【正文】 型式舉例:基本型號ISC5208，電纜側(cè)出G，輸出脈沖數(shù)1000 p/r，Tz =1/4T，電源電壓DC12V，互相補輸出F。、風(fēng)速儀選型 風(fēng)向傳感器選擇kriwan INT 30H，風(fēng)速儀選擇風(fēng)速計INT 10。 INT系列風(fēng)速風(fēng)向計用來測量和監(jiān)控風(fēng)力和風(fēng)向的儀器 例如用在監(jiān)控起重機的安裝,風(fēng)力發(fā)電場,測風(fēng)塔,滑雪,空中索道,建筑管系統(tǒng),盲人保護,氣象站和科學(xué)研究等。該系列產(chǎn)品屬全金屬設(shè)計(鋁)),小巧美觀,寬溫度范圍(40...70176。C),真實的偏差指示,沒有“線性錯誤“,在抗沖擊和振動上標(biāo)準(zhǔn)高(寬帶噪聲), 100%無需維護,旋轉(zhuǎn)葉片在高風(fēng)速時不變形,防沙塵防海水腐蝕,低啟動風(fēng)速( m/s),抗高頻電磁干擾( ENV 50140 Teil 3, E=100V/m, 30...1000MHz),UL,CSA,CE國際認證,具有IP67的保護等級認證。 KRIWAN葉片風(fēng)速計是防暴風(fēng)雨雪設(shè)計的 這樣它可以在所有應(yīng)用中都免于維護。這套裝置中有一個自我控制的低壓加熱器（配合熱轉(zhuǎn)換器配件52N1200）具有自加熱功能,直接提供給一個測量裝置或者一個記錄裝置。或者直接作為輸入電壓供給整流放大器。還需要一個5芯的連接電纜。 KRIWAN風(fēng)向傳感器用來測量144種風(fēng)向。一個用來防止結(jié)冰的自調(diào)節(jié)PTC一加熱裝置和電阻器彼此連接在傳感器的端口和外罩之間用來防止靜電放電、信號通過光電方式產(chǎn)生。 一個內(nèi)置的電路回路把光信號進行解碼變成一個與極性無關(guān)的兩路信號。 低壓電器選型 接觸器選型 接觸器是一種適用于在低壓配電系統(tǒng)中遠距離控制、頻繁操作交直流主回路及大容量控制電路的自動控制開關(guān)電器。接觸器具有強大的執(zhí)行機構(gòu)、大容量的主觸頭及迅速熄滅電弧的能力。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，能根據(jù)檢測元件所給出的動作信號，迅速、可靠地切斷電源，并有低壓釋放保護功能。與保護電器組合可構(gòu)成各種電磁啟動器，用于電動機的控制及保護。 根據(jù)設(shè)計要求選用以下幾種接觸器：DILM3201(400V50Hz) 、DILM3201 RDC24V、DILM1210(690V50Hz)、DILM3201(220V50Hz)。 斷路器選型 低壓斷路器也稱作自動開關(guān)或空氣開關(guān)，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(tǒng)中非常重要的開關(guān)電器和保護電器，它集控制和多種保護功能于一身。除了能完成接通和分斷電路外，還能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，也可以用于不頻繁地啟動電動機。 低壓斷路器的選擇要滿足如下幾點：① 額定電流和額定電壓應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。② 熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制負載（比如電動機）的額定電流一致。③ 欠電壓脫扣器的額定電壓應(yīng)等于線路的額定電壓。④ 過電流脫扣器的額定電流Iz大于或等于線路的最大負載電流。對于單臺電動機來說，可按下式計算 Iz ≥ kIq (31) 式中，k為安全系數(shù)，~；Iq為電動機的啟動電流。 對于多臺電動機來說，可按下式計算 Iz ≥ K(+ΣIer) (32) 式中，~；；ΣIer為其他電動機的額定電流之和。 根據(jù)選型原則，選用NZMB1A160斷路器。 熔斷器選型 熔斷器基于電流熱效應(yīng)原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理設(shè)計，具有一定的瞬時動作性，用于電路的短路保護盒嚴重過載保護。熔斷器的選擇包括熔斷器類型的選擇和熔體額定電流的選擇兩部分。根據(jù)負載類型，選用GSTA00160S00(160A)。 主令電器選型 控制按鈕簡稱按鈕，是一種結(jié)構(gòu)簡單且使用廣泛的手動電器，在控制電路中用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器等。設(shè)計中選用的按鈕NP6MB/Y，額定工作電壓DC24V。行程開關(guān)選用LXZ103Z/W。 信號電器選型照明燈選用HK(220V/60W),指示燈選用LED指示燈（24v）。 系統(tǒng)配電及電源選型 系統(tǒng)配電圖 低壓電器元件明細表名稱文字符號型號數(shù)量（個）按鈕SF1SF11NP6MB/Y11限位開關(guān)BG1BG4LXZ1032/W4指示燈PG1PG6LED6溫度傳感器BWTCJK313HBY2WTCJK322AFY2轉(zhuǎn)速傳感器BRE38KS2321壓力傳感器BPTC3022液位傳感器BCR60612位置傳感器BRS48538061風(fēng)向標(biāo)BKRIWAN INT 30H2風(fēng)速儀BKRIWAN INT102熔斷器FAGSTA00160S001接觸器QADILM320120斷路器QANZMB118 。系統(tǒng)由塔外箱變690V/50HZ供電，經(jīng)過干式變壓器變?yōu)?00V，通過UPS轉(zhuǎn)換為DC24V給PLC供電，為了保護電源，此系統(tǒng)配有防雷措施。UPS選擇菲尼克斯QUINTDCUPS/24VDC。 本章主要進行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。對控制系統(tǒng)所用的控制器CPU主機及其擴展模塊、電機及驅(qū)動器、檢測元件和低壓電器進行選型；并對電機主電路，系統(tǒng)供電電源和人機界面進行設(shè)計。第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 程序流程圖的設(shè)計 啟?？刂屏鞒虉D啟?？刂屏鞒虉D是整個控制系統(tǒng)的開關(guān)，也是程序最主要的部分。啟停控制主要控制了偏航系統(tǒng)、齒輪箱系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)以及其他一些控制的開啟和停止。 啟?？刂屏鞒虉D 偏航解纜控制流程圖 偏航解纜是本設(shè)計最主要的控制之一，也是風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。其中包括對風(fēng)偏航，自動解纜等操作，風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀也有備用傳感器，在數(shù)據(jù)采集時只選用其中的一個，如果發(fā)現(xiàn)故障，可以立刻啟用備用傳感器，以保證風(fēng)機的正常運行。 偏航解纜控制流程圖 齒輪箱系統(tǒng)控制流程圖齒輪箱在風(fēng)力發(fā)電機葉片到發(fā)電機起到傳輸?shù)淖饔?，所以齒輪箱能否正常工作也就決定了風(fēng)力發(fā)電機能否完成由風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)換。本設(shè)計對風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱系統(tǒng)的控制包含了對溫度的控制和油量的控制，輸出對象有齒輪箱水泵、空冷風(fēng)扇、齒輪箱油泵、齒輪箱加熱器、油泵加熱器。通過對這些設(shè)備的控制使齒輪箱達到正常的工作條件，保證齒輪箱系統(tǒng)的正常工作。 發(fā)電機系統(tǒng)控制流程圖風(fēng)力發(fā)電機最主要的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)就是發(fā)電機系統(tǒng)，所以發(fā)電機能否正常工作是非常重要的。本設(shè)計對發(fā)電機的控制主要有繞組的溫度控制。 齒輪箱系統(tǒng)控制流程圖 發(fā)電機控制流程圖 液壓系統(tǒng)控制流程圖液壓系統(tǒng)主要是為高速軸剎車和偏航剎車提供壓力。本設(shè)計中對液壓系統(tǒng)的控制主要保證系統(tǒng)有充足的壓力，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時停機維護。 液壓系統(tǒng)控制流程圖 控制程序設(shè)計。 組態(tài)界面設(shè)計“組態(tài)(Configure)”的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機程序，也就是所謂的“組態(tài)”。它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”。謂的“組態(tài)”。它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”?！氨O(jiān)控（Supervisory Control）”，即“監(jiān)視和控制”，是指通過計算機信號對自動化設(shè)備或過程進行監(jiān)視、控制和管理。組態(tài)包括畫面設(shè)計、表格設(shè)計、報警功能設(shè)計等。各種畫面和表格中設(shè)置有PLC控制系統(tǒng)中所需要設(shè)定的輸入?yún)?shù)、操作元素、也有要實時顯示的輸出參數(shù)。 本設(shè)計采用TD400C設(shè)計組態(tài)界面，下面介紹為組態(tài)的設(shè)置過程。首先打開文本顯示向?qū)А?內(nèi)部軟元件表器件地址功能器件地址功能VW200風(fēng)向測量值VW616VW618液壓油位設(shè)定值VW204風(fēng)速測量值啟動控制邏輯VW208偏航位置測量值停止控制邏輯VW300風(fēng)速設(shè)定值解纜控制邏輯VW304解纜位置測量值齒輪箱加熱控制邏輯VW400齒輪箱油溫測量值、空冷風(fēng)扇控制邏輯VW402齒輪箱壓力測量值、齒輪箱油泵控制邏輯VW404齒輪箱油位測量值發(fā)電機風(fēng)扇控制邏輯VW420齒輪箱油溫測量值機艙風(fēng)扇控制邏輯VW430齒輪箱油位低設(shè)定值機艙加熱器控制邏輯VW432齒輪箱有位高設(shè)定值液壓油加熱器控制邏輯VW440齒輪箱壓力設(shè)定值液壓油液位控制邏輯VW500發(fā)電機繞組溫度測量值T3T38偏航時間210S控制VW502機艙溫度測定值T3T40偏航時間250S控制VW600液壓油溫測定值T41齒輪箱加熱時間控制VW602液壓壓力測定值T42齒輪箱空冷風(fēng)扇時間控制VW604液壓油位測定值T43齒輪箱油泵時間控制VW610VW614液壓油溫設(shè)定值T44發(fā)電機加熱時間控制 文本顯示向?qū)? 然后選擇TD400C，單擊下一步。 選擇TD型號和版本 配置標(biāo)準(zhǔn)菜單和更新速率，單擊下一步。 標(biāo)準(zhǔn)菜單和更新速率 選擇語言，單擊下一步。 選擇語言 配置鍵盤按鍵，單擊下一步。 配置鍵盤按鈕 TD配置完成，單擊下一步。 TD配置完成 配置分配存儲區(qū)，單擊下一步。 分配存儲區(qū) 配置完成。 配置完成 程序調(diào)試 用STEP7Micro/WIN ，編譯導(dǎo)出，用S7200仿真軟件進行仿真模擬。首先在S7200仿真軟件中配置設(shè)計中所用的各種模塊，然后將程序載入，切換到運行模式進行調(diào)試。按下啟動按鈕SF1，所有程序得電，啟動指示燈亮，運行指示燈亮，偏航軟起和偏航減速器啟動。 程序啟動 按下停止按鈕SF2，所有程序停止，停機指示燈亮。 程序停止 當(dāng)風(fēng)速大于9m/s時，偏航對風(fēng)出現(xiàn)偏差，延時210s風(fēng)機偏航。 偏航對風(fēng) 當(dāng)齒輪箱溫度小于5℃時，齒輪箱及油泵加熱啟動。 齒輪箱及油泵加熱 當(dāng)繞組溫度大于80℃時候，發(fā)電機風(fēng)扇啟動。 發(fā)電機風(fēng)扇啟動本章主要闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括繪制程序流程圖，編寫控制程序和程序調(diào)試等。軟件設(shè)計是設(shè)計整個系統(tǒng)很重要的環(huán)節(jié)，檢驗是否能滿足控制要求。根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定程序的基本結(jié)構(gòu)，畫出程序流程圖，是編程的主要依據(jù)。在程序編寫方面，系統(tǒng)程序是根據(jù)以往的PLC課程設(shè)計經(jīng)驗編寫而成，通過模擬調(diào)試，達到了較好的效果。S7200仿真軟件的應(yīng)用對本次設(shè)計有很大的幫助。結(jié)束語基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計完畢，通過對該系統(tǒng)的調(diào)試與仿真，其功能基本達到要求。本設(shè)計以PLC為核心，完成了風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，實現(xiàn)了對部件的電氣控制。其中主要包括發(fā)電機電路、偏航電路、變漿距電路的設(shè)計，電動機及低壓電器型號的選取，I/O地址分配，程序流程圖的繪制，PLC程序編寫及電氣原理圖的繪制。并利用S7200仿真軟件對程序進行了調(diào)試與仿真，將PLC控制和風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)進行了很好的連接。PLC是在繼電器和接觸器控制和計算機控制基礎(chǔ)上開發(fā)的工業(yè)自動控制裝置，是計算機技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的一種應(yīng)用技術(shù)，它產(chǎn)生的時間不長，但從其發(fā)展趨勢和在工業(yè)控制中所占比例的不斷上升可以看出，其發(fā)展前景是不可估量的。設(shè)計基于PLC控制的風(fēng)力發(fā)電機電氣控制系統(tǒng)，既能提高其發(fā)電效率，增強系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，又能達到現(xiàn)代高精度控制要求。但隨著科技的不斷進步，PLC的種類日益繁多，功能也逐漸增強，在實際應(yīng)用中一定要根據(jù)實際情況對系統(tǒng)做出適當(dāng)調(diào)整，以便設(shè)計出滿足要求的控制系統(tǒng)。針對本設(shè)計中的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，設(shè)計中的許多功能還有待于擴展、完善。例如沒有對偏航電機對完風(fēng)后的問題進行研究。另外，系統(tǒng)對于PLC的許多高級指令沒有應(yīng)用到。以上問題有待于今后進一步研究解決。參考文獻[1] 馮江哲. 兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組控制技術(shù)的研究[J].華北電力大學(xué)(保定)：機械電子工程,2008[2] 錢江海，謝源，焦斌. 基于PLC的風(fēng)力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)[J]. 上海電機學(xué)院學(xué) 報,[3] 張雷，鄂春良，李海東. 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