【文章內容簡介】 ，減小葉片迎風面積。 當發(fā)電機輸出功率達到額定功率， 則無相應的動作。通過變漿距 的調節(jié)，使發(fā)電機的輸出功率保持在額定功率。此時控制系統(tǒng)參與調節(jié)，形成閉環(huán)控制 。 本設計根據(jù)發(fā)電機測速傳感器的信號及風力大小傳感器傳遞的信號，送至 PLC 進行分析，若發(fā)現(xiàn)發(fā)電機轉速小于額定轉速，即功率未達到額定功率，則控制漿距角在 0 度， 當發(fā)電機輸出功率達到額定功率以后，調節(jié)系統(tǒng)根據(jù)輸出功率的變化 ， 使發(fā)電機的輸出功率保持在額定功率。 伺服驅動器與電機型號都與偏航控制電路所選類型相同，因此電路圖如圖 35 所示。 圖 35 變槳距控制電路圖 L1 L2 L3 OV PULS_ DIR_ U V W PULS_ DIR_ 24V M~ 來自 PLC 輸出接口 L1 L2 L3 FU3 QF3 M3 FR3 16 PLC 選型 在 PLC 日益成為工廠自動化基本技術平臺的時代，如 何選用一部適用的 PLC 以達到真正需要，而又能符合經(jīng)濟效益，是一 個重要問題 。 PLC 本身 的特點 是：體積小、功能高、性能強、操作簡便、程序設計簡易、模塊擴充有彈性、聯(lián)機容易等。針對上述說明，選擇符合功能需求與經(jīng)濟效益的PLC 是十分必要的。 PLC 的選取 一般選擇機型要 以 滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可以從以下幾個方面來考慮： 對輸入 /輸出點 數(shù) 的選擇 要先弄清楚控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15~20%留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有 余地）后確定所需 PLC 的點數(shù)。 對存儲容量的選擇 PLC 存儲器容量的估算方法：對于僅有開關量輸入 /輸出信號的電氣控制系統(tǒng)，將所需的輸入與輸出點數(shù)之和乘以 8，就是所需 PLC 存儲器的存儲容量（單位為 bit）。經(jīng)計算，本設計所需 PLC 存儲容量為 320bit。 對 I/O 響應時間的選擇 PLC 的 I/O 響應時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2~3 個掃描周期）等。對開關量控制的系統(tǒng)， PLC的 I/O 響應時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應問題。但對模擬量控制的系統(tǒng) ，特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)就要考慮這個問題。 根據(jù)輸出負載的特點選型 不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應的要求。 但繼電器輸出型的 PLC有許多優(yōu)點，如導通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的 PLC。 根據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型 若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應具有連接其他 PLC、上位計算機及 CRT 等的接口。大、 17 中型機都有通信功能 ，目前大部分小型機也具有通信功能。 對 PLC 結構形式的選擇 在相同功能和相同 I/O 點數(shù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 PLC 的結構形式。 由于 風力發(fā)電 控制對象對 PLC 輸出點的動作表達速度要求 較 高， 但 繼電器型輸出模塊的動作速度完全能夠滿足要求，且每一點的輸出容量較大，在同一時間內對導通的輸出點的個數(shù)沒有限制， 雖然需要用到高速脈沖，但是 PLC 有專用的兩個高速脈沖輸出口能夠滿足要求 。所以本 設計 選用繼電器輸出 的 PLC。 目前， PLC 產(chǎn)品大致可分為美國、歐洲國家、日本三大主流。 經(jīng)過反復比較及對系統(tǒng)控制規(guī)模和控制要求的分析， 西門子 S7200PLC具有模塊化易于實現(xiàn)分布式的配置等特點更好與風力發(fā)電控制要求相切合。程序編寫模塊化的結構，通過各個程序塊之間的調用，能夠較為圓滿的實現(xiàn)控制的要求。 該型號的 PLC 指令豐富、功能強大，其占有率在國內市場正處于上升趨勢。而且該機型的指令及編程運作與計算機通用編程語言更加接近，易學易懂。因此需要 CPU224 一塊， 模擬量輸入 （ SM231） 兩塊，具體硬件連接圖見附錄 A。 S7200 系列 PLC簡介 S7200 系列 PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型 PLC。其許多功能能夠 達到大、中型 PLC 的水平，而價格卻和小型 PLC 的一樣，因此，它一經(jīng)推出，即受到了廣泛關注。特別是 S7200CPU22? 系列 PLC，由于它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易的組成 PLC 網(wǎng)絡。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)設計時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務。它可以單機運行，也可以進行輸入 /輸出和功能模塊的 擴展。其價格低廉，結構小巧，可靠性高，運行速度快，繼承和發(fā)展了它在大、中型 PLC 領域的技術優(yōu)勢，有極豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，其性價比非常高，所以它在各行各業(yè)中的應用得到迅速推廣，在規(guī)模不太大的18 控制領域是較為理想的控制設備。 S7200 有五種 CPU，其性能差異很大。這些性能直接影響到 PLC 的控制規(guī)模和 PLC 系統(tǒng)的配置。目前 S7200 系列 PLC 主要有 CPU221， CPU222，CPU224， CPU224XP 和 CPU226 五種 CPU。本系統(tǒng)使用 CPU224， CPU224集成了 14 點輸入 /10 點輸出，共有 38 點數(shù)字量 I/O。它可連接 7 個擴展模塊，最大擴展到 168 點數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬量 I/O。 CPU224 有 13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間， 6 個獨立的 30KHz 高速計數(shù)器，兩路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 S7200 的 STEP7Micro/WIN32 編程軟件可以方便地在 Windows 環(huán)境下對 PLC 編程 、 調試 、 監(jiān)控，使得 PLC 的編程更加方便 、 快捷?？梢哉f， S7200可以滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。 電機選型 發(fā)電機型號選取 發(fā)電機在本設計中的作用 主要是通過相關的機械結構，通過發(fā)電機將風力轉變成電力，在本設計中選擇的是 ， 發(fā)電機的技術參數(shù)如下所示： 發(fā)電機型號： YRKFF5004 額定輸出 ： 1520KW 定子電壓 ： 690 VAC 177。10% 最高定子電流 ： 1300 A（轉子短接） 定子連接 ： D 轉子連接 ： Y 頻率 ： 50 Hz 效率 ： ≥ 97% 冷卻 ： 水冷 水壓 ： ≤ 5 bar 入口水溫度 ： ≤ +50176。C 保護等級 ： ≥ IP 54 19 旋轉的方向 ： 從驅動軸方向看是逆時針轉 發(fā)電機重量 ： 大約 5300 kg 操作方式 S1：適合與亞同步和超同步串級 操作 絕緣等級： F 等級 制造標準： EN 60034 / 95 伺服電機型號選取 伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降 。 根據(jù)本設計的要求，選擇的電機型號及參數(shù)如下： 電機型號： 1FL50660AC210AH0 額定電壓： 220V 額定電流 :10A 額定功率 : 編碼器： 2500R/M. 伺服電機驅 動器主要是用來驅動伺服電機，是主控制器與電極之間的橋梁， 驅動器型號： CPM 5CC210UA0 額定電壓： 220V 額定電流： 10A 功率： 頻率： 50/60 Hz 根據(jù)控制要求，設定值接口為脈沖接口 位置控制（輸入模式：脈沖 +方向信號） 脈沖頻率： ≤ 333 kHz 驅動輸入： 驅動輸出： 1. 抱閘輸出 20 編碼器、 V和 W轉子位置信號的 TTL編碼器 2500 p/r 額定電壓 : 220 V 低壓電器的選 型 低壓電器是電力拖動自動控制系統(tǒng)的基本組成元件，可根據(jù)外界施加的信號或要求，自動或手動接通或分斷電路，從而連續(xù)或斷續(xù)的改變電路的參數(shù)或狀態(tài)，以實現(xiàn)對電路的切換、控制、保護、檢測、變換和調節(jié) 。 主要是根據(jù)電器產(chǎn)品目錄上的各項技術指標（數(shù)據(jù)）來進行的，正確合理地選擇低壓電器是電氣系統(tǒng)安全運行、可靠工作的保證。 接觸器的選 型 接觸器是用來接通或分斷電動機主電路或其它負載電路的控制電器。用它可以實現(xiàn)頻繁的遠距離自動控制。由于它體積小、價格低、壽命長、維護方便，因而用途十分廣泛。 它 還具有低電壓釋放保護功能 、使用安全方便的優(yōu)點，主要用于控制交、直流電動機，也可用于控制小型發(fā)電機、電熱裝置、電焊機和電容器組等設備。接觸器能接通和斷開負載電流，但不能切斷短路電流，因此，常與熔斷器和熱繼電器等配合使用。 接觸器的工作原理 線圈通電后，產(chǎn)生一個磁場將靜鐵心磁化，吸引動鐵心，使它向著靜鐵心運動，并最終吸合在一起。接觸器觸頭系統(tǒng)中的動觸頭是同動鐵心機械的固定在一起的，當動鐵心被靜鐵心吸引向下運動時，動觸頭也隨之向下運動，并與靜觸頭閉合。這樣，電動機便經(jīng)接觸器的觸頭系統(tǒng)和熔斷器接通電源，開始起動運轉。同時銜鐵還帶動輔助 觸點動作，使原來斷開的輔助觸點閉合，而原來閉合的輔助觸點斷開。當線圈斷電或電壓顯著降低時，吸力消失或減弱，銜鐵在釋放彈簧作用下打開，主、輔觸點又恢復到原來狀態(tài)。 接觸器的分類 接觸器的種類很多，按操作方式可分為電磁式、氣動式和液壓式 ； 按接觸器主觸頭控制電流可分為交流接觸器和直流接觸器 ； 按滅弧介質可分為空氣式、油浸式和真空式 ； 按有無觸頭可分為有觸頭式和無觸頭式 ； 按其主觸 21 點的極數(shù)來分，有單極、雙極、三極、四極和五極等。 選型依據(jù) （ 1） 接觸器級數(shù)和電流種類的確定 。接觸器由主電路電流種類來決定選擇直流接觸 器還是交流接觸器。三相交流系統(tǒng)中一般選用三極接觸器，當需要同時控制中性線時，則選用四極交流接觸器。單相交流和直流系統(tǒng)中則常用兩極或三極并聯(lián)。一般場合選用電磁式接觸器 ， 易爆易燃場合應選用防爆型及真空接觸器。 （ 2）根據(jù)接觸器所控制負載的工作任務來選擇相應使用類 別 的接觸器。 （ 3）根據(jù)負載功率和操作情況來確定接觸器主觸頭的電流等級。當接觸器使用類別與所控制負載的工作任務相對應時，一般按控制負載電流值來決定接觸器主觸頭的額定電流值；若不對應時，應降低接觸器主觸頭電流等級使用。 （ 4）根據(jù)接觸器主觸頭接通與分斷主電 路電壓等級來決定接觸器的額定電壓。 （ 5）接觸器吸引線圈的額定電壓應由所接控制電路電壓確定。 （ 6）接觸器觸頭數(shù)和種類應滿足主電路和控制電路的要求。 發(fā)電機處選用 A3003011*660690V1200A 交流接觸器。 繼電器的選型 繼電器是一種自動和遠距離操縱的電器，廣泛 應 用于自動控制系統(tǒng)、遙控遙測系統(tǒng)、電力保護系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)中，起著控制、檢測、保護和調節(jié)的作用，是現(xiàn)代電氣裝置中最基本的器件之一。 繼電器的種類很多，按輸入信號的性質分為：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速 度繼電器、壓力繼電器等 ； 按工作原理分為：電磁式繼電器、感應式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等 ；按輸出形式分為：有觸點和無觸點兩類 ； 按用途分為：