專業名稱電氣工程與其自動化2012年5月AccordingtothecurrentpowtotaprenewableenergyinChina,developingthvigorouslyistheneedofenergydevelopmentaswellastheneedforenvironmentprotection.Therefore,themonitoringofthewind-drivengeneratoranditsmonitoringholdsgreaterInthispaper,awholesetofreal-timemonitoringofwind-drivengeneratorschemeisdesignedandputintopracticeonthebasisofanalyzingandstudyingtheprincipleandapplipower.ThisdesignadoptsthemachineofS7-200PLC.Weusethevoltage,currentandthetemperaturesensorftomonitorthree-phasevoltage,tandtemperatureandtorealizefailuresurveillancesystemiscapableofeffective書目第一章緒論 1一、課題背景與探討意義 1(一)、風能的利用與發展前景 1(二)、國內外風力發電狀況 2(三)、風力發電的優勢與存在問題 3二、風力發電系統的發展與現狀 4三、本論文主要探討工作 5其次章探討課題概述 6 6(一)、雙饋風力發電機的組成與結構 6 8(三)、探討對象與結果預料 8二、可編程限制器(PLC)概述 9三、組態王軟件概述 第三章風力發電機狀態監測方案設計 第四章風力發電機監測系統硬件設計 一、PLC的硬件設計 (一)、PLC的選型 (三)、PLC的I/0口配置 (五)、PLC的接線方案 26 (三)、溫度傳感器的選型 第五章監測系統的軟件設計與調試 (一)、將PPI通訊轉變為自由端口模式 40 45 45 第六章致謝 第七章參考文獻 第一章緒論到2003年3月，全球風力發電裝機已超過40GW(70%以上在歐洲),近幾年每年去年風能發電平均每千瓦時的成本費用在強風區是4美分，弱風區為6美分。而20世紀80年頭成本為80美分。探討人員預料，隨著技術設備的改善，成本還可以再削減30%到50%。目前我國投資超過160億元的風能發電支配已經出臺，擬在全國范圍選擇20個10萬千瓦以上的產權，具有相當大局限性。所以，國內目前有(二)、國內外風力發電狀況是20世紀80年頭的事情，至今已經建成了一大批風力發電場。自20風力機幾十種，從70年頭末期我國起先自行開發多種微型(100w～1kw)充電用的風電機組，并在牧區和海島得到快速推廣，而且逐步形成產業，黑龍江等省、自治區建設了風能開發與探討試點工作。到20世紀80年頭末，我國小型風機裝機容量達6.7Mw,年發電量為6.3Gwh時，中大到3萬臺以上，銷售量最大的是100～300w的風電機組。660kw的主發電機組，并已安裝到遼寧營口風電場并網發電運行。另外，浙江運達風力設備廠生產出4臺250kw發電機組，安裝在廣東南澳風電機組降低20%～30%,國產化是我國大型風力機發展的必定趨勢。我國大型風電機組的國產化從250～300kw機組起先，發展到600kW。依據我場的建設歷史來看，1986年國家第一個風電場在山東榮城并網發電后，全國累計安裝運用小型風力發電機組19萬臺以上，各地接連引進機組并發電實力。在黑龍江省的富錦風電場中，單機容量已達到960kw,使我國世紀70年頭發生世界能源危機時，就實行了政府補貼稅收政策等刺激手投資、年發電量、運行費用與運行牢靠性、穩定性等性能來衡量，200~(三)、風力發電的優勢與存在問題其次章探討課題概述代600千瓦風力發電機上，轉子轉速相當慢，大約為19至30轉每分鐘。50倍。高速軸與其機械閘：高速軸以1500轉每分鐘運轉，并驅動發電機。航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發電機的過熱),該限制器可以自面越高，風速越大。現代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以電同雙向變流器機Ω,轉子漏感2mH。護肝69.31mH,轉動慣量0.089kg●m2,最佳葉尖數比為8,最佳風能利用系數為0.4。齒輪箱變速比為6.254。5.3A,轉子電流的幅值為20A.二、可編程限制器(PLC)概述指令原件(按鈕或者開關)和現場檢測元件(各種傳感器),輸出端口連接一些執行器件(接觸器、電磁、指示燈),限制和驅動負載工作。系統不能輸入和編輯梯形圖，編程方式比較麻煩，加之很多PLC生產廠家都推納計算機編程。下圖2-2為一般PLC的結構示意圖：圖2-2PLC結構示意圖三、組態王軟件概述組態王6.53是亞控科技依據當前的自動化技術的發展趨勢，面對高端搭建戰略性工業應用服務平臺為目標，集成實時數據庫(KingHistorian)的支持，可以為企業供應一個對整個生產流程進行數據匯總、分析與管理的有效平臺組態王6.53保持了組態王早期版本運行穩定、運用便利的特點。并2、組態王6.53的主要功能特性接組態王6.53集成了對KingHistorian的支持，極大的提高了組態王服務器支持高達10萬點、支持256個并發客戶同時存儲和檢索數據、每Lonworks現場總線方式、BacNet現場總線方式下載、支持20條實時曲線。紀90年頭初引進采納此項技術標準，此前始終是采納蜂窩模擬移動技術，即第一代GSM技術(2001年12月31日我國關閉了模擬移動網絡)。手機用戶總數在1.42、CDMA接入技術組數據傳輸技術”,被稱為第2.5代移動通信技術。目前采納這一技術的機放射功率的160,被稱為“綠色手機”。更為重要的是，基于寬帶技術優勢：高效的頻帶利用率和更大的網絡容量、簡化的網絡規化、通話質其編碼有4.4億種數字排列，每部手機的編碼還隨時變更，這使得盜碼只3、GPRS接入技術技術。由于運用了“分組”的技術，用戶上網可以免受斷線的苦痛情形也許就跟使用了下載軟件Netanle差不多。此外，運用GPRS上網的方法4、CDPD接入技術利地接入Internet,全部基于TCP/IP協議的應用軟件都可以無需修改干藍牙的英文名稱為“Bluetooth”,事實上它是一種實現多種設備之間腦、相關外設和家庭Hub等包括家庭RF的眾多設備之間進行信息交換。藍牙應用于手機與計算機的相連，可節約手網接入、無線免提、同步資料、影像傳遞等。要平安系統來防止未經授權的訪問；藍牙的基本通信速度為750kbits/s,不過現在帶4Mbits/sIR端口的產品已經特別普遍，而且最近16Mbits/s的擴展也已經被批準。第三章風力發電機狀態監測方案設計位仗錢欄師口1上位機YYYN圖3-2系統監測流程圖第四章風力發電機監測系統硬件設計(4)備有特地的接線端子排可供用戶選擇。(4)為適合不同的應用場合，每種CPU都用不同的電源。(6)可以快速地響應中斷懇求信號。S7-20(8)為系統備有特地的數字拓展模塊(EM),可以便利地對系統的輸入本機數字量輸入14輸入本機數字量輸出10輸出本機模擬量輸入2輸入本機模擬量輸入1輸出數據字格式，滿量程電壓電流0至+327670至+32000邏輯1信號(最小)(I0.0至I0.2和I0.6至I1.5)4VDC,(I0.3至I0.5)5VDC,1mA邏輯0信號(最大)(I0.0至I0.2和I0.6至I1.5)1VDC,(I0.3至I0.5)可選(0.2至12.8ms)模擬量輸入原件地址輸入設備備注定子電壓A電壓互感器定子電壓B電壓互感器定子電壓C電壓互感器定子電流A電流互感器定子電流B電流互感器定子電流C電流互感器電壓互感器轉子電壓B電壓互感器轉子電壓C電壓互感器電流互感器轉子電流B電流互感器轉子電流C電流互感器直流母線電壓電壓互感器溫度溫度傳感器數字量輸出原件地址輸出設備備注過電壓報警界面報警燈A過電流報警界面報警燈B過溫度報警界面報警燈C報警器I0.1I0.2I0.5電流互感器十圖4-4CPU接線圖(六)、擴展模塊的選擇由于CPU模擬量輸入端口只有兩路，不滿意14路模擬量輸入的要求，所以須要擴展模擬量輸入模塊，依據所選模塊的模擬量輸入端口大于所測模擬量輸入的端口的原則，選擇EM231模擬量輸入，8輸入，因此選擇兩個模擬量擴展模塊，如圖4-5所示：CO++24VDC傳感器電源輸出>1M0.00.10.20.30.40.50.6圖4-5模擬量輸入模塊電路接線圖二、傳感器的選型(一)、電流傳感器的選型額定測量電流值(Arms)對應測量電流范圍(Arms)過載實力額定輸出電壓(Vrms)4Vrms或5Vrms精度(Ta=+25℃)線性度誤差電源電壓失調電壓(Ta=+25℃)響應時間di/dt跟隨速度頻率范圍耗電負載電阻大于5000Ω絕緣電阻大于20MQ@DC500V表4-6電流互感器的電氣參數+十+十2-電源負3M輸出40電源地(G)(二)、電壓傳感器的選型電壓傳感器我們選擇柏艾斯公司型號為EV-C53-500P5種電壓傳感器是一種利用電隔離原理將被測例跟隨輸出的電流或電壓信號的測量模塊，原精確度、高線性度、高集成度、體積小結構簡額定電壓值(Vrms)測量電壓范圍(Vrms)輸出電流(mArms)精度(Ta=+25℃)線性度誤差0.1%電源電壓失調電流(Ta=+25℃)響應時間頻率范圍耗電負載電阻(@IpN,@±15V)工頻耐壓(50HZ,1min)絕緣電阻2-電源負++850℃;允許偏差值△℃:A級±(0.15+0.002|t|),B級±(0.30輸入熱電偶K型、E型、B型、S型、T型、J型、熱電阻Pt100Cu100Cu50測溫范圍-200～450℃(熱電阻)0～1600℃(熱電精度等級輸出信號供電電壓負載電阻環境溫度表4-9溫度傳感器的電參數表2、溫度傳感器的硬件接線圖如4-10所示：十+++十AA熱電阻變送器0~5V1~5V接線圖圖4-10溫度傳感器的硬件接線示意圖內置工業級GPRS無線模塊，供應標準RS下圖4-11為為所選GPRS實物圖：(一)、功能特性 3、多協議支持：支持標準TCP/IP,UDP5、高效：超大緩存60KB(二)、技術規格數據位：5,6,7,8停止位：1,1.5,2(當校驗位=None)RS-232:TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSRRS-485:Tx+,Tx-,Rx+,工作溫度：-30到75工作濕度：5到95%RH(三)、適用領域三防與水文監測第五章監測系統的軟件設計與調試)Aw2N0UTW2)AIW6LN0uTws4))主程序人SBR_0人INT_07N溫，短暫設定60度為極限溫度，大于此溫度SMB30和SMB130分別配置通訊口0和通訊口1,并且為自由端口操作供應波特率、校驗和數據位數的選擇。自由端口的限制字節如圖5-2所示：77Ppdbbbmmpp:奇偶校驗選擇00=無奇偶校驗01=偶校驗11=奇校驗d:每個字符的數據位0=每個字符8位1=每個字符7位bbb:自由端口波特率mm:協議選擇01=自由端口協議圖5-2用于自由端口模式的SM限制字節(SMB30或SMB130)不不Network1本程序接收一個字符中，MOvB16-09.SMB3001.初始化白由端口：-選擇9600波特。MOVB16+B0,SMB87/2.初始化RCV消息控制字節：-檢測消且結束字符Et84.將空圖線超時設為05.將最大字符數設為TaT0MOv_0MOv_01.如果接收狀態顯示接收結束字符1/1.斯開定時器中斷。/2.將消血發送適回端口上的用戶.NT2SM0.tEN日N01/啟用另一個接收將DTU的串口參數設置為缺省參數：波特率115200,數據位8,校驗位為1即奇校驗，停止位1,采納桑榮協議。停止 (四)、在組態王上設置GPRS的通訊口上一步B)下一步0)取消XX風力發電<上一步(B)<上一步(B)下一步0N)>取消 306127071252在這一步，請為要安裝的設備指定地址。使用默認值或按地址幫助按鈕取得設備地t證幫助信息。2設備信息新設備為西門子生產的S7-200系列0129505-151120532012802012-05-1515-28502012-012-05-1515-28.38012-05-151535592012-05-15.1528362012-2012.05-1515-28-372012-05-1515320012-05-151412592012-05-151534092012-05-151548482012-2012-05-1515.28552012-02012-05-151548512012-2012.05-151533482012-十12012-05-1515-28582012-2012-05-1515.28482012-05012-05-15.152832012-0宴與與2012-05-1515-29212012-道景日7日圖5-5系列在組態王上設置GPRS的通訊口的操作