【導(dǎo)讀】針對我國目前電力資源短缺和當(dāng)前可再生能源開發(fā)的迫切需要,大力發(fā)展風(fēng)電，不僅是能源開發(fā)的需要，也是環(huán)境保護(hù)的需要。因此，對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其狀態(tài)監(jiān)測有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在分析和研究風(fēng)力發(fā)電原理與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套完整的風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)時監(jiān)測方案并且付諸實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用S7-200可編程控制器通過電壓、電流以及溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過GPRS無線通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采用組態(tài)王軟件對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的三相電壓、三相電流、直流母線電壓、溫度進(jìn)行監(jiān)測并完成故障異常報警，并存儲歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等，最后證明該監(jiān)測系統(tǒng)能夠完成對整個風(fēng)機(jī)的有效監(jiān)測。風(fēng)能是指太陽輻射造成地球各部分受熱不均勻，引起各地溫差和氣壓不同，導(dǎo)致空氣運(yùn)動而產(chǎn)生的能量。自20世紀(jì)60年代初開始，我國先后研制了100w

　　

【正文】 CTS, XON/XOFF串口管腳定義:RS232: TxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD, GNDRS485: Tx+, Tx, Rx+, Rx, GND支持的軟件和協(xié)議:協(xié)議：ICMP, TCP/IP, UDP, Telnet, DNS, SMTP, SNTP, ARP提供 Windows95/98/ME2000/XP/2003/VISTA/SERVER2008/ NT 環(huán)境下的配置軟件和服務(wù)器動態(tài)調(diào)用函數(shù)。環(huán)境參數(shù)：工作溫度：30 到75工作濕度：5 到95%RH電源要求：輸入電壓：5 to 16 VDC平均工作電流：335 to 900mA@ 5v最大工作電流 2A@+5V DC 待機(jī)電流80mA@+5V DC（三）、適用領(lǐng)域s電力集中抄表s電力遠(yuǎn)程配電s城市路燈監(jiān)控s煤氣、自來水集中抄表s供熱系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控與維護(hù)s氣象信息采集s三防與水文監(jiān)測s智能交通監(jiān)控s城市供水監(jiān)控調(diào)度s環(huán)保數(shù)據(jù)采集s無人值守機(jī)房倉庫監(jiān)控第五章 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試一、 PLC軟件程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試此程序?yàn)榈墓δ転閿?shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析后進(jìn)行報警，數(shù)據(jù)通過傳感器由模擬量輸入端口采集進(jìn)PLC，再與給定值進(jìn)行比較，若超過給定值，則進(jìn)行報警，也就是說，過電壓，過電流以及溫度過高時進(jìn)行報警。下圖51為PLC的程序設(shè)計(jì)梯形圖：圖51 數(shù)據(jù)采集并數(shù)據(jù)分析報警的PLC程序梯形圖根據(jù)硬件選擇及I/O分配，此程序從I口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，、。根據(jù)預(yù)計(jì)，其定子幅值應(yīng)為380v左右，因此其值大于400V時設(shè)定為異常。電機(jī)溫度應(yīng)大于常溫，暫時設(shè)定60度為極限溫度。二、 GPRS無線通訊傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)使用自由端口模式控制串行通訊口,通過編程，您可以選擇自由端口模式來控制S7200的串行通訊口。當(dāng)選擇了自由端口模式，用戶程序通過使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令和接收指令來控制通訊口的操作。當(dāng)處于自由端口模式時，通訊協(xié)議完全由梯形圖程序控制。SMB30 (對于端口0)和SMB130(對于端口1，如果您的S7200有兩個端口的話)被用于選擇波特率和校驗(yàn)類型。當(dāng)S7200處于STOP模式時，自由端口模式被禁止，重新建立正常的通訊(例如：編程設(shè)備的訪問)。在最簡單的情況下，可以只用發(fā)送指令(XMT)向打印機(jī)或者顯示器發(fā)送消息。其他例子包括與條碼閱讀器、稱重計(jì)和焊機(jī)的連接。在每種情況下，您都必須編寫程序，來支持在自由端口模式下與S7200通訊的設(shè)備所使用的協(xié)議。只有當(dāng)S7200處于RUN模式時，才能進(jìn)行自由端口通訊。要使能自由端口模式，應(yīng)該在SMB30(端口0)或者SMB130 (端口1)的協(xié)議選擇區(qū)中設(shè)置01。處于自由端口通訊模式時，不能與編程設(shè)備通訊。（一）、將PPI通訊轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂啥丝谀Ｊ絊MB30和SMB130分別配置通訊口0和通訊口1，并且為自由端口操作提供波特率、校驗(yàn)和數(shù)據(jù)位數(shù)的選擇。自由端口的控制字節(jié)如圖52所示： 圖52 用于自由端口模式的SM控制字節(jié)(SMB30或SMB130)（二）、 GPRS的發(fā)送與接收PLC程序梯形圖圖53 GPRS的發(fā)送與接收的PLC程序梯形圖（三）、 GPRS的參數(shù)設(shè)定將DTU的串口參數(shù)設(shè)置為缺省參數(shù)：波特率115200，數(shù)據(jù)位8，校驗(yàn)位為1即奇校驗(yàn)，停止位1，采用桑榮協(xié)議。圖54 GPRS的DTU參數(shù)設(shè)定通電約25秒后，待DTU完成啟動過程，再點(diǎn)擊“讀取DTU模塊配置”按鈕即可正確讀取DTU現(xiàn)有的配置參數(shù)。（四）、在組態(tài)王上設(shè)置GPRS的通訊口設(shè)置GPRS的COM口 完成GPRS的端口設(shè)置從網(wǎng)上讀取GPRS發(fā)到服務(wù)器上的數(shù)據(jù)圖55系列 在組態(tài)王上設(shè)置GPRS的通訊口的操作過程圖三、組態(tài)王的界面的設(shè)計(jì)及顯示（一）、 軟件GPRS 通訊流程圖圖56 軟件GPRS 通訊流程圖（二）、 組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典的定義及參數(shù)設(shè)定首先根據(jù)系統(tǒng)要求畫出相應(yīng)的界面，需要設(shè)定數(shù)據(jù)詞典，字典定義變量如溫度的定義如圖56：圖57 “溫度”數(shù)據(jù)詞典的定義本監(jiān)測系統(tǒng)共有14路模擬量輸入，3路數(shù)字量輸出，以及界面顯示的功率，因此共定義了18個數(shù)據(jù)詞典，如圖58所示：圖58 數(shù)據(jù)詞典定義圖最后將畫面中的器件與數(shù)據(jù)詞典中的變量經(jīng)行連接。（三）、組態(tài)王界面設(shè)計(jì)根據(jù)需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)，包括定子電壓，定子電流，轉(zhuǎn)子電壓，轉(zhuǎn)子電流，直流母線電壓，溫度，以及需要在界面顯示功率，并且要對過電壓、過電流和溫度過高進(jìn)行報警，所以設(shè)計(jì)了如下的界面，見圖59所示：圖59 監(jiān)測界面圖界面圖中的數(shù)據(jù)與監(jiān)測量的鏈接示意圖如圖510所示：圖510 器件鏈接檢測量的設(shè)置示意圖下圖為調(diào)試結(jié)果界面，如圖511所示： 圖511 界面結(jié)果顯示圖第五章 總結(jié)畢業(yè)漸漸臨近，經(jīng)過大約近3個月的努力，終于完成了大學(xué)的最后一個課題的設(shè)計(jì)，這段時間是疲憊的，但是這段時間更是充實(shí)的。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是基于組態(tài)王的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)臺監(jiān)測，當(dāng)時張老師給我們分配課題的時候，由于基本功的不扎實(shí)，說到組態(tài)王、PLC以及無線通訊GPRS的時候很是迷茫，整個腦子都很亂，不知道該如何下手。于是一開始我們便投入到緊張的準(zhǔn)備工作中去，找了關(guān)于PLC的書以及上網(wǎng)找了一些PLC和組態(tài)王的教程來看，學(xué)習(xí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理以及確定好要監(jiān)測哪些量。當(dāng)時我有點(diǎn)很被動，幸好有張老師以及兩位研究生學(xué)長的指導(dǎo)，給我指定了任務(wù)以及完成的流程，因此我先確定了我說要研究的對象，然后設(shè)計(jì)出硬件結(jié)構(gòu)圖，再設(shè)計(jì)出監(jiān)測流程圖，這樣我選擇出了我完成此設(shè)計(jì)所需要的一些硬件以及一些軟件，進(jìn)行下面的具體實(shí)驗(yàn)研究調(diào)試。 紙上談兵簡單，只有當(dāng)走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時候才知道困難重重，在這過程中我遇到了許多困難。比如剛開始的時候，我們發(fā)現(xiàn)一下子進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸存在一定的難度，不好下手，因此我們先進(jìn)行了有線的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行調(diào)試，在此過程中，我們認(rèn)真的去學(xué)習(xí)S7200的各個模塊，特別是其CPU模塊和擴(kuò)展模擬量輸入模塊的端口接線以及功能，還學(xué)習(xí)了所用到的電壓傳感器、電流傳感器以及溫度傳感器的參數(shù)以及用法。在進(jìn)行調(diào)試的過程中，開始我對PLC的編程存在一定的問題，但是在學(xué)長的一些指導(dǎo)下，很快學(xué)會了數(shù)據(jù)的采集并數(shù)據(jù)分析報警的程序設(shè)計(jì)，還學(xué)習(xí)了GPRS的發(fā)送及接受的PLC程序設(shè)計(jì)。但是在使用組態(tài)王軟件的過程中，開始時我們對這個軟件很是陌生，不知道該如何把數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)好的界面上顯示出來，數(shù)據(jù)詞典的各種量的定義以及地址端口的選擇，在老師以及學(xué)長的耐心指導(dǎo)下，最終取得了成功。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)總體來說還是很成功的，我完成了利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且用PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、處理和分析，在組態(tài)王界面上進(jìn)行顯示和異常的報警。實(shí)驗(yàn)證明此方案可以完成對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測。學(xué)會了S7200PLC的使用，能利用GPRS進(jìn)行無線傳輸數(shù)據(jù)，并且學(xué)會了組態(tài)王軟件的使用和設(shè)計(jì)界面。但是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)還存在一些問題和不足，尤其是在GPRS的無線通訊中，數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制還不是很好，希望在以后能更多的去學(xué)習(xí)和研究。第六章 致謝本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成，我首先要特別感謝的是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師張繼勇張老師，從開始的分配課題到指導(dǎo)我們做一些準(zhǔn)備工作到指明我們的研究重點(diǎn)等都很耐心和認(rèn)真。張老師總是很積極的和我們交流，詢問我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展?fàn)顩r和所遇到的問題，及時的進(jìn)行指導(dǎo)和解答，也安排研究生學(xué)長給我們進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和引領(lǐng)，保證我們能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)并且能學(xué)到知識，鍛煉我們的實(shí)踐能力。張老師也一直都很和善，對我們嚴(yán)格要求卻循循善誘，和我們很親近，是我們的良師益友，即使很忙，也會很關(guān)心我們，我要再一次感謝張老師，老師您辛苦了。其次，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，兩位研究生學(xué)長，卞皓偉卞學(xué)長以及郭學(xué)長一直和我們一起在實(shí)驗(yàn)室中指導(dǎo)我們，耐心仔細(xì)認(rèn)真的解答我們的問題，為我們做許多的演示和指導(dǎo)，陪伴著我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的大部分時間。同時也不斷的給我們查找出錯誤和不足，一遍又一遍，不辭辛苦。再一次感謝兩位研究生學(xué)長，你們也辛苦了。再次，我要感謝和我一組完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的幾位同學(xué)。我們一起相互支持，相互幫助，相互學(xué)習(xí)，有不會的不懂的一起學(xué)習(xí)討論，大家團(tuán)結(jié)友愛，認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，共同進(jìn)步，正是有了你們，我才能一直堅(jiān)持，認(rèn)真完成，并且你們幫助了學(xué)會了許多不會的內(nèi)容，多謝你們。最后，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我也要感謝那些支持、關(guān)心我的家人、朋友、同學(xué)和其他的老師，也有一些其他的同學(xué)們給了我許多幫助，感謝你們。第七章 參考文獻(xiàn)[1] 王長貴,崔容強(qiáng),周篁. 新能源發(fā)電技術(shù)［Ｍ］．中國電力出版社：北京， 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