課程設(shè)計報告(PLC編程)

1、課程設(shè)計(綜合實驗)報告(2014 - 2015年度第1學(xué)期) 名 稱： 風(fēng)力發(fā)電機組監(jiān)測與控制 題 目： 基于PLC的風(fēng)電機組自動運行控制模擬 院 系： 可 再 生 能 源 學(xué) 院 班 級： 風(fēng) 能1101班 學(xué) 號： 1111540112 學(xué)生姓名： 李 欣 指導(dǎo)教師： 鄧 英 設(shè)計周數(shù)： 2 周 成 績： 日 期： 2015 年 01 月 09 日 目錄一、主要內(nèi)容31、設(shè)計要求32、設(shè)計說明33、設(shè)計輸入、輸出電路圖34、PLC編程的梯形圖35、演示效果圖3二、設(shè)計原理31、安全鏈32、PLC的基本原理4三、設(shè)計內(nèi)容和步驟51、實驗內(nèi)容52、實驗步驟73、儀器箱及元器件示意圖104、手

2、動實驗電路圖105、效果演示圖11四、PLC梯形圖111、啟動條件112、繼電器123、輸入134、輸出135、PLC梯形圖136、模擬量部分的梯形圖編程13五、設(shè)計總結(jié)與心得16一、主要內(nèi)容1、設(shè)計要求使用PLC與儀器箱的電子器件完成風(fēng)電機組自動運行模擬仿真實驗2、設(shè)計說明即設(shè)計功能（自行填寫自己的設(shè)計功能）須寫清楚模擬仿真實驗的操作步3、設(shè)計輸入電路圖、輸出電路圖（續(xù)附上設(shè)計狀態(tài)）4、PLC編程的梯形圖5、演示效果圖二、設(shè)計原理1、安全鏈及電路原理風(fēng)力發(fā)電機組的監(jiān)測與控制系統(tǒng)是綜合性控制系統(tǒng)。它不僅要監(jiān)視電網(wǎng)、風(fēng)況和機組運行參數(shù)，在各種正常或故障情況下脫網(wǎng)停機，以確保運行的安全性和可靠性，

3、還要根據(jù)風(fēng)速與風(fēng)向的變化，對機組進(jìn)行優(yōu)化控制，以保證機組穩(wěn)定、高效地運行。將6個安全鏈條件串聯(lián)接入繼電器的A13和A14兩個端口中，通過安全鏈的通斷能夠控制與繼電器A4、A12串聯(lián)的急停燈熄滅、亮起。串聯(lián)接入到繼電器的A13和A14兩個端口中的6個安全鏈條件無故障時，電源燈要亮，PLC能控制輸出；任一個安全鏈條件有故障時（開關(guān)斷開），則電源燈不亮，PLC則不能控制輸出。在6個安全鏈條件無故障時，且滿足6個啟動條件（閉合時滿足）、6個故障報警中無任一故障（斷開時無故障）時，啟動燈亮。這時可以進(jìn)行下一步操作使發(fā)電機轉(zhuǎn)。當(dāng)任一啟動條件不滿足，或者至少有一處故障報警時，啟動燈滅。在啟動燈亮的情況下，按

4、下開機、松閘、開槳、并網(wǎng)開關(guān)后，風(fēng)力發(fā)電機組運行，能夠正常轉(zhuǎn)動。風(fēng)力發(fā)電機組運行時，可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機調(diào)速旋鈕控制風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。風(fēng)力發(fā)電機運行時，可以進(jìn)行偏航調(diào)節(jié)：按下順時針偏航開關(guān)，偏航電機順時針轉(zhuǎn)動；按下逆時針偏航開關(guān)，偏航電機逆時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)安全鏈有故障或啟動條件不滿足或有故障報警時，風(fēng)力發(fā)電機停止運行，且不能進(jìn)行偏航操作。2、PLC的基本原理1）工作方式 周期循環(huán)掃描2）工作過程自診斷、輸入采樣、程序掃描、輸出刷新幾個外階段。3）掃描周期 T =自檢時間+讀入一點時間×輸入點數(shù)+程序步數(shù)×運算速度+輸出一點時間×輸出點數(shù)。三、 設(shè)計內(nèi)容和步驟1、實驗

5、內(nèi)容：風(fēng)電機組自動運行控制模擬實驗說明1）安全鏈電路試驗根據(jù)試驗要求確定安全元素是否激勵，如果沒有動作，按鈕處于閉合狀態(tài)，將端子3、4接線柱穿入安全繼電器線圈電源驅(qū)動電路中，電源盒上，安全繼電器閉合，急停燈滅。反之，有安全元素激勵，安全鏈不能閉合，急停燈亮。安全鏈接線電路見圖1.安全鏈斷開所有分級的輸出無效。2）風(fēng)電機組開機啟動開機實驗根據(jù)試驗要求確定風(fēng)電機組啟動條件，實驗條件全部達(dá)到，將板豆開關(guān)向上推點亮各系統(tǒng)的運行燈，然后5、6接線柱分別竄入開槳電路中，按開機鈕，開機指示燈亮，使開槳電機激勵做開槳運動。開槳驅(qū)動電路見圖2. 做完實驗按復(fù)位燈回原來狀態(tài)。3）風(fēng)電機組并網(wǎng)模擬實驗當(dāng)安全鏈閉合，

6、運行參數(shù)在工作范圍之內(nèi)，系統(tǒng)沒有故障報警，在機組開槳的條件下，將風(fēng)機模型發(fā)電機串入并網(wǎng)電路（按照圖3接線）按并網(wǎng)扭，風(fēng)電機組并網(wǎng)，模型風(fēng)機可旋轉(zhuǎn)，調(diào)電位器可實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速運行。4）風(fēng)電機組的關(guān)槳試驗根據(jù)試驗要求確認(rèn)機組已發(fā)生故障，或有參數(shù)越限，將端子7、8、9、10串聯(lián)接入關(guān)槳驅(qū)動電路，風(fēng)機關(guān)槳。5）風(fēng)電機組脫網(wǎng)試驗當(dāng)運行的風(fēng)電機組進(jìn)入關(guān)槳狀態(tài)，按脫網(wǎng)鈕，此時風(fēng)電機組（模型）減速停止發(fā)電運行。6）停機試驗，將關(guān)槳試驗電路接好。當(dāng)風(fēng)機在發(fā)電運行時，需要手操停機，可按停機鈕去關(guān)槳，然后按脫網(wǎng)扭，風(fēng)機模型停止發(fā)電運行。2、 實驗步驟（1）通過安全鏈實現(xiàn)故障時急停燈滅1) 接入電源，電源燈亮，2) 將6個

7、安全鏈條件開關(guān)閉合，3) 將6個安全鏈條件開關(guān)任意數(shù)量斷開，條件接入，急停燈亮（2）通過plc實現(xiàn)啟動條件達(dá)成和故障排除后啟動燈亮定義：X3 葉片位置 X2 變流器 X6液壓準(zhǔn)備 X1潤滑準(zhǔn)備 X5 偏航 X4閘位 Y2 啟動燈X13 偏航系統(tǒng)X11液壓系統(tǒng)X10 電氣保護(hù)X12 發(fā)電機X7 變流器X22變距系統(tǒng)X20開機M1啟動條件M2故障報警操作步驟：1） 接入電源，電源燈亮2） 將6個啟動條件開關(guān)閉合，對應(yīng)PLC上定義x1，x2，x3，x4，x5，x63） 將6個故障接入開關(guān)斷開，對應(yīng)PLC上定義x7,x10,x11,x12,x13,x224） 急停燈滅，啟動燈亮5）將任意數(shù)量啟動條件開

8、關(guān)斷開或?qū)⑷我夤收辖尤腴_關(guān)閉合，對應(yīng)PLC上Y2啟動燈滅（3）、通過PLC、開槳、鎖緊等開關(guān)實現(xiàn)模擬電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)定義：X16開槳按鈕X17 逆時針X21順時針Y3正轉(zhuǎn)Y4反轉(zhuǎn)操作步驟：1） 接通電源，電源燈亮2） 將6個啟動條件開關(guān)閉合 3） 將6個故障接入開關(guān)斷開，啟動燈亮4） 按下開機按鈕，按下順時針按鈕，電機正轉(zhuǎn) 5） 按下逆時針按鈕，電機反轉(zhuǎn)（4）通過PLC、開槳、并網(wǎng)開關(guān)實現(xiàn)模擬風(fēng)機并網(wǎng)、脫網(wǎng)定義：X14 松閘 X15鎖緊 X16開槳 X24并網(wǎng)X25關(guān)槳按鈕 Y7并網(wǎng)成功操作步驟：1） 接通電源，電源燈亮2） 將6個啟動條件開關(guān)閉合3） 將6個故障接入開關(guān)斷開，啟動燈亮4） 將開

9、槳、鎖緊開關(guān)閉合，松閘開關(guān)斷開，風(fēng)機啟動5） 并網(wǎng)開關(guān)閉合，風(fēng)機并網(wǎng)成功6） 將關(guān)槳、脫網(wǎng)開關(guān)閉合，風(fēng)機脫網(wǎng)3、 儀器箱及元器件示意圖4、手動實驗電路圖5、效果演示圖四、 PLC編程梯形圖1、啟動條件2、繼電器3、輸入4、 輸出5、PLC梯形圖5、模擬量部分的梯形圖編程整個模擬量部分編程的思路如下：如下圖所示是實際情況下風(fēng)機轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化的曲線圖根據(jù)上圖可以將風(fēng)機運行分為五個區(qū)域進(jìn)行編程控制，這五個區(qū)域分別是：無功率輸出區(qū)域，啟動區(qū)域，最佳葉尖速比區(qū)域，過渡區(qū)域，和全功率運行區(qū)域。由圖8可知轉(zhuǎn)速變化范圍是10-18r/min，所以我們設(shè)定輸出電壓0-9v與之對應(yīng)，經(jīng)過計算可以得出每一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的增

10、加對應(yīng)0.5v電壓的增加，這就意味這對應(yīng)的數(shù)字量增加是500.那么啟動的10r/min對應(yīng)的電壓為5v，對應(yīng)的數(shù)字量就是5000。同理我們輸入電壓是0-3.3v我們讓這段電壓對應(yīng)3-25m/s的風(fēng)速，就可以求出每0.15v電壓對應(yīng)1m/s的風(fēng)速，求出對應(yīng)數(shù)字量是150，所以我們可以通過這個數(shù)字量的關(guān)系推出每段的斜率，從而得出一個轉(zhuǎn)速與風(fēng)速之間的關(guān)系公式； 第一段對應(yīng)的關(guān)系是當(dāng)D2040<660時D2060=0意思是風(fēng)速小于5m/s時，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速為0 第二段關(guān)系式為當(dāng)D2040>=660,<=990時5000+6*（v-660）= 其中v代表風(fēng)速對應(yīng)的數(shù)字量，代表風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 第三

11、段關(guān)系式為當(dāng)D2040>=990,<1650時6980+1*（v-1125）= 第四段關(guān)系式當(dāng)D2040>=1650，<=3300時=9000 第五段關(guān)系式為D2040>3300時=0下圖就是我根據(jù)這些風(fēng)速與轉(zhuǎn)速的關(guān)系對PLC進(jìn)行的編程，從而實現(xiàn)了對風(fēng)機運行的自動控制。五、設(shè)計總結(jié)與心得本次課程設(shè)計基本完成了設(shè)計要求的操作內(nèi)容，實現(xiàn)了風(fēng)機自動運行的基本操作。通過手動接線，編制梯形圖，模擬運行對風(fēng)電機組的自動運行過程有了更深的認(rèn)識。前三天的時候，我們幾乎沒有進(jìn)展，第一個手動電路還沒完全連好，電源卻出了問題，然后修電源修了好久。我們組就只有一個男生，其余都是女生，而且

12、我們都不擅長電路的連接，實驗一籌莫展，我們都焦慮不已。元旦回來，實驗終于有了進(jìn)展，終于把手動實驗前三個都做成功了。接著我們開始自動實驗，聽很多人說并不用做手動實驗，直接做自動實驗就好了，但是總覺得要一步一步扎扎實實會心理踏實許多，最后皇天不負(fù)苦心人，終于勉勉強強把手動實驗做完了。自動實驗之前我就已經(jīng)把PLC的原理好好看了一遍，到處問同學(xué)，終于粗略掌握一點，試著開始編寫程序，同時我們連了電路，不斷修改，不斷完善，齊心協(xié)力。通過仔細(xì)的分析、深入的思考和激烈的討論，終于把自動實驗也完成了。通過此次實驗我們學(xué)會了如何進(jìn)行焊接電路，設(shè)計電路，分析解決電路存在的問題，增強了我們的動手動腦能力，讓我們認(rèn)識了解了一個新的軟件PLC，初步學(xué)會了對其的應(yīng)用，對于未來我們的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助。同時使我們對于風(fēng)電機組監(jiān)測與控制這門課程有了更加深層次的認(rèn)識。更重要的是，我們增強了團(tuán)隊意識，學(xué)會了如何與同學(xué)分工協(xié)作，體會到了與同學(xué)相互探討，相互學(xué)習(xí)的快樂以及寬容和理解的重