1、风力发电机组的PLC系统,概述风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中央控制器及其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、故障检测及处理、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够实现就地通讯和远程通讯。,风力发电机组PLC系统介绍,风力发电机组控制结构图,控制系统硬件分别安装在三个不同部分： 机舱控制，安装在机舱内 地面控制，安装在塔架底部 轮毂控制，安装在轮毂内部,控制器的配置,控制柜主要包括可编程控制器（PLC）及其扩展模块、控制接触器、中间继电器、电源保护等部分，整体采用功能模块结构，结构紧凑，主要完成数据采
2、集及输入、输出信号处理，逻辑功能判定；向配电柜控制的执行机构发出控制指令；与机舱内的机舱控制柜、中央监控系统实时传递信息；根据信号的采集、处理和逻辑判断保障整套机组的可靠运行。控制柜能够满足无人职守、独立运行、监测及控制的要求，运行数据与统计数值可通过就地或中央监控机记录和查询，控制柜是风力发电机组电气控制系统的核心。,机舱控制柜的主要功能是采集和处理信号（采集机舱内的各个传感器、限位开关的信号；采集并处理叶轮转速、发电机转速、风速、温度、振动等信号），并将采集到的信号送往控制柜，控制柜中的PLC对这些信号做统一处理。,下面是PLC的图片。包含组成自动控制器的模块的本结构如下：,顶部可编程控制
3、器（PLC）,近30年来，PLC在工业领域得到十分广泛的应用，在现代的工业现场，到处都可以见到PLC。对于一个现代的电气工作者而言，甚至可以说，不懂得PLC的使用，就不能算是一个全面的电气工作者。,学习和掌握PLC技术使每一位电气工作者的必修课。PLC到底是一种什么样的器件？PLC是怎样工作的？在电气控制系统中担当什么样的角色？,什么是PLC ?,PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。, 早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要 用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写 PLC ), 随着电子技术
4、、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmable controller，略写PC)。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用PLC 这个略写。,概述,中 央 处 理 单 元,存 储 器,数 据 存 储 器,输 出 接 口,地址总线 控制总线,数据总线,编程 单元,照明,电磁装置,执行机构,。,电源,地址总线 控制总线,输 入 接 口,模拟量输入,行程开关,继电器接点,各种开关,PLC的结构和工作原理,一、 PLC结构示意图,二、各组成部分的作用,2. 存储器,1. CPU,(1) 将各种输入信号取入存储器。
5、(2) 编译、执行指令。 (3) 把结果送到输出端。 (4) 响应各种外部设备的请求。,RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。 ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。,3. 输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。,输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。,输出三种形式：继电器 - 低速大功率可控硅 - 高速大功率晶体管 - 高速小功率,输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。,（1）输入接
6、口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。,COM,光电三极管,发光二极管,直流输入,光-电器件,输入端子,COM,Yn,继电器输出,AC250V/DC24V(max),（2）输出接口电路：均采用模块式。,以继电器形式为例：,4. 各种接口、高功能模块：便于扩展。小型机：一体机。有接口可扩展。中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。,PLC是如何工作的,PLC是在系统程序的管理下，依据用户程序的安排，结合输入信号的变化，确定输出口的变化，以推动输出口上所连接的现场设备工作。,工作方式,微机：等待命令。,PLC：循环扫描。CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符又返回第一条，不断循环。,这种工
7、作方式 有什么好处？,答：对慢速响应系统， 增强了抗干扰能力。,1. 输入/输出点数 ( I/O点数 )。 2. 扫描速度。 单位： ms /1000步 或 s /步 3. 内存容量。 4. 指令条数。 5. 内部寄存器数目。 6. 高功能模块。,主要技术性能,1. 抗干扰、可靠性高。 2. 模块化组合式结构，使用灵活方便。 3. 编程简单，便于普及。 4. 可进行在线修改。 5. 网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。 6. 与传统的控制方式比较，线路简单。,优点,1. 用于开关逻辑控制。 2. 用于机加工数字控制。 3. 用于闭环过程控制。 4 用于组成多级控制系统。,应用,接点通断情况与
8、接点的赋值有关：（以 X0为例： 若 X0的逻辑赋值为“1”，则,指令表（助记符）语言梯形图语言流程图语言布尔代数语言,助记符语言：类似于微机中的汇编语言。 梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。,编程语言,一、PLC 的编程语言有：,二、梯形图的规则：,ST：（Start）从母线开始一个新逻辑行时，或开始一个逻辑块时，输入的第一条指令。ST：以常开接点开始 ST/：以常闭接点开始,OT：（Output）表示输出一个变量。,ED：（End）表示程序无条件结束。 CNED：（Condition end）程序有条件结束。,NOP：（No-operation) 空操作指令。,基本指令,
9、逻辑关系 梯形图 助记符,ST X0 AN X1 OT Y0,ST X0 OR X1 OT Y0,ST / X0 OT Y0,当 X0 与 X1 都 “ON” 时， 则输出 Y0 “ON”。,当 X0 或 X1 “ON” 时， 则输出 Y0 “ON”。,当 X0 “OFF” 时， 则输出 Y0 “ON”。,注意：与、或、非运算均是对从该指令前面的ST指令到该指令的前一个指令处的结果进行运算。,X2是与图中A点处的结果（即X0与X1的结果）相或，而不是与X1相或。,逻辑关系 梯形图 助记符,ST X0 OR X1 ST X2 OR X3 ANS OT Y0,ST X0 AN X1 ST X2 A
10、N / X3 ORS OT Y0,当 “X0 或 X1”与“X2 或X3”都 “ON” 时， 则输出 Y0 “ON”。,当 “X0 与 X1”或“X2 与 X3非” “ON” 时，则输 出 Y0 “ON”。,PSHS, RDS,POPS （栈指令）,ST X0 PSHS AN X2 OT Y0 RDS AN X1 OT Y1 POPS AN/ X2 OT R30,DF, DF/：微分指令,ST X0 DF OT R30 ST X1 DF/ OT R31,例1：直接启动停车控制,控制电路图,I/O分配：X0：启动X1：停车Y0：KM,Why?,KMR,I/O分配：STX0SSF X1SSR X2
11、KMF Y0KMR Y1,例2：三相异步电动机的正反转控制,ST X1 OR Y0 AN / X0 AN / Y1 OT Y1 ST X2 OR Y1 AN / X0 AN / Y0 OT Y0 ED,编程中应注意的几个问题,一、用电路变换简化程序(减少指令的条数）,二、逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重),三、避免出现无法编程的梯形图,KP：（Keep）,ST X0 ST X1 KP R0,说明： （1）在置位信号接通的瞬间，R0置1。以后无论置位信号状态如何，只要复位信号断开，R0的状态均为1。 （2）在复位信号接通的瞬间，R0置0。 （3）在复位信号和置位信号同时接通时，复位优先。,SET
12、、 RST（Reset）,这两条指令的功能类似于KP指令，但使用比KP 指令灵活。,ST X0 SET Y0 ST R20 RST R30,TM:（定时指令）,输入接点,定时器号码 （FP1:099）,时间常数: 132767,动作说明： 当Y0闭合后，定时器TM5开始计时。经过300.1=3s后，Y1闭合，Y2断开。,Y0,ST Y0 TMX 5 K 30 ST T5 OT Y1 ST/ T5 OT Y2,例：定时器应用举例,与定时器有关的两个寄存器：EVn 和SVn(n为寄存器编号,该编号与定时器编号对应),EVn：存储定时器TMn的过程值。,SVn：存储定时器TMn的设置值。,计数器初始
13、值： 132767,计数器编号 (FP1机：100143),计数脉冲,复位信号,（1）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。 （2）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减1，直到减为0，计数器的常开接点接通，常闭接点断开。,CT:（计数器）,说明：,与计数器有关的两个寄存器：EVn 和SVn(n为寄存器编号,该编号与计数器编号对应),EVn：存储计数器 CTn 的过程值。,SVn：存储计数器 CTn 的设置值。,UDC:（可逆计数）,加减计数信号 例：设为 X0,计数脉冲 例：设为X1,复位信号： 例：设为X2,初值或存放 初值的寄存器,作为加减计数 器的寄存器,ST X0 ST X1 ST X
14、2 F118(UDC) SD,PLC系统的抗干扰措施,PLC是为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是高可靠性。在过于恶劣的条件下，如强电磁干扰、超高温、过欠电压等情况，如安装使用不当，都可能导致PLC内部存储信息的破坏，引起系统的紊乱，严重时还会系统内部的元器件损坏。电源、输入、输出接线是外部干扰入侵PLC的重要途径，为了提高PLC控制系统地的可靠性，应采取相应的抗干扰措施。,PLC系统的抗干扰措施,一、抑制电源系统引入的干扰二、抑制输入、输出电路引入的干扰三、PLC的接地,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,
