結(jié)果發(fā)出相應(yīng)信號(hào),將信號(hào)傳遞到控制系統(tǒng),作為控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令的的依據(jù)。圖 4 44是 , 圖 45機(jī)柜內(nèi)控制器 PLC(可編程序控制系統(tǒng) )接收外部各傳感器監(jiān)測信 號(hào)。 被監(jiān)測的物理量 1) 速度信號(hào):發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速等 2)溫度信號(hào):發(fā)電機(jī)軸承溫度、發(fā)電機(jī)繞組溫度等 3)電氣特性:電網(wǎng)電壓、電流 功率因數(shù)等 4)環(huán)境條件:風(fēng)速、風(fēng)向等 主要傳感器 1)風(fēng)速計(jì) 2)風(fēng)向標(biāo) 3)編碼器 4) 溫度傳感器 5)電壓互感器 6)電流互感器 就地用戶接口電量采集系統(tǒng)中央及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場傳感器信號(hào)開關(guān)量輸入溫度轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速與風(fēng)速信號(hào)中心控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制并網(wǎng)裝置變槳變速執(zhí)行機(jī)構(gòu)補(bǔ)償電容 22 圖 43 風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳感器安裝位置 圖 44 風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳感器安裝位置 圖 45機(jī)柜內(nèi)控 制器 PLC(可編程序控制系統(tǒng) )接收外部各傳感器監(jiān)測信號(hào) 23 電壓電流測量 電壓測量 在測量交變電流的大電壓時(shí),為能夠安全測量,在火線和地線之間并聯(lián)一個(gè)變壓器(接在變壓器的輸入端),這個(gè)變壓
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