【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，減小葉片迎風(fēng)面積。 當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率達(dá)到額定功率， 則無(wú)相應(yīng)的動(dòng)作。通過變漿距 的調(diào)節(jié)，使發(fā)電機(jī)的輸出功率保持在額定功率。此時(shí)控制系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)，形成閉環(huán)控制 。 本設(shè)計(jì)根據(jù)發(fā)電機(jī)測(cè)速傳感器的信號(hào)及風(fēng)力大小傳感器傳遞的信號(hào)，送至 PLC 進(jìn)行分析，若發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速，即功率未達(dá)到額定功率，則控制漿距角在 0 度， 當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率達(dá)到額定功率以后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)輸出功率的變化 ， 使發(fā)電機(jī)的輸出功率保持在額定功率。 伺服驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)型號(hào)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(dòng)化基本技術(shù)平臺(tái)的時(shí)代，如 何選用一部適用的 PLC 以達(dá)到真正需要，而又能符合經(jīng)濟(jì)效益，是一 個(gè)重要問題 。 PLC 本身 的特點(diǎn) 是：體積小、功能高、性能強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、模塊擴(kuò)充有彈性、聯(lián)機(jī)容易等。針對(duì)上述說明，選擇符合功能需求與經(jīng)濟(jì)效益的PLC 是十分必要的。 PLC 的選取 一般選擇機(jī)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(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可以從以下幾個(gè)方面來考慮： 對(duì)輸入 /輸出點(diǎn) 數(shù) 的選擇 要先弄清楚控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)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(diǎn)數(shù)。 對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇 PLC 存儲(chǔ)器容量的估算方法：對(duì)于僅有開關(guān)量輸入 /輸出信號(hào)的電氣控制系統(tǒng)，將所需的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)之和乘以 8，就是所需 PLC 存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量（單位為 bit）。經(jīng)計(jì)算，本設(shè)計(jì)所需 PLC 存儲(chǔ)容量為 320bit。 對(duì) I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇 PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)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(shí)間延遲（一般在 2~3 個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC的 I/O 響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對(duì)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(gè)問題。 根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型 不同的負(fù)載對(duì) PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。 但繼電器輸出型的 PLC有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對(duì)較便宜，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)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(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC、上位計(jì)算機(jī)及 CRT 等的接口。大、 17 中型機(jī)都有通信功能 ，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。 對(duì) PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇 在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。 由于 風(fēng)力發(fā)電 控制對(duì)象對(duì) PLC 輸出點(diǎn)的動(dòng)作表達(dá)速度要求 較 高， 但 繼電器型輸出模塊的動(dòng)作速度完全能夠滿足要求，且每一點(diǎn)的輸出容量較大，在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)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(gè)高速脈沖輸出口能夠滿足要求 。所以本 設(shè)計(jì) 選用繼電器輸出 的 PLC。 目前， PLC 產(chǎn)品大致可分為美國(guó)、歐洲國(guó)家、日本三大主流。 經(jīng)過反復(fù)比較及對(duì)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(shí)現(xiàn)分布式的配置等特點(diǎn)更好與風(fēng)力發(fā)電控制要求相切合。程序編寫模塊化的結(jié)構(gòu)，通過各個(gè)程序塊之間的調(diào)用，能夠較為圓滿的實(shí)現(xiàn)控制的要求。 該型號(hào)的 PLC 指令豐富、功能強(qiáng)大，其占有率在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正處于上升趨勢(shì)。而且該機(jī)型的指令及編程運(yùn)作與計(jì)算機(jī)通用編程語(yǔ)言更加接近，易學(xué)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(jiǎn)介 S7200 系列 PLC 是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的一種小型 PLC。其許多功能能夠 達(dá)到大、中型 PLC 的水平，而價(jià)格卻和小型 PLC 的一樣，因此，它一經(jīng)推出，即受到了廣泛關(guān)注。特別是 S7200CPU22? 系列 PLC，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)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(luò)。同時(shí)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(shè)計(jì)時(shí)更加簡(jiǎn)單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。它可以單機(jī)運(yùn)行，也可以進(jìn)行輸入 /輸出和功能模塊的 擴(kuò)展。其價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運(yùn)行速度快，繼承和發(fā)展了它在大、中型 PLC 領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有極豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性，其性價(jià)比非常高，所以它在各行各業(yè)中的應(yīng)用得到迅速推廣，在規(guī)模不太大的18 控制領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)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(diǎn)輸入 /10 點(diǎn)輸出，共有 38 點(diǎn)數(shù)字量 I/O。它可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展到 168 點(diǎn)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(chǔ)空間， 6 個(gè)獨(dú)立的 30KHz 高速計(jì)數(shù)器，兩路獨(dú)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(duì) PLC 編程 、 調(diào)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(jī)選型 發(fā)電機(jī)型號(hào)選取 發(fā)電機(jī)在本設(shè)計(jì)中的作用 主要是通過相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過發(fā)電機(jī)將風(fēng)力轉(zhuǎn)變成電力，在本設(shè)計(jì)中選擇的是 ， 發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下所示： 發(fā)電機(jī)型號(hào)： YRKFF5004 額定輸出 ： 1520KW 定子電壓 ： 690 VAC 177。10% 最高定子電流 ： 1300 A（轉(zhuǎn)子短接） 定子連接 ： D 轉(zhuǎn)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(hù)等級(jí) ： ≥ IP 54 19 旋轉(zhuǎn)的方向 ： 從驅(qū)動(dòng)軸方向看是逆時(shí)針轉(zhuǎn) 發(fā)電機(jī)重量 ： 大約 5300 kg 操作方式 S1：適合與亞同步和超同步串級(jí) 操作 絕緣等級(jí)： F 等級(jí) 制造標(biāo)準(zhǔn)： EN 60034 / 95 伺服電機(jī)型號(hào)選取 伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降 。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選擇的電機(jī)型號(hào)及參數(shù)如下： 電機(jī)型號(hào)： 1FL50660AC210AH0 額定電壓： 220V 額定電流 :10A 額定功率 : 編碼器： 2500R/M. 伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器主要是用來驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，是主控制器與電極之間的橋梁， 驅(qū)動(dòng)器型號(hào)： 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(shè)定值接口為脈沖接口 位置控制（輸入模式：脈沖 +方向信號(hào)） 脈沖頻率： ≤ 333 kHz 驅(qū)動(dòng)輸入： 驅(qū)動(dòng)輸出： 1. 抱閘輸出 20 編碼器、 V和 W轉(zhuǎn)子位置信號(hào)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(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成元件，可根據(jù)外界施加的信號(hào)或要求，自動(dòng)或手動(dòng)接通或分?jǐn)嚯娐?，從而連續(xù)或斷續(xù)的改變電路的參數(shù)或狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、變換和調(diào)節(jié) 。 主要是根據(jù)電器產(chǎn)品目錄上的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)（數(shù)據(jù)）來進(jìn)行的，正確合理地選擇低壓電器是電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行、可靠工作的保證。 接觸器的選 型 接觸器是用來接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)主電路或其它負(fù)載電路的控制電器。用它可以實(shí)現(xiàn)頻繁的遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。由于它體積小、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便，因而用途十分廣泛。 它 還具有低電壓釋放保護(hù)功能 、使用安全方便的優(yōu)點(diǎn)，主要用于控制交、直流電動(dòng)機(jī)，也可用于控制小型發(fā)電機(jī)、電熱裝置、電焊機(jī)和電容器組等設(shè)備。接觸器能接通和斷開負(fù)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(gè)磁場(chǎng)將靜鐵心磁化，吸引動(dòng)鐵心，使它向著靜鐵心運(yùn)動(dòng)，并最終吸合在一起。接觸器觸頭系統(tǒng)中的動(dòng)觸頭是同動(dòng)鐵心機(jī)械的固定在一起的，當(dāng)動(dòng)鐵心被靜鐵心吸引向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)觸頭也隨之向下運(yùn)動(dòng)，并與靜觸頭閉合。這樣，電動(dòng)機(jī)便經(jīng)接觸器的觸頭系統(tǒng)和熔斷器接通電源，開始起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)銜鐵還帶動(dòng)輔助 觸點(diǎn)動(dòng)作，使原來斷開的輔助觸點(diǎn)閉合，而原來閉合的輔助觸點(diǎn)斷開。當(dāng)線圈斷電或電壓顯著降低時(shí)，吸力消失或減弱，銜鐵在釋放彈簧作用下打開，主、輔觸點(diǎn)又恢復(fù)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(dòng)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(zhì)可分為空氣式、油浸式和真空式 ； 按有無(wú)觸頭可分為有觸頭式和無(wú)觸頭式 ； 按其主觸 21 點(diǎn)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(jí)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(dāng)需要同時(shí)控制中性線時(shí)，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(chǎng)合選用電磁式接觸器 ， 易爆易燃場(chǎng)合應(yīng)選用防爆型及真空接觸器。 （ 2）根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來選擇相應(yīng)使用類 別 的接觸器。 （ 3）根據(jù)負(fù)載功率和操作情況來確定接觸器主觸頭的電流等級(jí)。當(dāng)接觸器使用類別與所控制負(fù)載的工作任務(wù)相對(duì)應(yīng)時(shí)，一般按控制負(fù)載電流值來決定接觸器主觸頭的額定電流值；若不對(duì)應(yīng)時(shí)，應(yīng)降低接觸器主觸頭電流等級(jí)使用。 （ 4）根據(jù)接觸器主觸頭接通與分?jǐn)嘀麟?路電壓等級(jí)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(yīng)由所接控制電路電壓確定。 （ 6）接觸器觸頭數(shù)和種類應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求。 發(fā)電機(jī)處選用 A3003011*660690V1200A 交流接觸器。 繼電器的選型 繼電器是一種自動(dòng)和遠(yuǎn)距離操縱的電器，廣泛 應(yīng) 用于自動(dòng)控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、電力保護(hù)系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)中，起著控制、檢測(cè)、保護(hù)和調(diào)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(hào)的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)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(yīng)式繼電器、電動(dòng)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(diǎn)和無(wú)觸點(diǎn)兩類 ； 按用途分為：