【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