1、第九章TIATIA博途全集成自动化博途全集成自动化软件应用实例软件应用实例第9章 TIA博途全集成自动化软件博途全集成自动化软件 应用实例应用实例o9.1 TIA博途软件简介博途软件简介o9.2 混料罐控制系统设计与仿真器调试混料罐控制系统设计与仿真器调试o9.3 基于基于S7-1200的风力发电机变桨控制系统设计的风力发电机变桨控制系统设计9.1 TIA博途软件简介博途软件简介 TIA博途软件的版本功能博途软件的版本功能9.2 混料罐控制系统设计与仿真器调试混料罐控制系统设计与仿真器调试o一、控制要求一、控制要求o混料罐装置示意图及I/O分配二、系统硬件及组态二、系统硬件及组态1PG/PC接
2、口设置接口设置 图9-3 PG/PC接口设置2网络及硬件组态网络及硬件组态（1）创建项目）创建项目（2）控制器设备组态）控制器设备组态三、控制程序组态三、控制程序组态1.建立变量表建立变量表2程序块程序块主程序主程序OB1的编辑的编辑四、仿真器调试四、仿真器调试u下载至仿真器的接口设置下载至仿真器的接口设置u 仿真器调试和程序在线监视仿真器调试和程序在线监视9.3 基于基于S7-1200的风力发电机变桨控的风力发电机变桨控制系统设计制系统设计一、系统分析一、系统分析o1.被控对象被控对象设计参数设计参数变量名称变量名称 设计参数设计参数 变量名称变量名称 设计参数设计参数 额定功率额定功率 3
3、00 KW 额定风速额定风速 12 m/s 叶片半径叶片半径 15 m 启动风速启动风速 4 m/s 叶片数量叶片数量 3个个 切出风速切出风速 25 m/s 发电机额定转速发电机额定转速 1500 rpm 偏航转速偏航转速 0.42 deg/s 齿轮箱增速比齿轮箱增速比 1:28.1 偏航角范围偏航角范围-1800+1800 deg 桨距角范围桨距角范围 090 deg o2气动功率分析气动功率分析),(5.03pSCvP vpCpC风力机实际能得到的有用功率输出是风力机实际能得到的有用功率输出是其中为空气密度，单位是kg/m3；v为距离风力机一定距离的上游风速，单位是m/s；S为气流扫掠面
4、积，单位是m2；风能利用系数与Cp叶尖速比和桨距角有关。一定时，越小，Cp越大。因此，在低于额定风速时，桨叶角置为0不变，发电机的功率根据叶片的气动性能随风速的变化而变化；当风速高过额定风速时，可以通过调整桨叶桨距角，减小风能利用系数的值使功率输出稳定在额定功率附近。这就是变桨距控制。v v二、二、变桨距功率控制策略变桨距功率控制策略o风速低于额定风速时，桨距角可保持在风速低于额定风速时，桨距角可保持在0；o风速高于额定风速时，实施复合变桨控制。风速高于额定风速时，实施复合变桨控制。三、控制系统硬件组成结构三、控制系统硬件组成结构o1.控制系统硬件配置控制系统硬件配置o根据I/O点数，选择硬件
5、模块。硬件模块说明如表9-2所示。共提供34路AI，5路AO，14点DI，10点DO，满足系统需要，并提供了一定裕量，系统扩展容易。模块说明CPU模块CPU AC/DC/Rly集成14DI/10DO和2AI 1个PROFINET接口模拟量输出信号板SB 12321AOPROFIBUS DP 主站模块CM 1243-5作为DP主站IM 153-1（ET）实现与DP主站的通信SM331:AI 812位 8AISM331:AI 812位 8AISM331:AI 812位 8AISM331:AI 812位 8AISM332:AO 412位 4AO 硬件模块说明硬件模块说明2.2.系统网络结构系统网络结
6、构2.2.系统网络结构系统网络结构四、组态过程四、组态过程o1.PG/PC接口设置接口设置o2.硬件及网络组态硬件及网络组态o3.程序组态程序组态o（1）建立变量表）建立变量表o（2）控制程序）控制程序o 控制程序采用模块化和结构构化编程方式。o包括初始化程序OB100、主程序OB1、周期中断程序OB30、自动启动程序FC4、输入量程转换程序FC13、输出量程转换程序FC12、增量式PID算法程序FB3。初始化程序初始化程序OB100：进行一些初始化设置，如给桨距角赋初值（停止状态为90）等。主程序主程序OB1：进行启动条件判断，满足条件则发出启动信号，调用自动启动程序；进行输出量程换；各种故
7、障的判断及处理。周期中断程序周期中断程序OB30：OB30主要实现输入采样量程转换、变桨PID运算和前馈补偿控制。变桨变桨PID控制程序控制程序 变桨复合控制中的前馈控制实现变桨复合控制中的前馈控制实现：假设当前测量的瞬时风速与系统要求的额定风速之差为v，前馈补偿的桨距角为比例系数K与v的乘积。实行分段的比例控制。部分程序如图。o输入量程转换程序输入量程转换程序FC13：o采用SCL语言编写,将数字量027648转换为模拟量输入信号工程单位值o输出量程转换程序输出量程转换程序FC12：o采用SCL语言编写,将运算操作值转换为数字量027648。o增量式增量式PID算法程序算法程序FB3：o采用
8、SCL语言编写了增量式PID算法程序4.上位监控功能组态上位监控功能组态（1）创建）创建PC监控站与控制器的监控站与控制器的HMI连接连接o（2）HMI连接设备的访问点设置连接设备的访问点设置连接属性和参数设置连接属性和参数设置o（3）组态画面）组态画面图形元素与图形元素与PLC变量的连接变量的连接HMI变量变量主监控界面主监控界面o五、系统调试五、系统调试监控表在线监视监控表在线监视风力发电机上位在线监控风力发电机上位在线监控 思考题与习题思考题与习题9-1 TIA9-1 TIA博途软件的版本及功能？博途软件的版本及功能？9-2 9-2 用博途软件进行硬件网络组态时通信设置用博途软件进行硬件网络组态时通信设置主要注意哪些方面？主要注意哪些方面？9-3 9-3 说明控制器和上位说明控制器和上位PCPC监控系统的监控系统的HMIHMI连接设连接设置过程。置过程。9-4 9-4 程序块中，组织块程序块中，组织块OB1OB1、OB100OB100、OB30OB30的作的作用？用？OB30OB30执行的时间间隔如何设定？执行的时间间隔如何设定？
