【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 馮江哲. 兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)的研究[J].華北電力大學(xué)(保定)：機(jī)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(jī)組變槳系統(tǒng)[J]. 上海電機(jī)學(xué)院學(xué) 報(bào),[3] 張雷，鄂春良，李海東. PLC在大型風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電氣應(yīng) 用, [4] 李東東，陳陳. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動態(tài)模型研究[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),[5] 裴興林，程明杰，薛仰全. 妍張俊。另外，系統(tǒng)對于PLC的許多高級指令沒有應(yīng)用到。針對本設(shè)計(jì)中的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中的許多功能還有待于擴(kuò)展、完善。設(shè)計(jì)基于PLC控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電氣控制系統(tǒng)，既能提高其發(fā)電效率，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，又能達(dá)到現(xiàn)代高精度控制要求。并利用S7200仿真軟件對程序進(jìn)行了調(diào)試與仿真，將PLC控制和風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了很好的連接。本設(shè)計(jì)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(jì)，實(shí)現(xiàn)了對部件的電氣控制。S7200仿真軟件的應(yīng)用對本次設(shè)計(jì)有很大的幫助。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)。 發(fā)電機(jī)風(fēng)扇啟動本章主要闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括繪制程序流程圖，編寫控制程序和程序調(diào)試等。 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。 程序啟動 按下停止按鈕SF2，所有程序停止，停機(jī)指示燈亮。首先在S7200仿真軟件中配置設(shè)計(jì)中所用的各種模塊，然后將程序載入，切換到運(yùn)行模式進(jìn)行調(diào)試。 分配存儲區(qū) 配置完成。 配置鍵盤按鈕 TD配置完成，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。 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(jī)風(fēng)扇控制邏輯VW420齒輪箱油溫測量值機(jī)艙風(fēng)扇控制邏輯VW430齒輪箱油位低設(shè)定值機(jī)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(jī)繞組溫度測量值T3T38偏航時間210S控制VW502機(jī)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(jī)加熱時間控制 文本顯示向?qū)? 然后選擇TD400C，單擊下一步。 本設(shè)計(jì)采用TD400C設(shè)計(jì)組態(tài)界面，下面介紹為組態(tài)的設(shè)置過程。組態(tài)包括畫面設(shè)計(jì)、表格設(shè)計(jì)、報(bào)警功能設(shè)計(jì)等。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”。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”。 液壓系統(tǒng)控制流程圖 控制程序設(shè)計(jì)。 齒輪箱系統(tǒng)控制流程圖 發(fā)電機(jī)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。 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)控制流程圖風(fēng)力發(fā)電機(jī)最主要的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)就是發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，所以發(fā)電機(jī)能否正常工作是非常重要的。本設(shè)計(jì)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)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。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(jī)的正常運(yùn)行。啟?？刂浦饕刂屏似较到y(tǒng)、齒輪箱系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及其他一些控制的開啟和停止。對控制系統(tǒng)所用的控制器CPU主機(jī)及其擴(kuò)展模塊、電機(jī)及驅(qū)動器、檢測元件和低壓電器進(jìn)行選型；并對電機(jī)主電路，系統(tǒng)供電電源和人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)。UPS選擇菲尼克斯QUINTDCUPS/24VDC。 系統(tǒng)配電及電源選型 系統(tǒng)配電圖 低壓電器元件明細(xì)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 。 信號電器選型照明燈選用HK(220V/60W),指示燈選用LED指示燈（24v）。設(shè)計(jì)中選用的按鈕NP6MB/Y，額定工作電壓DC24V。根據(jù)負(fù)載類型，選用GSTA00160S00(160A)。 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(jì)，具有一定的瞬時動作性，用于電路的短路保護(hù)盒嚴(yán)重過載保護(hù)。 對于多臺電動機(jī)來說，可按下式計(jì)算 Iz ≥ K(+ΣIer) (32) 式中，~；；ΣIer為其他電動機(jī)的額定電流之和。④ 過電流脫扣器的額定電流Iz大于或等于線路的最大負(fù)載電流。② 熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制負(fù)載（比如電動機(jī)）的額定電流一致。除了能完成接通和分?jǐn)嚯娐吠?，還能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)，也可以用于不頻繁地啟動電動機(jī)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用以下幾種接觸器：DILM3201(400V50Hz) 、DILM3201 RDC24V、DILM1210(690V50Hz)、DILM3201(220V50Hz)。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(hù)功能。 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(yuǎn)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。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。還需要一個5芯的連接電纜。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。C),真實(shí)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(hù),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(rèn)證,具有IP67的保護(hù)等級認(rèn)證。 INT系列風(fēng)速風(fēng)向計(jì)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(jī)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(hù),氣象站和科學(xué)研究等。海德HEDSS增量式編碼器ISC5208特性：軸載荷能力強(qiáng)，工作壽命長；外徑Ф52，止口Ф30，軸徑Ф8，電纜側(cè)出；體積小，重量輕，適用于自動化工控領(lǐng)域；可選脈沖： ≤3600p/r 或依據(jù)用戶要求；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(bǔ)輸出F。RE38RS232/。本設(shè)計(jì)選用的是CR6061通用型油位傳感器，適合常溫常壓下各種燃料油、液壓油的測量，性能指標(biāo)如下：：~5m；：；：~32MPa；：50~250℃；：4~20mA、4~20mA疊加HART通訊、485通訊、CAN總線通訊；：12~28V(DC)。產(chǎn)品核心部件采用先進(jìn)的射頻電容檢測電路，經(jīng)過16位單片機(jī)精確的溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號（一般為4~20mA）。螺紋連接：1/220UNF、M1MM22；外形尺寸：M20Φ2685。采用型號為PTC302的油壓傳感器進(jìn)行供油壓力檢測。在鉑、銅中，鉑的性能最好，采用特殊的結(jié)構(gòu)可以制成標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，它的適用溫度范圍為200~+960℃；銅電阻價(jià)廉并且線性較好，但溫度高了易氧化，故適用于溫度較低50~+150℃的環(huán)境中，目前已逐漸被鉑熱電阻所取代。目前較為廣泛引用過的熱電阻材料是鉑、銅，他們的電阻溫度系數(shù)在3~6103∕℃范圍內(nèi)。在工業(yè)上，它被廣泛用來測量200~+960℃范圍內(nèi)的溫度。主要技術(shù)指標(biāo)：①信號轉(zhuǎn)換器精度等級：；②供電電壓：DC24V（DC5~36V）；③負(fù)載電阻：0~750Ω，建議DC24V時為250Ω；④輸出信號：4~20mA；⑤使用環(huán)境：溫度為40~85℃，濕度＜95％RH；⑥零點(diǎn)及量程可調(diào)。③信號轉(zhuǎn)換器與溫度傳感器一體化安裝，方便用戶使用。 該系列傳感器有如下特點(diǎn)：①二線制傳送，信號轉(zhuǎn)換器供電的兩根導(dǎo)線，同時也傳送輸出信號。 本設(shè)計(jì)選用的熱電偶溫度傳感器為WTCJ系列機(jī)電一體化熱電偶溫度傳感器，型號為WTCJK313HBY和WTCJK322AFY。熱電偶傳感器(Thermocouple Temperature Transducer)是眾多測溫傳感器中，已形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的一種，它能將溫度信號轉(zhuǎn)換成電動勢。它們的結(jié)構(gòu)很簡單，因而能夠抵抗高強(qiáng)度的機(jī)械沖擊與振動。 偏航電機(jī)主電路設(shè)計(jì) 為偏航電機(jī)主電路圖。 380V/5KW(帶插頭)， 控溫范圍：0~300℃。特點(diǎn)是功率大、升溫快、安全、方便，桶外加熱，增加了保溫層，3040％，適用于油脂、瀝青、重油、油漆、石蠟制品、凡士林等低凝固點(diǎn)的流體，氣候寒冷時，解決了抽吸排放的困難。齒輪箱油泵加熱器、液壓油加熱器選用手提式化油管220V3KW 。規(guī)格型號：1380X1380X350MM；尺寸: 長1380高1380寬35公分；風(fēng)葉直徑（mm): 1270mm；葉輪轉(zhuǎn)速（r/min): 450（每秒450轉(zhuǎn)）；實(shí)測風(fēng)壓(m3/h):44500；聲壓級（dB（A））：《62；電動功率（kw):；額定電壓：三相380V[23]。此水泵有以下優(yōu)點(diǎn)：單級單吸立式管道離心泵為立式結(jié)構(gòu)，進(jìn)出口口徑相同，且位于同一中心線上，可象閥門一樣安裝于管路之中，外形緊湊美觀，占地面積小，建筑投入低，如加上防護(hù)罩則可置于戶外使用；葉輪直接安裝在電機(jī)的加長軸上，軸向尺寸短，結(jié)構(gòu)緊湊，泵與電機(jī)軸承配置合理，能有效地平衡泵運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的徑向和軸向負(fù)荷，從而保證了泵的運(yùn)行平穩(wěn)，振動小、噪音低；軸封采用機(jī)械密封或機(jī)械密封組合，采用進(jìn)口鈦合金密封環(huán)、中型耐高溫機(jī)械密封和采用硬合金材質(zhì)，耐磨密封，能有效地延長機(jī)械密封的使用壽命。參數(shù)為：額定功率3千瓦，；；轉(zhuǎn)速2800轉(zhuǎn)/分；；；。參數(shù)為：，；；轉(zhuǎn)速290轉(zhuǎn)/分；；；。畢捷偏航用制動電機(jī)適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航齒輪箱，該系列電機(jī)具以下特點(diǎn)：運(yùn)行環(huán)境溫度為40℃到55℃，相對濕度100%；可在含鹽和細(xì)沙的空氣中運(yùn)行；電機(jī)帶有失電制動器；，可根據(jù)客戶的要求設(shè)計(jì)；電機(jī)可帶家熱帶（可選）和熱保護(hù)元件（可選）；具有設(shè)計(jì)壽命長，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)；獲得CSA認(rèn)證和CE認(rèn)證，具有出口到北美，歐洲的資格。 EM235模擬量輸入∕。輸出電壓的數(shù)字量范圍為32000~+32000，輸出電流的范圍是0~+32000。10V，電流輸出為0~20mA。 輸出特性 模擬量輸出點(diǎn)數(shù)為1，現(xiàn)場側(cè)到邏輯線路無隔離。輸入電流范圍：0~20mA。輸入電壓范圍：單極性為0~10V，0~5V，0~1V，0~500mV，0~50mV，雙極性為177。 輸入特性 雙極性的全量程數(shù)字量范圍為32000~+32000，單極性的全量程數(shù)字量范圍為0~32000。EM235具有4路模擬量輸入，1路模擬量輸出。這種模塊能在19181。 。 數(shù)字量范圍為27648~+27648。 外接導(dǎo)線到傳感器最長為100m。其輸入范圍為TC類型（選擇一種）S，T，R，E，N，K，J；電壓范圍為80mV~80mV；；轉(zhuǎn)換的數(shù)值為15位加符號。共模輸入（輸入通道到輸入通道）為120V（AC）。SF故障指示燈：ON=模塊故障，SF閃爍=輸入信號故障，OFF=無故障。L+~（DC）。所有連接到該模塊的熱電偶都必須是同一類型的。EM231熱電偶擴(kuò)展模塊為S7200系列提供了與7種熱電偶類型J，K，E，N，S，T和R相連接的隔離接口，同時也可以使S7200連接低電平模擬信號，其測量范圍為80~80mV[20]。每組最大電流為8A，負(fù)載為燈時最大為30W（DC）∕200W（AC）。 (2) 輸出組數(shù)為四組，16路輸出可同時接通。 (4) 連接電纜長度最長為300m（非屏蔽電纜）和500M（屏蔽電纜）。采用組隔離輸入方式，每組8點(diǎn)。 (2) 輸入標(biāo)稱值為24V（DC）/4mA，邏輯1信號最小為15V（DC）/，邏輯0信號最大為5V（DC）/1mA。 數(shù)字量輸入∕輸出擴(kuò)展模塊EM223 本設(shè)計(jì)選用的數(shù)字量I/O混合模塊EM223為16輸入∕16輸出，輸出類型為繼電器、干觸點(diǎn)。 電能消耗：