【正文】 偏航的指令，直到方向偏差消除。偏航角度大小的檢測(cè)通過(guò)安裝在機(jī)艙內(nèi)的角度編碼器實(shí)現(xiàn)。作為角度編碼器失效的后備措施，在由機(jī)艙引入塔架的電纜上安裝有行程開(kāi)關(guān)，電纜纏繞達(dá)到一定程度，行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，控制器檢測(cè)到該信號(hào)會(huì)起動(dòng)相應(yīng)的處理程序。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，如果向一個(gè)方向偏航的角度過(guò)大，將使由機(jī)艙引入塔架的各類電纜發(fā)生纏繞，影響整個(gè)發(fā)電機(jī)組的正常工作。因此當(dāng)偏航角度累計(jì)達(dá)到720176。時(shí)，需要起動(dòng)自動(dòng)解纜控制程序，通過(guò)偏航調(diào)節(jié)使整個(gè)機(jī)艙回轉(zhuǎn)720176。，完成解纜，解纜完成后，發(fā)電機(jī)組再進(jìn)入正常發(fā)電的工作狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)（具體數(shù)值可以設(shè)定），當(dāng)機(jī)艙偏航達(dá)到720度時(shí)也會(huì)起動(dòng)自動(dòng)解纜程序，通過(guò)偏航調(diào)節(jié)使整個(gè)機(jī)艙回轉(zhuǎn)720度，完成解纜，解纜完成后，發(fā)電機(jī)組再進(jìn)入正常發(fā)電的工作狀態(tài)。風(fēng)速對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制、變槳距功率控制、發(fā)電機(jī)并/脫電網(wǎng)和停機(jī)保護(hù)等都有直接作用。因此，準(zhǔn)確測(cè)量實(shí)時(shí)風(fēng)速是風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制中的重要內(nèi)容。風(fēng)速的測(cè)量是通過(guò)風(fēng)速傳感器來(lái)完成的，風(fēng)速傳感器由一個(gè)槽形光電開(kāi)關(guān)、遮光罩和三個(gè)風(fēng)杯組成，光電開(kāi)關(guān)與遮光罩密封在一起，遮光罩與風(fēng)杯通軸安裝。當(dāng)風(fēng)杯受水平風(fēng)力作用而旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)活軸轉(zhuǎn)杯在狹縫光耦中的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出頻率信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)光電隔離后，引入主控制器。對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制主要完成兩個(gè)功能：使風(fēng)輪跟蹤風(fēng)向的變化，利于最大風(fēng)能的捕獲；當(dāng)機(jī)艙內(nèi)的電纜發(fā)生纏繞時(shí)自動(dòng)解纜。初始風(fēng)向風(fēng)向標(biāo)與機(jī)艙夾角大于0，順時(shí)針偏航風(fēng)向標(biāo)與機(jī)艙夾角小于0，逆時(shí)針偏航機(jī)艙方向改變后的風(fēng)向1改變后的風(fēng)向2圖42根據(jù)風(fēng)向標(biāo)選擇偏航方向示意就偏航控制而言，對(duì)響應(yīng)的速度和控制的精度要求并不高，但是對(duì)風(fēng)過(guò)程中，整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是作為一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)的，具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從控制的穩(wěn)定性角度考慮，應(yīng)該設(shè)置足夠大的阻尼。一般在風(fēng)輪的前部或者機(jī)艙一側(cè)，裝有風(fēng)向儀，當(dāng)風(fēng)輪的主軸與風(fēng)向儀指向偏離時(shí)，控制器開(kāi)始計(jì)時(shí)，這種方向偏差達(dá)到一定的時(shí)間后，才認(rèn)為風(fēng)向確實(shí)改變。此時(shí)由控制器發(fā)出順時(shí)針或者逆時(shí)針偏航的指令，根據(jù)風(fēng)向調(diào)整葉輪迎風(fēng)面，直到方向偏差消除，根據(jù)風(fēng)向標(biāo)傳感器信號(hào)選擇偏航方向的方法如42所示。偏航角度大小的檢測(cè)通過(guò)安裝在機(jī)艙內(nèi)的角度編碼器實(shí)現(xiàn)。偏航控制使得風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)風(fēng)輪始終垂直于風(fēng)向，以獲得最大風(fēng)能。然而由于風(fēng)向本身有一定的離散性，因此使風(fēng)向與風(fēng)機(jī)葉輪法線方向的偏差為零既無(wú)必要，也不可能。因此當(dāng)機(jī)艙的偏離角度在可接受范圍以內(nèi)時(shí)，就可結(jié)束偏航。 I/O對(duì)照表表41 偏航系統(tǒng)的具體I/O對(duì)照表輸入代碼地址編號(hào)名稱DI0啟動(dòng)DI1制動(dòng)DI2順時(shí)偏航信號(hào)DI3逆時(shí)偏航信號(hào)DI4手動(dòng)順時(shí)偏航控制DI5手動(dòng)逆時(shí)偏航控制DI6原始位置控制信號(hào)DI7順時(shí)針超過(guò)720176。DI8逆時(shí)針超過(guò)720176。AI1IW0順時(shí)針?lè)较蚱搅?20mAAI2IW2逆時(shí)針?lè)较蚱搅?20mA輸出DO1電機(jī)順時(shí)旋轉(zhuǎn)DO2電機(jī)逆時(shí)旋轉(zhuǎn) 偏航系統(tǒng)基本步驟設(shè)計(jì) 自動(dòng)偏航a. 啟動(dòng)程序1）偏航閘打開(kāi)；2）延遲1s；3）檢查電纜是否纏繞4）選擇偏航方向。5）開(kāi)始偏航。1）通過(guò)偏航閘制動(dòng)；2）解除偏航方向選擇。具體流程如圖43所示是否發(fā)生纏繞？機(jī)艙以對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向？風(fēng)向與機(jī)艙夾角0176。？順時(shí)針偏航逆時(shí)針偏航啟動(dòng)解纜程序停止偏航偏航完成？YYNYNYYYN延遲1S啟動(dòng)N圖43 自動(dòng)偏航 自動(dòng)解纜解纜和扭纜保護(hù): 偏航系統(tǒng)的偏航動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致機(jī)艙和塔架之間的連線電纜發(fā)生紐絞，所以在偏航系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置與方向有關(guān)的計(jì)數(shù)器對(duì)電纜的紐絞程度進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于主動(dòng)偏航系統(tǒng)，檢測(cè)裝置應(yīng)在電纜達(dá)到規(guī)定的紐絞度之前發(fā)解纜信號(hào)。對(duì)于被動(dòng)偏航系統(tǒng)，檢測(cè)裝置應(yīng)該在電纜達(dá)到危險(xiǎn)的紐角度之前禁止機(jī)艙繼續(xù)同向旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行人工解纜。當(dāng)風(fēng)機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行模式，且電纜纏繞超過(guò)720176。，執(zhí)行自動(dòng)解纜程序。1）開(kāi)始解纜2）判斷解纜方向3）到達(dá)初始位置時(shí)停止解纜4）解纜完成自動(dòng)對(duì)風(fēng)圖44偏航控制解纜程序流程 手動(dòng)解纜1）手動(dòng)選擇解纜方向2）開(kāi)始偏航3）到達(dá)位置自動(dòng)停止具體流程如圖45解纜是否完成？順時(shí)解纜纜逆時(shí)解纜纜順時(shí)針解纜？停止解纜YYNNNY手動(dòng)解纜啟動(dòng)圖45手動(dòng)解纜程序 偏航系統(tǒng)具體程序 自動(dòng)偏航程序a）啟動(dòng)程序。b）延時(shí)程序按下啟動(dòng)按鈕后延時(shí)1S。c）將風(fēng)向標(biāo)傳感器輸出的模擬量信號(hào)保存在中間存儲(chǔ)器中。其中順時(shí)針偏航傳感器模擬量保存在MD0中；逆時(shí)針偏航傳感器模擬量保存在MD2中。d）把輸入的模擬量個(gè)變成對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，并與設(shè)定值相比較。e）把比較結(jié)果輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)行自動(dòng)偏航。 自動(dòng)解纜程序當(dāng)順時(shí)針超過(guò)720176。時(shí)，逆時(shí)針解纜開(kāi)始運(yùn)行。解纜運(yùn)行到初始位置時(shí)，停止解纜。當(dāng)逆時(shí)針超過(guò)720176。時(shí)，順時(shí)針解纜開(kāi)始運(yùn)行。解纜運(yùn)行到初始位置時(shí)，停止解纜。逆時(shí)針解纜開(kāi)始順時(shí)針解纜開(kāi)始 手動(dòng)解纜程序開(kāi)啟手動(dòng)解纜，，防止手動(dòng)操作失誤而引起的傷害事故。5 總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文主要從介紹風(fēng)力的資源開(kāi)始，到偏航系統(tǒng)的意義，以及對(duì)PLC、CPU和模擬量模塊的型號(hào)的選型，對(duì)選型依據(jù)做了簡(jiǎn)單的介紹。同時(shí)對(duì)I/O口進(jìn)行了設(shè)定，并且嘗試編程。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我充分體驗(yàn)到完成一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是多么的不容易，從最開(kāi)始的選型、接口的設(shè)定到軟件的調(diào)試，其中遇到了很多困難。在指導(dǎo)老師的幫助下，最終完成了大部分程序的調(diào)試。其實(shí)這次課題令我最高興的地方是我可以學(xué)有所用，以為這次的課題是一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目，雖然我做的是其中的一小部分，但是通過(guò)實(shí)際的編程以及對(duì)S7300的自學(xué)，不僅是對(duì)以前知識(shí)有所復(fù)習(xí)，又是對(duì)自己能力的一大提升，這將對(duì)我以后走進(jìn)工作崗位有很大的幫助！參考文獻(xiàn)[1]中國(guó)能源的發(fā)展與展望[R]. 北京: 中國(guó)計(jì)量出版社，2003.[2]全球氣候變化報(bào)告，應(yīng)對(duì)氣候挑戰(zhàn)[R]. 英國(guó)公共政策研究院、美國(guó)發(fā)展中心、澳大利亞學(xué)院機(jī)構(gòu)聯(lián)合撰寫. 2004.[3]何祚麻，[J].上海電力，2005，(1)[4] 賀德馨. 中國(guó)風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀與展望[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)(特刊)，1999.[5] 韓思亮，2005(1):23~6[6] 林玉清，2003(7):27~28[7] 章衛(wèi)國(guó)，[M] . 西北工業(yè)大學(xué)出版社，1999. 10，2(2) : 77 ~80.[8] 康麗霞，田德，刁明光. 濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)迎風(fēng)及限速自動(dòng)控制系統(tǒng)[J ] . 太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2002 ，4 (2) :217～222 [9] [10] 何平，25(12):50~52[11] 劉曼，李嵐. SIMATIC S72200 CPU22X系列PLC脈寬可調(diào)高速脈沖輸出( PWM)的使用[J]. 江西科學(xué)，2007，4(2) : 206 216.[12] Siemens. S72200 可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)[M]. Siemens，2004，4(2) : 13 ~17.[13] 蘇紹禹. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)[M] . 中國(guó)電力出版社，2003. 01[14] 葉杭冶. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)[M] . 機(jī)械工業(yè)出版社，[15] 潘 峰，康麗霞，董 軍. 基于模糊控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)出力控制［J］. 自動(dòng)化與儀表，2002. 4(2) : 28 ~31.[16] 王樹強(qiáng)，［J］. 沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004. 4(2) : 55 ~61.[17] Siemens. SIMATIC Programming with STEP7 V5. 3 Manual[M ]. Siemens，2004.[18] J. B. Freeman and M. J. Balas. Direct ModelReference AdaptiveControl of Variable Speed HorizontalAxis Wind Turbines［J］. WindEng，1998.致謝大學(xué)四年的生活一晃而過(guò)，已經(jīng)接近尾聲。當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，雖然有一種如釋重負(fù)的感覺(jué)，但是想到即將結(jié)束大學(xué)校園生活，實(shí)在有些舍不得。首先誠(chéng)摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師曹云峰老師，感謝他在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來(lái)對(duì)我進(jìn)行答疑、和課題指導(dǎo)。尤其是在論文的后期，多次面對(duì)面的，仔細(xì)的對(duì)我的論文進(jìn)行審查、修改。還有教過(guò)我的所有老師們，你們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；因?yàn)橛心銈兗?xì)心教導(dǎo)的專業(yè)知識(shí)，才使我能夠順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)還要感謝對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行審核的老師們，從開(kāi)題報(bào)道到中期答辯，你們都給了我很多很好的意見(jiàn)，同時(shí)指出存在的問(wèn)題，這才使我能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而改正論文，是它滿足本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。再次對(duì)你們我表示最誠(chéng)摯的謝意。最后要感謝我的同學(xué)和朋友們，正是有你們的存在，才讓我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活過(guò)的非常的充實(shí)和精彩。同時(shí)祝愿上海電機(jī)學(xué)院有更輝煌的明天。