一种plc与伺服驱动器一体化变桨控制器的制造方法
【专利摘要】一种PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，所述一体化变桨控制器包括控制器壳体、板式PLC系统和伺服驱动器，所述板式PLC系统和伺服驱动器均设置在控制器壳体内部，其中，板式PLC系统通过板槽安装在控制器壳体内部的上侧，所述伺服驱动器安装在控制器壳体的下侧；所述板式PLC系统通过接口与伺服驱动器相连。本实用新型减少了变桨内部中间环节，简化了内部结构，进而配合风机主控实现电控一体化、国产化的目标。
【专利说明】
一种PLG与伺服驱动器一体化变楽控制器
技术领域
[0001]本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种应用于风力发电站变桨控制系统的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器。【背景技术】
[0002]变桨不仅是风机功率控制部件，也是实现风机空气动力刹车安全部件。变桨运动控制器是变桨控制柜内核心控制器件，直接关系到风机安全。近几年我国风电行业发展迅猛，开始从粗放式数量扩张向提高质量、降低全寿命周期风电成本的方向转变。然而对国外品牌PLC的依赖限制了风电企业产品灵活生产能力和对设备安全可靠性的自主控制能力， 不能有效降低设备生产成本与发电成本。此外，传统PLC为模块式与10模块组合使用，变桨控制系统应用所需10模块较多导致体积较大;PLC系统通过外接线与伺服驱动器连接，对变桨轴箱的结构设计约束性较高，模块固定与通信设计方案较为局限。【实用新型内容】
[0003]为了克服目前风电变桨控制系统自主化发展的瓶颈，本实用新型提出一种多通信方式兼容的、一体化紧凑架构的变桨控制器，该控制器内集成全功能的板式PLC系统与伺服驱动器，通过缩小PCB板面积和优化腔内结构，有效减小变桨控制器体积。
[0004]为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]—种PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，所述一体化变桨控制器包括控制器壳体、板式PLC系统和伺服驱动器，其特征在于:
[0006]所述板式PLC系统和伺服驱动器均设置在控制器壳体内部，其中，板式PLC系统通过板槽安装在控制器壳体内部的上侧，所述伺服驱动器安装在控制器壳体的下侧；
[0007]所述板式PLC系统通过接口与伺服驱动器相连。
[0008]本实用新型进一步包括以下优选方案:
[0009]所述板式PLC系统包括CPU模块和10模块，所述CPU模块设置在CPU模块PCB板上，所述10模块设置在10模块PCB板，两PCB板通过板槽平行固定于控制器壳体内部上侧；
[0010]所述伺服驱动器与两PCB板垂直相对的放置在壳体内部下侧。[〇〇11]所述板式PLC系统的CPU模块采用ARM9，10模块采用MSP430，CPU模块和10模块之间通过SPI总线连接。
[0012]所述CPU模块PCB板平行设置在10模块PCB板的上方；[〇〇13]所述CPU模块PCB板从左至右依次为开设电源接口、双以太网接口以及双Canopen 从站接口；
[0014]其中，所述电源接口与外部24V输入电源接线相连，所述双以太网口通过网线与上位机相连，所述Canopen从站接口与伺服驱动器相连；所述电源接口、双以太网接口、 Canopen从站接口的出线方向均垂直于电路板。[〇〇15]10模块PCB板上部设计有两排26位端子，在板顶角位置设置Canopen主站DB9接口，在10模块PCB板上还设置了 SPI走线端子；
[0016] 所述26位端子为过墙端子，通过插针连接10输入，10输入包含16路有源D1、16路有源D0、4路两线制热电阻信号采集通道、1路编码器信号采集通道，端子均配备弹簧端子插头;所述Canopen主站DB9接口通过接线与所述伺服驱动器相连;所述SPI走线端子通过插针连接CPU板。[〇〇17]10模块PCB板板设计高速同步10通信口，包括有源24V数字量输入、有源24V数字量输出、RTD模拟量输入、SSI模拟量输入。
[0018]板槽位于控制器壳体内部上侧垂直固定;控制器壳体顶盖上设置12位过墙端子， 所述12位过墙端子连接所述伺服驱动器的10端口。
[0019]所述控制器壳体呈长方体，所述控制器壳体顶盖预留伺服驱动器接线过孔、PLC接线过墙端子孔、多个铜柱固定孔及接地螺母；
[0020]多个铜柱通过对应的铜柱固定孔内通伺服驱动器接线，以通电及固定控制器壳体;铜柱外侧采用尼龙;多个铜柱分两层错开布置;接地螺母与大地连接。
[0021]所述伺服驱动器为AC2伺服驱动器，运行电压为24V、36V、48V、72V、80V。[〇〇22]本实用新型的有益效果是:调整传统变桨内部PLC加变频驱动变桨控制架构，以基于嵌入式ARM平台的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器取代独立变桨PLC的设计，减少变桨内部中间环节，简化内部结构，实现变桨内部控制与驱动的融合，进而配合风机主控实现电控一体化、国产化的目标，对风电产业持续健康发展具有重要意义。【附图说明】
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[〇〇24]图1是本实用新型板式PLC系统的CPU模块PCB板接口结构图；[〇〇25]图2是本实用新型板式PLC系统的10模块PCB板接口结构图；[〇〇26]图3是本实用新型PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器结构示意图；
[0027]图4是本实用新型控制器壳体顶板外观结构示意图。[〇〇28]附图标记包括，[〇〇29]1-电源接口，2-双以太网接口，3-双Canopen从站接口，4-Canopen主站DB9接口，5-26位端子，6-SPI走线端子，7-CPU板，8-10板，9-AC2伺服驱动器，10-12位过墙端子，11-尼龙，12-铜柱，13-接地螺母，14-外壳，15-PLC接线过墙端子孔，16-AC2伺服驱动器接线过孔。【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型的技术方案作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0031]在图1中，本实用新型腔内的PLC板式系统CPU板顶端设计从左至右依次为电源接口 1、双以太网接口 2以及双Canopen从站接口 3，板子尺寸设计为200mm*140mm。所述电源接口与外部24V输入电源接线相连，保证控制器供电；所述双以太网口通过网线与上位机相连;所述电源接口、双以太网接口、Canopen从站接口的出线方向均朝垂直于电路板，穿过机壳侧壁(长宽为155mm*230mm的侧壁)与外部通信，冗余的接口设计增强了数据通信可靠性。 [〇〇32]图2是本实用新型腔内所集成板式PLC系统的10板结构图，板上设计有两排26位端子5，板顶角位置设计为Canopen主站DB9接口 4，并设计SPI走线端子6。所述26端子为过墙端子，通过插针连接10输入，采集10信号，所述10输入通道类型包含16路有源D1、16路有源D0、 4路两线制热电阻信号采集通道、1路编码器信号采集通道，端子均配备弹簧端子插头，满足现场空间及抗震的需求;所述Canopen主站DB9接口通过接线与AC2伺服驱动器相连;所述 SPI走线端子通过插针连接CPU板，保证两板间信号传输。
[0033]图3是本实用新型的PLC与伺服驱动器一体化控制器壳体内结构设计图，板槽位于箱体一端垂直固定，如图位置分别为CPU板7和10板8，Canopen主站DB9接口 4朝向机壳内的 AC2伺服驱动器9所在方向，实现PLC与伺服驱动器间信号传输，机壳对应位置不开口。所述 12位端子10固定于机壳顶盖上，用于外接AC2信号，所述26位端子5出线方向平行与电路板， 穿过机壳顶盖(长宽为230mm*280mm的顶盖)；所述AC2伺服驱动器运行电压24V、36V、48V、 72/80V，空载300毫秒可达额定转速。26位端子是PLC的10端子，12位端子是AC2的10端子。
[0034]图4为本实用新型控制器壳体顶板外观结构示意图。本实用新型壳体近长方体，顶板预留孔结构为AC2伺服驱动器接线过孔16、PLC接线过墙端子孔15、铜柱12固定孔及接地螺母13。铜柱内通伺服驱动器接线，具有通电及固定壳体双重作用;铜柱外侧采用尼龙11达到绝缘屏蔽作用;壳体设计两层铜柱的位置相互错开，方便一次性安装;接地螺母13与大地连接，增强控制器抗干扰性及安全性;控制器外壳14采用灰色外观，内含金属粉末的小尺寸塑壳封装，通信接口分布于顶部与侧面，达到良好抗振性能和防电磁干扰性。
[0035]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。[〇〇36]
【申请人】结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，所述一体化变桨控制器包括控制器壳体、 板式PLC系统和伺服驱动器，其特征在于:所述板式PLC系统和伺服驱动器均设置在控制器壳体内部，其中，板式PLC系统通过板 槽安装在控制器壳体内部的上侧，所述伺服驱动器安装在控制器壳体的下侧；所述板式PLC系统通过接口与伺服驱动器相连。2.根据权利要求1所述的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，其特征在于:所述板式PLC系统包括CPU模块和10模块，所述CPU模块设置在CPU模块PCB板上，所述10 模块设置在10模块PCB板，两PCB板通过板槽平行固定于控制器壳体内部上侧；所述伺服驱动器与两PCB板垂直相对的放置在壳体内部下侧。3.根据权利要求2所述的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，其特征在于:所述板式PLC系统的CPU模块采用ARM9，10模块采用MSP430，CPU模块和10模块之间通过 SPI总线连接。4.根据权利要求3所述的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，其特征在于:所述CRJ模块PCB板平行设置在10模块PCB板的上方；所述CPU模块PCB板从左至右依次为开设电源接口(1)、双以太网接口(2)以及双 Canopen从站接口(3);其中，所述电源接口(1)与外部24V输入电源接线相连，所述双以太网口通过网线与上 位机相连，所述Canopen从站接口与伺服驱动器相连；所述电源接口、双以太网接口、 Canopen从站接口的出线方向均垂直于电路板。5.根据权利要求4所述的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，其特征在于:10模块PCB板上部设计有两排26位端子(5)，在板顶角位置设置Canopen主站DB9接口 (4)，在10模块PCB板上还设置了SPI走线端子(6);所述26位端子(5)为过墙端子，通过插针连接10输入，10输入包含16路有源D1、16路有 源D0、4路两线制热电阻信号采集通道、1路编码器信号采集通道，端子均配备弹簧端子插 头;所述Canopen主站DB9接口通过接线与所述伺服驱动器相连;所述SPI走线端子通过插针 连接CPU板。6.根据权利要求5所述的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，其特征在于:10模块PCB板设置高速同步10通信口，包括有源24V数字量输入、有源24V数字量输出、 RTD模拟量输入、SSI模拟量输入。7.根据权利要求1所述的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，其特征在于:板槽位于 控制器壳体内部上侧垂直固定;控制器壳体顶盖上设置12位过墙端子(10)，所述12位过墙 端子(10)连接所述伺服驱动器的10端口。8.根据权利要求7所述的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，其特征在于:所述控制器壳体呈长方体，所述控制器壳体顶盖还预留伺服驱动器接线过孔(16)、PLC 接线过墙端子孔(15 )、多个铜柱固定孔及接地螺母(13);多个铜柱(12)通过对应的铜柱固定孔内通伺服驱动器接线，以通电及固定控制器壳 体;铜柱(12)外侧采用尼龙(11);多个铜柱(12)分两层错开布置;接地螺母(13)与大地连 接。9.根据权利要求1所述的PLC与伺服驱动器一体化变桨控制器，其特征在于:所述伺服驱动器为AC2伺服驱动器，运行电压为24V、36V、48V、72V、80V。
【文档编号】F03D7/00GK205605358SQ201620354774
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】陈熙, 李鹏, 许万甦, 仇晓伟, 赵尊全, 马红星, 李志强
【申请人】北京华电天仁电力控制技术有限公司