【正文】 圖 45 145176。155176。、155176。165176。、165176。171176。角度區(qū)間控制梯形圖圖45表示了風向標夾角為145176。155176。、155176。165176。和165176。171176。時的控制方法。在145176。155176。時，啟動向右偏航的電動機（）并且運作延時90s；在155176。165176。時，啟動向右偏航的電動機（）并且運作延時50s；在165176。171176。時，啟動向右偏航的電動機（）并且運作延時20s。風向標夾角為145176。155176。（），經上升沿有效接通，接通延時定時器T37開始計時。在計時90s后，定時器位OFF,當前值=0。這段程序實現(xiàn)了偏航電機延時工作的功能。風向標夾角為155176。165176。區(qū)間和165176。171176。區(qū)間控制方法也是如出一轍。越接近180176。，偏航電動機運作時間越短，使之接近合適風向角度區(qū)間。由于篇幅限制，不列出其他三個角度區(qū)間的控制梯形圖。其他三個角度區(qū)間的控制方法和前兩種相似。在189176。195176。時，啟動向左偏航的電動機（）并且運作延時20s。在195176。205176。時，啟動向左偏航的電動機（）并且運作延時50s。在205176。215176。時，啟動向左偏航的電動機（）并且運作延時90s。171176。189176。屬于傳感器和電機運作的誤差范圍之內，所以不需要偏航電機對其進行控制，只需對其這種狀態(tài)進行顯示，打開指示燈（）顯示在合適的風向標夾角內。圖 46 171176。189176。角度區(qū)間控制梯形圖 溫度控制程序在溫度控制中，主控制完成系統(tǒng)的初始化，總系統(tǒng)的啟動與停止，單個系統(tǒng)溫控啟動、停止和急停，計時器的設定等。根據(jù)系統(tǒng)的按鍵信息調用子程序SBR0和SBR1傳送PID控制參數(shù)。子程序SBR0是機艙溫度參數(shù)輸入和PID參數(shù)設定，子程序SBR1是塔架內部溫度參數(shù)輸入和PID參數(shù)設定。定時器0每20ms中斷一回，進入中斷程序INT0進行處理。中斷程序INT0對兩個對象分別進行控制。每一個控制對象都有溫度傳感器檢測室內溫度值。在這個溫度控制系統(tǒng)中，一共有8個按鍵開關量輸入，溫度總啟動按鈕與溫度總停止按鈕控制總個系統(tǒng)?？倖影粹o控制整個系統(tǒng)運行，總停止按鈕控制整個系統(tǒng)停止運行。機艙和塔架內部每個均可以通過各自的按鈕實現(xiàn)自行控制，啟動按鈕控制啟動溫度調控系統(tǒng)的運行，停止按鈕控制停止溫度調控系統(tǒng)的運行，急停按鈕禁止機艙或塔架內部的輸出控制，保護設備誤動作。在溫控系統(tǒng)中，需要處理的數(shù)據(jù)分配在多個內存地址。表41列出溫控系統(tǒng)的內存分配表：表41溫控系統(tǒng)內存分配表名稱地址數(shù)據(jù)大小機艙PID表VB1008位機艙過程變量VD10032位機艙參數(shù)設定值VD10432位機艙輸出值VD10832位機艙溫度增益VD11232位機艙采樣時間VD11632位機艙積分時間VD12032位機艙微分時間VD12432位機艙積分前項VD12832位機艙過程前值VD13232位塔架內部PID表VB1368位塔架內部過程變量VD13632位塔架內部參數(shù)設定值VD14032位塔架內部輸出值VD14432位塔架內部溫度增益VD14832位塔架內部采樣時間VD15232位塔架內部積分時間VD15632位塔架內部微分時間VD16032位塔架內部積分前項VD16432位塔架內部過程前值VD16832位機艙溫度VD20016位塔架內部溫度VD20216位機艙PID輸出VD21616位塔架內部PID輸出VD21816位圖 47溫控系統(tǒng)初始化梯形圖圖 48系統(tǒng)啟動和停止控制梯形圖圖47中網絡26完成定時中斷的設置、中斷使能、中斷條件設置的任務，設置中斷INT_1的中斷時間為10，定時中斷的時間間隔為20ms。操作人員摁下溫控總啟動或溫控總停止按鈕。處理系統(tǒng)讀取按鍵信息，根據(jù)信息執(zhí)行相關的動作，啟動或停止系統(tǒng)，操作總進氣閥和排氣閥。，兩者均為上升沿時有效接通。，（=1）。, （=0）。圖 49機艙溫度控制梯形圖圖49中程序的功能是根據(jù)運行信息判斷確認系統(tǒng)的進氣閥開與關，控制送風機的運行等。在溫度控制系統(tǒng)中，選用冷卻機來控制制冷系統(tǒng)，冷卻機控制電路的控制電壓Vk為0~5V。然而模擬量輸出模塊EM232提供的電壓為0~10V。EM232模塊0~10V的電壓可以轉換為0~32000之間的數(shù)字量進行控制，因為冷卻機電壓只可以是0~5V，所以PLC送到EM232的最大數(shù)字量為16000，在PID的輸出值送到模塊EM232時，要乘以16000不是乘以32000，保證送至冷卻機電路的電壓在5V之內。另外，PID的輸出值不可以直接加至EM232，冷卻機控制信號變大時，冷卻機內部控制的導通角后移，使得輸出電壓反而降低。所以PLC輸出的數(shù)字量必須為16000（16000PID輸出值），這樣才能實現(xiàn)溫度的控制。PLC輸出的數(shù)字量正好為16000時表示進氣閥停止進氣。分析程序網絡28，首先分別對機艙溫度控制啟動（）和停止（）的運行標志置位，；。遇到緊急情況，需按下急停按鈕（），即使禁止機艙的輸出控制同時使得電動機狀態(tài)復位，保護設備誤動作。，循環(huán)室內氣體均勻降溫。在機艙溫控系統(tǒng)工作時，控制風機狀態(tài)（）運行并且進入子程序SBR_0。調用子程序將機艙溫度控制PID參數(shù)傳送到相關地址，進行檢測判斷，執(zhí)行相應的動作。假設機艙溫度過程變量大于溫度設定值，將運算所得的PID輸出送到擴展模擬量輸出模塊EM232的AQW0進氣閥；假設機艙溫度過程變量小于等于溫度設定值，控制機艙溫控系統(tǒng)急停（）,并將模塊EM232的AQW0值設為16000，這表示進氣閥關閉。由于塔架內部溫度控制與機艙溫度控制方式類似且限于篇幅，將塔架內部溫控系統(tǒng)程序略去。塔架內部溫控系統(tǒng)的啟動、。圖410為機艙溫控子程序。這段程序將機艙的實際溫度模擬量轉換并且傳送到控制器相關地址，再傳送PID參數(shù)也傳送至相關內存單元，進行溫度檢測與判斷，再返回主程序與參數(shù)比對，執(zhí)行相關的操作，例如打開排氣閥或關閉進氣閥。其中網絡1中將擴展模擬量輸入模塊EM231中的AIW4機艙溫度模擬值進行轉換。根據(jù)上一節(jié)關于風向模擬量轉換的介紹，同樣地，溫度模擬量可以同樣的方法進行轉換。外部風向模擬量AIW4由EM231輸入模塊讀入。該模塊的第三個通道連接一塊帶420mA變送輸出的風向顯示儀表，轉換為數(shù)值640032000。該儀表的量程設置為0100℃，即0℃時輸出4mA，100℃時輸出20mA。風速顯示儀的鉑電阻輸入端接入一個220歐姆可調電位器。X表示輸入的模擬量，D表示轉換后的數(shù)字量。X=(1000)(D6400)/(320006400)0 ()D=256X+6400 ()溫度值送至內存地址VW200,VW2006400送VW200,VW200/256送VW200,VW200中即為機艙溫度數(shù)字量。下圖則明確說明了機艙的實際溫度模擬量轉換具體過程。圖 410 機艙溫控子程序SBR_0梯形圖網絡2中傳送機艙溫控PID參數(shù)（第三章說明參數(shù)的整定），，。塔架內部的溫控子程序和機艙的類似，塔架內部溫度輸入模擬量為AIW6,塔架內部溫度PID參數(shù)和機艙溫度PID參數(shù)相同。圖411為機艙溫控中斷子程序。中斷子程序的作用是對機艙與塔架內部進行PID控制，具體進行PID運算并且進行調溫控制。，上升沿有效開始執(zhí)行程序。首先將機艙模擬量（過程變量）進行轉換為標準值（）從而利于PID運算。圖 411中斷子程序INT_1中機艙溫控梯形圖工程實際值標準化的要求是：（1） 將16位整數(shù)轉為浮點數(shù)—實數(shù)。（2） 轉為[0,1]區(qū)間內的無量綱相對值。 Rnow=Rraw/Span+Offset ()其中Span為最大允許值最小允許直，當系統(tǒng)為單極性時，Span=32000， Offset=0；當系統(tǒng)為雙極性時，Span=64000。轉為工程實際值(16位整數(shù)值)： Rscal=(Mn Offset)Span ()模擬量AIW4送至AC0，DTR指令使得AC0內的值轉為實數(shù)，再送單元VD0，VD0/。接下來進行PID運算，PID指令中回路表的起始地址在VB100,回路的編號LOOP為0，VD108即為運算后的控制輸出值，然后進行轉換。將其送至AC0，AC0*，ROUND指令使得AC0內的值轉換為整數(shù)，DTI指令使得AC0內的雙整數(shù)轉為整數(shù)，VW216ACO送VW216,所得控制值就為VW216內的最終PID輸出值。這就是主要進行PID運算的中斷子程序過程。塔架內部的中斷子程序與機艙中斷子程序類似，在此就不再說明了。 變壓器控制程序圖 412變壓器控制梯形圖圖412為變壓器控制梯形圖。為了安全起見，變壓器啟動前需要保證發(fā)電機已經在運行狀態(tài)（），按下啟動按鈕（）變壓器才會運行（）。同樣道理，變壓器停運前需要保證在發(fā)電機停止轉動（）后，按下停止按鈕（）變壓器停止運作（）。這段程序體現(xiàn)了“起保?！钡目刂品椒?。網絡35中，按下啟動按鈕，此時未按停止按鈕，，他的常開觸點同時接通，放開啟動按鈕，，這種控制方法起到了“自鎖”或“自保持”的功能。 本章小結 本章主要介紹了可編程控制器的相關知識，例如它的發(fā)展歷程、編程語言、基本結構、工作原理、特點與應用領域。最后用西門子S7200專用的程序梯形圖分別詳細地編寫和說明上一章節(jié)介紹的四個模塊的程序。5 結論本論文是基于可編程控制器的風力發(fā)電控制系統(tǒng)。在這一課題中，主要完成四個方面的控制，分別為發(fā)電機的啟動，偏航系統(tǒng)的控制、溫度的PID控制和變壓器的控制。所設計的程序跟設計方案相符，能完成方案中所涉及的四個方面的控制。在整個PLC程序中，包含一個主程序，兩個子程序和一個中斷程序。主程序包含了發(fā)電機啟動控制，偏航控制，變壓器控制的完整程序和溫度控制的部分程序。子程序主要完成對溫控兩個對象的啟動與停止控制。中斷程序是用于PID運算。對程序設計總體來說良好，正確性高，部分程序簡練易懂，部分程序略顯復雜但也能完成相應的控制功能。發(fā)電機啟動模塊是按順序控制的，模擬量轉換、風速范圍比較，啟動總啟動開關，最后啟動發(fā)電機。偏航模塊的設計通俗易懂，比較簡單，主要功能是傳感去檢測到風向，系統(tǒng)分析歸到相應區(qū)間進行不同方法的控制。溫度的PID控制模塊中用到了子程序和中斷程序的應用，體現(xiàn)對象與功能的分塊控制，復雜卻能精確地看出控制原理。實際應用中比較廣泛，尤其對兩個對象同時或單個檢測和控制的系統(tǒng)，越來越受到工業(yè)界人士的青睞。溫度PID的控制相對其他閉環(huán)模擬量的控制方法相對精確。變壓器控制系統(tǒng)考慮到用電安全，需要發(fā)電機啟動后或停止后開啟或停止變壓器，其中還用到了“起保?！彪娐吩趯嶋H應用中相對安全。在調試仿真程序中，利用STEP7Micro/WIN32編程軟件和MCGS組態(tài)軟件分別進行調試和監(jiān)控。在STEP7Micro/WIN32編程軟件中編輯程序，編譯全部程序檢查無誤后，運行程序，選擇“程序狀態(tài)監(jiān)控”，根據(jù)檢查實時程序中開關量，數(shù)字量的變化來判定程序的正誤。學習并制作與設計對象相匹配的MCGS組態(tài)界面圖，在仿真與監(jiān)控時，用導線連接西門子S7200硬件與實驗面板上相對應的開關，控制實驗面板上的開關監(jiān)控MCGS組態(tài)界面上燈的變化、曲線變化趨勢等。在實驗室完成這一系列調試仿真步驟，均能實現(xiàn)方案中介紹的基本控制功能。所制作的MCGS組態(tài)界面圖文并茂，能成功地表示出系統(tǒng)的控制變化，還擴展了MCGS組態(tài)軟件相關的用戶權限管理功能。 在設計方案的構思、編寫程序的結構和MCGS組態(tài)監(jiān)控的制作都還存在著很多不足之處。例如在偏航控制模塊中，偏航系統(tǒng)的方案偏簡單，也不嚴謹，檢測次數(shù)為初始的一次，若外界的風向改變，則不能再次改變航向。檢測范圍比較小，只能檢測風向標夾角在145176。215176。的范圍，控制精確度不高，原因是按角度區(qū)間分別定時啟動電動機。變壓器和溫度控制不能完全自動化完成工作。主程序略顯贅長，沒有設計計時器清零的程序。在MCGS組態(tài)軟件仿真過程中，部分模塊的監(jiān)控顯示比較模糊，例如偏航控制中電機運行需要監(jiān)控運行時間，在制作時卻沒把時鐘編制進去，只能看指示燈變化的情況大致估摸運行時間。因為硬件缺乏，沒有冷卻機進行降溫的模擬輸出，所以無法使得室溫下降，從而準確地看出PID溫控效果。在本論文中，從方案的設計、程序的編寫到組態(tài)軟件的實現(xiàn)，都遵循設計者自己所制定的研究原則，最后能較成功地演示風力發(fā)電系統(tǒng)的控制。限于設計者自己的學識水平與動手實踐能力，在論文中還是有很多不足之處，望在以后豐富自己的知識提高自己的動手能力，使得論文中控制方案更加周全和嚴謹。參 考 文 獻[1][J].中國科技產業(yè)，2006：6971.[2][M].北京：中國電力出版社，2007：18.[3][J].電氣時代，2008（3）：1519.[4][D]．內蒙古科技大學，2005.[5][D]．華北電力大學科技學院機械工程系，2011.[6]—偏航控制方法的研究[D].西華大學水利水電工程系，2008.[7][M] .北京:機械工業(yè)出版社,2002.[8][M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.[9][M].北京：人民郵電出版社，2011.[10][M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.[11]程安宇，趙蘭濤，倪紅霞，陳卓， S7200/300[M].北京：人民郵電出版