1、风力发电机组PLC系统 电气控制系统是风力发电机控制系统的核心技术之一，是风机安全可靠运行以及实现最佳运行的保证。 风力发电机组配备的电控系统以可编程逻辑控制器（简称PLC）为核心，在风力发电机组的控制电路中电控系统是由PLC控制器及相应的扩展模块所构成。 风电机组的控制系统不仅要监测各电网参数、风况和机组运行参数，对机组进行并脱网控制，以确保机组运行的安全性和可靠性，还要根据风况的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率与发电质量。一 风力发电机组PLC系统简介风力发电机组控制结构图 变频器塔架基部的Bachmann主控制器现场监控PC低压配电柜机舱内的PLC控制从站轮毂内的变桨主控制
2、箱叶片变桨控制箱1叶片变桨控制箱2叶片变桨控制箱3GCANBUS数据通讯Fastbus光纤通讯RS422串行通讯轮毂内转子动力电缆RS422串行通讯以太网接口RJ45变压器及开关设备690V, 50Hz10kV，50Hz定子接入电网TCP/IP协议，与SCADA系统网络相连塔筒基部DFM1500kW信号线机舱内 PLC主控制器 PLC主控制器是风机运行控制的大脑，其内置的程序决定了控制系统的响应。 人机界面(Human Machine Interface，简称HMI) 现场监控电脑用于保存风机的运行数据、操作记录以及故障记录。监控PC内装基于WINDOWS的SCADA（supervisory
3、control and data acquisition）远程监视控制系统，用于风机的运行、维护与就地启停控制，而且可以该系统修改风机的运行参数。 配电控制保护模块 配电控制保护模块由电源系统（包括UPS）、低压继电器、断路器、保护开关、发电机保护装置等组成。地面中心控制系统（塔筒柜+变流器柜）机舱PLC控制从站 机舱内的控制从站通过fastbus光纤通讯与塔筒基部的主控制器相连，并将主控制器的指令通过滑环传送到轮毂内的变桨控制器。该控制从站用于处理机舱内的各种传感器信号以及接受各种执行机构的反馈信号，并控制各种执行机构，如液压马达、机舱内的加热、冷却系统、偏航马达等。机舱控制系统（机舱控制柜
4、）变桨控制系统(变桨控制柜）变桨PLC控制从站 变桨系统是风机的主刹车系统。变桨控制器位于轮毂内，包括三个叶片变桨控制箱和一个主变桨控制箱，三个叶片的桨距角可以独立进行控制。每个叶片变桨控制箱包含用于驱动控制直流变桨电机的功率电子器件，实现变桨电机的速度与转向控制。以及用于在失电情况下实现紧急变桨刹车的备用蓄电池组。 可编程控制器可编程控制器(PLC)(PLC)是在继电控制技术基础上发展起来的一门是在继电控制技术基础上发展起来的一门技术，后被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制技术。技术，后被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制技术。 继电接触控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等
5、优点，继电接触控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中广泛应用。但这类控制装置体积大，耗电较多，功在工业生产中广泛应用。但这类控制装置体积大，耗电较多，功能少，特别是靠硬件连接构成系统，接线复杂，通用性和灵活性能少，特别是靠硬件连接构成系统，接线复杂，通用性和灵活性较差。较差。 可编程控制器的起源于可编程控制器的起源于6060年代，美国通用汽车公司为了适应年代，美国通用汽车公司为了适应汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要求，为此设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电接求，为此设想：把计算机的功能
6、完善、通用灵活等优点和继电接触控制简单易懂等优点结合起来，从而提供了继电器控制系统无触控制简单易懂等优点结合起来，从而提供了继电器控制系统无法比拟的灵活性。并要求把计算机的编程方法和程序输入方法加法比拟的灵活性。并要求把计算机的编程方法和程序输入方法加以简化，使得不熟悉计算机的人也能方便使用。以简化，使得不熟悉计算机的人也能方便使用。 由于这一时期它主要是代替继电器系统完成顺序控制，逻由于这一时期它主要是代替继电器系统完成顺序控制，逻辑运算，计时、计数、故称为可编程逻辑控制器辑运算，计时、计数、故称为可编程逻辑控制器 简称简称PLCPLC（Programmable Logical Contro
7、llerProgrammable Logical Controller）。）。 进入进入8080年代，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编年代，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，它具程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，它具有数据运算、传送与处理功能和可以进行模拟量控制、位置控有数据运算、传送与处理功能和可以进行模拟量控制、位置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制器（统，因此将其称为可编程控制器（Programmable Con
8、trollerProgrammable Controller）简称简称PC ,PC ,但为了与个人电脑但为了与个人电脑PCPC相区别，仍将其称为相区别，仍将其称为PLCPLC。 各种各种PLC的具体结构虽然多种多样，但其结的具体结构虽然多种多样，但其结构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心的电子电气系统。的电子电气系统。PLC各种功能的实现，不仅基各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。 PLC内部主要由主机、输入内部主要由主机、输入 /输出接口、电源、输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部
9、设备接口等几部分组成。编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器触点继电器触点各种开关各种开关传感器传感器CPUROM、RAM电源部件电源部件输输出出接接口口输输入入接接口口外设接口外设接口照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构采用光电采用光电隔离装置隔离装置继电器、可控硅、继电器、可控硅、晶体管电路晶体管电路编程器编程器打印机打印机计算机计算机 CPU 系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。
10、固定，用户不能更改。有两类：一类是系统程序存储器，有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器另一类是用户程序及数据存储器 I/O扩展接口用于将扩充外部输入扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。展单元与基本单元（即主机）联接在一起。 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。外部设备与主机相连。I.I.用于逻辑控制用于逻辑控制 这是这是PLCPLC的基本功能，也是最广泛的应用，如机车的基本功能，也是最广泛的应用，如机车的电气控制、包装机械的控制、电梯的控制等。的电气控制、
11、包装机械的控制、电梯的控制等。II.II.用于模拟量的控制用于模拟量的控制 PLC PLC通过模拟量通过模拟量I/OI/O模块，实现模数转换，并对模拟模块，实现模数转换，并对模拟量进行控制。如闭环系统的过程控制、位置控制和速度量进行控制。如闭环系统的过程控制、位置控制和速度控制。控制。III.III.用于工业机器人的控制用于工业机器人的控制 PLC PLC作为一种工业控制器，适用于工业机器人。如作为一种工业控制器，适用于工业机器人。如自动生产线上有多个自由度的机器人控制。自动生产线上有多个自由度的机器人控制。2.1.2 PLC的主要功能和特点：的主要功能和特点：I I 可靠性高，抗干扰能力强。
12、由于采用大规模集成电路和可靠性高，抗干扰能力强。由于采用大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件的设计和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠性。应恶劣的工作环境，具有很高的可靠性。可编程控制器的主要技术性能指标可编程控制器的主要技术性能指标 用来衡量用来衡量PLC所能存储用户程序的多少。所能存储用户程序的多少。 指扫描指扫描1000步用户程序所需的时间，以步用户程序所需的时间，以ms/千步为千步为单位。单位。 指指PLC具有的基本指
13、令和高级指令的种类和数量。具有的基本指令和高级指令的种类和数量。种类数量越多，软件功能越强。种类数量越多，软件功能越强。 编程元件指：输入继电器、输出继电器、辅助编程元件指：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用继电器、定时器、计数器、通用“字字”寄存器、数寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。其种类和数量是衡据寄存器及特殊功能继电器等。其种类和数量是衡量量PLC的一个指标。的一个指标。 输入继电器输入继电器 输出继电器输出继电器 辅助继电器辅助继电器 定时器定时器 计数器计数器 通用通用“字字”寄存寄存器器 XYRTCWR 同其它电脑装置一样，同其它电脑装置一样，PLC的操
14、作是依其程序的操作是依其程序操作进行的，而程序是用程序语言表达的，并且表操作进行的，而程序是用程序语言表达的，并且表达的方式多种多样，不同的生产厂家，不同的机种，达的方式多种多样，不同的生产厂家，不同的机种，采用的表达方式不同，但基本上可归纳为：采用的表达方式不同，但基本上可归纳为：目前常用目前常用 是在继电控制系统电气原理图基础上开发出是在继电控制系统电气原理图基础上开发出来的一种图形语言。它继承了继电器接点、线圈、来的一种图形语言。它继承了继电器接点、线圈、串联、并联等术语和类似的图形符号，具有形象、串联、并联等术语和类似的图形符号，具有形象、直观、实用的特点，不需学习计算机专业知识，直观
15、、实用的特点，不需学习计算机专业知识，电气技术人员使用最方便。电气技术人员使用最方便。3M.SB0 220VPLC常闭接点常闭接点 Y0 X0 X1注意：这些接点或线圈并不是真实的物理继电器接点或线注意：这些接点或线圈并不是真实的物理继电器接点或线圈，而是在软件编程中使用的编程元件，每个编程元件与圈，而是在软件编程中使用的编程元件，每个编程元件与存储器中的一个存储单元相对应，该存储单元为存储器中的一个存储单元相对应，该存储单元为“1”则表则表示梯形图中常开闭合示梯形图中常开闭合, 常闭断开，线圈通电。常闭断开，线圈通电。 Y0常开接点常开接点梯形图和助记符语言是梯形图和助记符语言是PLC中最常
16、用的编程语中最常用的编程语言，学习中应注意以下概念：言，学习中应注意以下概念：(1)梯形图中的继电器并不一定是物理继电器，而梯形图中的继电器并不一定是物理继电器，而是是PLC存储器的一个存储单元，当写入该单元的存储器的一个存储单元，当写入该单元的逻辑状态为逻辑状态为“1”时，表示继电器线圈通电，其动时，表示继电器线圈通电，其动合触点闭合，动断触头断开。合触点闭合，动断触头断开。(2)梯形图中流过的电流不是物理电流，而是概念梯形图中流过的电流不是物理电流，而是概念电流，是程序执行的形象表示方式。电流，是程序执行的形象表示方式。(3)梯形图中的继电器接点在编写用户程序时（即作梯形图中的继电器接点在
17、编写用户程序时（即作为逻辑接点）可根据需要在梯形图中反复使用，没为逻辑接点）可根据需要在梯形图中反复使用，没有数量限制，既可用常开也可用常闭。有数量限制，既可用常开也可用常闭。(5)只有只有PLC中的物理继电器才能驱动实际负载，其它中的物理继电器才能驱动实际负载，其它继电器只能作为一种逻辑来使用，故称为继电器只能作为一种逻辑来使用，故称为“软继电软继电器器”。(4)输入继电器用于接收外部输入信号，它不能由输入继电器用于接收外部输入信号，它不能由PLC内部其它继电器的触头来驱动。内部其它继电器的触头来驱动。 这种编程语言与汇编语言类似，不同的厂家其语这种编程语言与汇编语言类似，不同的厂家其语句表
18、有所不同，以下为上述电机起、停控制进行编句表有所不同，以下为上述电机起、停控制进行编程（即将梯形图转换成语句表语言）。程（即将梯形图转换成语句表语言）。LD X0OR Y0ANI X1OT Y0注意：按梯形图注意：按梯形图从左到右，从上从左到右，从上到下的顺序编程。到下的顺序编程。（1）PLC编程元件的触点在编程过程中可以无限次编程元件的触点在编程过程中可以无限次使用，每个继电器的线圈在梯形图中只能出现一次，使用，每个继电器的线圈在梯形图中只能出现一次，它的触点可以使用无数次。它的触点可以使用无数次。（2）梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止）梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止于右母线。
19、线圈总是处于最右边，且不能直接与于右母线。线圈总是处于最右边，且不能直接与左边母线相连。左边母线相连。 （3）编制梯形图时，应尽量做到）编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左上重下轻、左重右轻重右轻”。 不合理不合理合理合理 （4）两个或两个以上的线圈可以并联，但不可以）两个或两个以上的线圈可以并联，但不可以串联。串联。 X0 X0 Y1 (ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0（5）用电路变换简化程序）用电路变换简化程序(减少指令的条数）减少指令的条数）（6）逻辑关系应尽量清楚）逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4
20、X6X8X7Y0X9(ED)X5 X6X2X2（8）避免出现无法编程的梯形图）避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5(9)程序以程序以END指令结束，程序的执行是从第一指令结束，程序的执行是从第一个地址到个地址到END指令结束，在调试的时候，可以指令结束，在调试的时候，可以利用这个特点将程序分成若干个块，进行分块利用这个特点将程序分成若干个块，进行分块调试，直至程序全部调试成功。调试，直至程序全部调试成功。u确定确定I/O点数及分配点数及分配u编制梯形图和指令语句表编制梯形图和指令语句表u数据类型数据类型 。S7-300/4
21、00 PLC 的数据类型有三种：的数据类型有三种：基本数据类型基本数据类型 ；复合数据类型；复合数据类型 ；参数类型；参数类型 。u存储器区域及功能存储器区域及功能 。 S7-300/400 PLC 的存储器的存储器区域包括：输入映像寄存器区（区域包括：输入映像寄存器区（I）；输出映像寄）；输出映像寄存器区（存器区（Q）；位存储器（）；位存储器（M）；外设）；外设I/O区区（PI/PQ）；定时器（）；定时器（T）存储区）存储区 ；计数器（；计数器（C）存储区存储区 ；数据块（；数据块（DB）；背景数据块（）；背景数据块（DI）；）；本地数据（本地数据（L）。）。 u寻址方式。操作数是指令操作或
22、运算的对象，指寻址方式。操作数是指令操作或运算的对象，指令取得操作数的方式称为寻址方式，令取得操作数的方式称为寻址方式，PLC有有4种种寻址方式：立即寻址、直接寻址、存储器间接寻寻址方式：立即寻址、直接寻址、存储器间接寻址、寄存器间接寻址。址、寄存器间接寻址。u状态字寄存器如下图所示：状态字寄存器如下图所示：LD 起始指令起始指令LDI 起始反指令起始反指令OT 输出指令输出指令指指 令令可使用的编程元件可使用的编程元件X Y R T CX Y R T CY R T C功能：读入指定常开接点（功能：读入指定常开接点（X1）的）的ON/OFF信息。信息。在每一条逻辑线或一个程序段的开始都要使用在
23、每一条逻辑线或一个程序段的开始都要使用LD指令或指令或LDI指令。指令。LD X1LDI X1功能：读入指定常闭接点（功能：读入指定常闭接点（X1）的）的ON/OFF信息。信息。X1 X1 功能：将逻辑运算结果去驱动一个指定的线圈，输出功能：将逻辑运算结果去驱动一个指定的线圈，输出指令可并列使用。指令可并列使用。OT指令不能用于输入继电器指令不能用于输入继电器X，也，也不能直接用于左母线。不能直接用于左母线。OT Y1Y1 例：当输入接点例：当输入接点X0 ON时，使输出继电器时，使输出继电器Y0、Y1动作，当接点动作，当接点X1 OFF时，使继电器时，使继电器Y2动作。动作。 LD X0OT
24、 Y0OT Y1LDI X1OT Y2 Y0 X0 Y2 X1Y1AN X1功能：该指令是触点串联连接指令。用于单个动合功能：该指令是触点串联连接指令。用于单个动合触点的串联，即完成逻辑触点的串联，即完成逻辑“与与” 运算。运算。X1X AN 与与ANI 与非与非OR 或或指指 令令可使用区域可使用区域X Y R T CORI 或非或非X Y R T C LD R0 AN R1 AN R2 OT Y3 R0R1R2Y3 R1 R0 R2Y3ANI X1该指令是接点串联连接指令。用于单个动断该指令是接点串联连接指令。用于单个动断触点的串联，即完成逻辑触点的串联，即完成逻辑“与非与非” 运算。运算
25、。 X1X例：当输入条件例：当输入条件R0为为ON，R1和和R2为为OFF时时Y3被输出程序。被输出程序。 R1 R0 R2 Y3例：当输入条件例：当输入条件R0为为ON，R1和和R2为为OFF时时Y3被输出程序。被输出程序。R0R1R2Y3 LD R0 ANI R1 ANI R2 OT Y3 R1 R0 R2 Y3例：当输入条件例：当输入条件R0或或R1或或R2为为ON时时Y3被输出程被输出程序。序。OR X1功能：功能：该指令是接点并联连接指令。用于单个动合该指令是接点并联连接指令。用于单个动合触点的并联，完成逻辑触点的并联，完成逻辑“或或”运算。运算。 X1X LD R0 OR R1 O
26、R R3 OT Y3 时序图时序图R0R1R2Y3 R1 R0 R2 Y3例：当输入条件例：当输入条件R0为为ON，或，或R1或或R2为为OFF时时Y3被输出程序。被输出程序。ORI X1功能：功能：该指令是接点并联连接指令。用于单个动断该指令是接点并联连接指令。用于单个动断触点的并联，完成逻辑触点的并联，完成逻辑“或非或非”运算。运算。 X1X LD R0 ORI R1 ORI R2 OT Y3 R0R1R2Y3 R1 R0 R2 Y3SB0SB1SB2KMFKMRPLCX0X1X2COM.COMY0Y1.LD X1OR Y0ANI X0ANI Y1OT Y0LD X2ANI X0ANI Y
27、0OT Y1OR Y1Y0 X1 X0Y1 Y1 X2 X0Y0 Y1 Y0 X0X1X2X3Y0指令块指令块1指令块指令块2指令块指令块1指令块指令块2 X0X1X2X3Y0SET 功能：当输入条件变为功能：当输入条件变为ON时，使指定线圈保持时，使指定线圈保持ON状状态，此后即使输入变为态，此后即使输入变为OFF，该输出仍保持，该输出仍保持ON状态。状态。RST功能：当输入条件变为功能：当输入条件变为ON时，使指定线圈保持时，使指定线圈保持OFF状态，此后即使输入变为状态，此后即使输入变为OFF，该输出仍保，该输出仍保持持OFF状态。状态。Y0 Y0例：例： R0R1 Y0 Y0R0R1Y
28、0 TMX 50 2 X0T2Y0t TMX 50 2X0T2 Y0Y0X0 RCCT 4100X1X0C100 Y0X0X1Y0DF 例：例： ( DF ) X0R0Y0 Y0 ( DF )R0 X0R0Y0 Y0 ( DF )R0X0R0Y0DF/ 功能：当检测到触发信号下降沿时，线圈接功能：当检测到触发信号下降沿时，线圈接通通1个扫描周期个扫描周期 ( DF/ ) X0R0Y0 Y0 ( DF/ )R0例：例：X0R0Y0 X0R0Y0 Y0 ( DF/ )R0例：例：时序图时序图 NOP Y0R0NOP指令的使用对程序运行的结果没有任何影响，指令的使用对程序运行的结果没有任何影响，一般
29、为了方便阅读。一般为了方便阅读。X0X1X2INCCLR X1X2 X3 Y1 Y0 Y2X0语句表指令语句表指令 LD X0 PSHS AN X1 OT Y0 RDS AN X2 OT Y1 POPS AN X3 OT Y2分析控制对象分析控制对象确定控制内容确定控制内容选择选择PLC类型类型硬件设计硬件设计软件设计软件设计系统总装统调系统总装统调符合符合设计要求设计要求投入运行投入运行调整硬件调整硬件否否调整软件调整软件否否是是2.4 PLC应用中需要注意的问题 PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，
30、抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。 PLC系统工作环境系统工作环境 （1）温度 PLC要求环境温度在055oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。 （2）湿度 为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）（3）震动 应使
31、PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为1055Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。 （4）空气 避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。 （5）电源 PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。 PLC系统的抗干扰措施 一、抑制电源系统引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。 二、抑制输入、输出电路引入的干扰输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降
32、不大时，输入接线可适当长些。 输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。 三、PLC的接地良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。 PLC的维护 一、维护保养的主要内容建立系统的设备档案。采用标准的记录格式对系统运行情况和设备状况进行纪录，对故障现象和维修情况经新纪录，这些纪录应便于归档。系统的定期保养 PLC的维护二、具体器件的检查、保养要点 可编程控制器系统有可编程控制器、一次检出元件、变送器、输入输出中间继电器、执行机构和连接导线等组成。组成系统的任意部件的故障都会使系统不能正常运行一次检出
33、元件的检查连接电缆和连接点的检查输入输出中间继电器检查可编程控制器检查执行机构的检查清洁卫生工作 PSCPUSM: DISM: DOSM: AISM: AOCPFMSMIMPLC一般配置示意图 PLC，它的组成部件主要有以下几个部分： 中央处理单元（中央处理单元（CPU）；）；负载电源模块（负载电源模块（PS）；）；信号模块（信号模块（SM）；）；功能模块（功能模块（FM）；）；通信处理器（通信处理器（CP）；）；接口模块（接口模块（IM）；）；导轨（导轨（RACK）及其它外部设备）及其它外部设备 。 uPLCPLC由各种模块和导轨组成机架：由各种模块和导轨组成机架： 中央机架（CR）；中央机
34、架必须安装有CPU模块，PLC需要提供DC 24 V直流工作电源，可以选用电源模块，也可以通过外部DC 24 V电源供电。 扩展机架（ER）。中央机架与扩展机架之间的连接，需要接口模块的参与。接口模块总是成对使用的，在中央机架和扩展机架上各需安装一块接口模块。 uPS 307电源模块有电源模块有2A、5A 10A三种规格，将输入三种规格，将输入的单相交流电压（的单相交流电压（120/230V，50/60Hz）转变为）转变为直流直流24V提供给提供给S7-300 PLC使用，同时也可作为使用，同时也可作为负载电源，通过负载电源，通过I/O模块向使用模块向使用24VDC的负载的负载（如传感器、执行
35、机构等）供电。（如传感器、执行机构等）供电。PS 307电源模电源模块的输入与输出之间有可靠的隔离。如果正常输块的输入与输出之间有可靠的隔离。如果正常输出额定电压出额定电压24V，面板上的绿色，面板上的绿色LED等点亮；如等点亮；如果输出电路过载，果输出电路过载，LED灯闪烁，输出电压下降；灯闪烁，输出电压下降；如果输出短路，则输出电压为零，如果输出短路，则输出电压为零，LED灯灭，短灯灭，短路故障解除后自动恢复。路故障解除后自动恢复。 数字量输入（DI）模块；数字量输出（DO）模块；数字量输入/输出（DI/DO）模块。 u数字量输入数字量输入/ /输出模块包括：输出模块包括： u模拟量输入模
36、拟量输入/ /输出模块包括：输出模块包括： 模拟量输入（AI）系列；模拟量输出（AO）系列；模拟量输入/输出（AI/AO）系列 。 u数字量数字量I/O地址的确定：地址的确定： 数字I/O地址由地址标识符、地址的字节部分和位部分组成，地址标识符I表示输入，Q表示输出，例如I0.7是一个输入数字量的地址，表示0号字节的第7位。S7-300对各个I/O点的编址是依据其所属模块的安装位置决定的，依据规定，各种信号模块应安装在4号至11号槽位。因此，CPU从4号槽位开始为I/O模块分配地址，每个槽位所占用的I/O地址是系统默认的，以字节为单位。u模拟量模拟量I/O地址的确定地址的确定 ： 各个机架上槽
37、位的模拟I/O地址采用默认地址。在SM区（411号槽位）的每个槽位上，CPU为每个模拟量模块分配了16个字节的地址，允许最多8路模拟I/O，每个模拟量I/O的地址都是用1个字来表示的。实际使用时是根据具体的模块来确定实际的地址范围的，例如0号机架的4号槽位，如果安装的是两通道模拟输入I/O，则实际用到的地址是IW256、IW258。 风力发电机组中PLC配置分布图见图 具体分布如下：实际布置：风电变流器关联设备连接变流柜变流柜发电机发电机控制柜控制柜主控主控系统系统+人机人机界面界面控制系统结构控制系统结构系统控制目标系统控制目标 控制系统保持风力发电机组安全可靠运行，同时高质量地将不断变化的
38、风能转化为频率、电压恒定的交流电送入电网。 控制系统采用计算机控制技术实现对风力发电机组的运行参数、状态监控显示及故障处理，完成机组的最佳运行状态管理和控制。 利用计算机智能控制实现机组的功率优化控制，定桨距恒速机组主要进行软切入、软切出及功率因数补偿控制，对变桨距风力发电机组主要进行最佳叶尖速比和额定风速以上的恒功率控制。 大于开机风速并且转速达到并网转速的条件下，风力发电机组能软切入自动并网，保证电流冲击小于额定电流。对于恒速恒频的风机，当风速在4-7m/s之间，切入小发电机组（小于300KW）并网运行，当风速在7-30m/s之间，切入大发电机组（大于500KW）并网运行。 风电机组控制器
39、由塔底控制柜和机舱顶部控制柜组成。塔底控制柜包括功率柜和计算机柜（含电容补偿）。 功率柜为风力发电机组的主配电系统，包括发电机与电网连接主回路、可控硅主回路、电量采集回路、电源变换、防雷保护回路、安全继电器电路等。 计算机柜包括中心控制器及其控制电路、电容补偿装置及其控制保护电路等。 顶部控制柜(TB1)包括机舱内传感器信号的处理与转换，这些信号包括温度信号、叶轮过速信号、风速风向信号、转速驱动信号等。同时，也为机舱内的电动机如偏航电机、液压油泵等执行机构提供电源。控制器的组成控制器的组成 电网控制：主要包括总的有功和无功控制，远程监控等。 整机控制：主要包括最大功率跟踪控制，速度控制， 自动偏航控制等。 变流器：主要包括双馈发电机的并网控制，有功无功解耦控制，亚同步和超同步运行控制等。 变桨控制：又分为统一变桨控制和独立变桨控制两种，大型风电机组大多采用了独立变桨方式。（减少紊流对风电机组的影响，平衡各个叶片的受力状况以及系统安全保障冗余的考虑）从控制结构上划分现有模型仿真机，结构如下：现有模型仿真机，结构如下：HMI（Human machine interface）HMI主界面内部结构风力发电机中所用的PLC动力柜中所用的模块机舱柜中所用的模块电动机所用的模块实验室所具备的条件实验目的实验内容：作业：
