一种plc控制的风力发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于风力发电PLC的控制系统，具体设及一种PLC控制的风力发电系统。
【背景技术】
[0002] 风能作为一种清洁无污染、取之不尽的绿色可再生能源受到我国的普遍关注，就 其风力发电控制技术而言与国外甚远，存在W下一些缺点：
[0003] 一、风力发电机运行环境恶劣、工况复杂，对电网要求非常高，一般控制系统并不 能实现并网异步无人值守的风力发电机组的自动控制及远程监控、自动化的报警显示；
[0004] 二、传统的风力发电控制系统，很少采用人机对话装置及自动化监控装置，不能很 好地实现人机对话及风力发电机机械装置的远程监控。
[0005] =、也没有采用液压高速轴制动伺服系统，不能对风力发电机机械装置有效保护。
[0006] 四、常规控制系统自动化程度低，结构复杂、生产成本高、设备故障率高，操作不方 便、控制性不强、人为因素干扰控制精度，影响整个风力发电系统的效率；控制系统运行不 稳定，不能实现风力发电预期控制的目标。
[0007] 五、传统的风力发电设备中没有采用输出电压装备，不能实现电能储存，也不能提 高了风电发电机的风能利用效率，风力发电的成本总是居高不下。
【发明内容】
[000引本发明是为了克服上述不足，给出了一种风力发电设备PLC的控制系统。
[0009] 本发明的技术方案如下；
[0010] 一种PLC控制的风力发电系统，包括工控机、PLC控制系统、数据采集系统、传感 器、伺服系统和执行装置；所述的PLC控制系统，包括控制部分、其它控制部分、W太网模 块与人机对话装置；PLC系统通过W太网及W太网模块与工控机连接，人机对话装置通过 RS482与PLC系统连接，作为人机一体化的设备与PLC控制系统对话，显示风力发电机运行 状态及风力发电的结果。
[0011] 所述的PLC控制系统采用西口子S7-300系列可编程控制器，包括数字输入量 SM321、模拟输入量SM331、计数模块FM350、接口模块IM153、数字输出量SM322、模拟输出量 SM332、CPU- 315处理模块等，作为并网异步无人值守的风力发电机组的核屯、控制器。
[0012] 所述的控制部分包括风力发电机装置机械控制系统、电气控制系统和液压控制系 统。
[0013] 所述的风力发电机装置机械控制系统用于风力发电机装置的机械控制和机械制 动、刹车、倍止。
[0014] 具体地，所述的风力发电机装置机械控制系统包括变速装置和机械制动，更进一 步地，变速装置包括齿轮变速箱、传动轴和联轴器。
[001引所述的电气控制系统包括电机启动、并网控制和其它控制，用于电机的启动、并网 和刹车制动，实现风力发电机装置的电气保护。
[0016] 所述的人机对话装置包括触摸屏和监控系统，所述的触摸屏作为人机对话设备通 过人机界面与风力发电机装置对话，用户可W通过触摸屏输入用户命令并修改控制参数， 用户根据风力发电机装置的控制状态及时调整PLC控制的风力发电机械装置的工作状态； 所述的监控系统用于远程监控PLC控制系统的运行状态，如机组运行参数的监控、风力发 电机装置状态的监控，历史曲线和实时运行曲线的监控，报警状态的监控。
[0017] 所述的数据采集系统包括电网数据系统、气象数据系统、机组状态数据系统。
[0018] 具体地，所述的电网数据系统包括采集电网S相电流、电压及频率，相序故障及电 压故障等数据，实现电网数据的监控与报警。
[0019] 具体地，所述的气象数据系统包括采集风速、风力、风向及温度等气象数据，为风 力发电控制提供可靠气象参数。
[0020] 具体地，所述的机组状态数据系统包括采集风轮机转速、发电机转速、变速装置的 油温、液压系统的油温等数据，实时动态采集机组运行状态的数据，监控机组运行的历史曲 线和实时曲线，为机组正常运行提供可靠的数据，保证风力发电装置正常发电。
[0021] 所述的传感器包括温度传感器、压力传感器、风向传感器、液位传感器及转速传感 器；
[0022] 所述的温度传感器型号为WTCJK-313-H-B-Y，把温度传感器检测到的电压信号转 换成4~20mA标准电流信号输出；
[0023] 所述的压力传感器采用型号为PTC302的油压传感器，用于变速箱和液压站压力 的检测；
[0024] 所述的风向传感器选择kriwanINT30H，用来测量和监控风力发电机械装置的风 力和风向；
[0025] 所述的液位传感器选用的是CR-6061通用型油位传感器，适合常温常压下各种燃 料油、液压油的测量；
[0026] 所述的转速传感器选用海德IS巧208旋转编码器3600脉冲DC5-24V编码器码盘 瑞普ZSP5208。
[0027] 所述的执行装置包括液压执行装置、信号灯、风力发电机，作为PLC控制系统的输 出液压阀动作、信号信号灯显示、风力发电机转动发电；
[002引所述的液压执行装置包括液压工作站、PLC系统控制台、液压换向装置、液压驱动 头、风力发电设备液压阀及液压制动装置，液压执行装置安装在风力发电机机械装置升降 工作台上，通过升降工作的移动来调节液压执行装置。
[0029] 所述的风力发电机是风力发电设备中的主要机械设备，主要包括风轮机、叶片、转 子及输出电压装置等设备。
[0030] 所述的伺服系统为液压伺服系统，包括风力发电机的高速轴制动系统和风力发电 机的功率控制系统；
[0031] 具体地，所述的风力发电机的高速轴制动系统是风力发电机的一个保护系统，当 风力发电机启动或停止，要求刹车抱闽，电磁换想法断开液压缸的液压回路，系统压力卸 荷，刹车抱闽，风力发电机停车；
[0032] 具体地，所述的风力发电机的功率控制系统为液压控制系统，用于电动机的变浆 控制。
[0033] 本发明与现有技术相比，具有W下优点及突出性效果：
[0034] (1)本发明的一个显著的特点是采用PLC的控制系统，实现并网异步无人值守的 风力发电机组的自动控制及远程监控、自动化的报警显示。
[0035] (2)本发明的一个显著特点是采用人机对话装置，实现人机对话及风力发电机机 械装置的远程监控。
[0036] (3)本发明的一个显著特点是伺服系统采用液压高速轴制动伺服系统，当风力发 电机启动或停止，要求刹车抱闽，电磁换想法断开液压缸的液压回路，系统压力卸荷，刹车 抱闽，风力发电机停车，保护风力发电机的及时、快速制动。
[0037] (4)本发明的一个显著特点是PLC控制运行情况稳定，实现风力发电预期控制的 目标，在其它风力发电设备上控制使用具有很强的借鉴意义。
[003引 妨本发明的一个显著特点是采用PLC控制系统：结构简单、操作方便、控制性强， 易于实现风力发电的控制。
[0039] 除了W上该些，本发明采用稳压装备实现电能储存，提高了风电发电机的风能利 用效率，降低了风力发电的成本，能够产生很好的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0040] 图1是本发明所述的一种PLC控制的风力发电系统的结构示意图；
[0041] 图2为本发明所述的一种PLC控制的风力发电系统的PLC控制系统内部控制结构 框图；
[0042] 图3为本发明所述的一种PLC控制的风力发电系统的液压执行装置结构示意图；
[0043] 图4为本发明所述的一种PLC控制的风力发电系统的风力发电机机械装置组成原 理图；
[0044] 图5为本发明所述的一种PLC控制的风力发电系统的PLC控制实现风力发电过程 流程图；
[0045] 图6为本发明所述的一种PLC控制的风力发电系统的PLC控制实现风力发电的实 例图。
【具体实施方式】
[0046] 实施实例1 ;
[0047] 下面结合附图对本发明及其实施方式作进一步详细描述。
[0048] 如图1所示，一种PLC控制的风力发电系统，包括工控机、PLC控制系统、数据采集 系统、传感器、伺服系统和执行装置。
[0049] 进一步地，所述的工控机上装有组态王6. 1监控软件。
[0050] 如图2所示，所述的PLC控制系统，包括控制部分、其它控制部分、W太网模块与 人机对话装置，PLC控制系统的一端与数据采集系统相连、接收数据采集系统采集的数据， PLC控制系统的另一端通过W太网及W太网模块与工控机连接，人机对话装置通过RS482 与PLC系统连接，作为人机一体化的设备与PLC控制系统对话，显示风力发电机运行状态及 风力发电的结果。
[0化1] 所述的PLC控制系统采用西口子S7-300系列可编程控制器，包括数字输入量 SM321、模拟输入量SM331、计数模块FM350、接口模块IM153、数字输出量SM322、模拟输出量SM332、CPU- 315处理模块等，作为并网异步无人值守的风力发电机组的核屯、控制器及远 程监控、自动化的报警显示。
[0052] 又，本发明采用PLC的控制系统，实现并网异步无人值守的风力发电机组的自动 控制及报警显示，是本发明的一个显著特点。
[0053] 所述的控制部分包括风力发电机装置机械控制系统、电气控制系统和液压控制系 统。
[0054] 所述的风力发电机装置的机械控制系统用于风力发电机装置的机械控制和机械 制动、刹车、倍止。
[0055] 具体地，所述的风力发电机装置的机械控制系统包括变速装置和机械制动，更进 一步地，变速装置包括齿轮变速箱、传动轴和联轴器。
[0056] 所述的电气控制系统包括电机启动、并网控制和其它控制，用于电机的启动、并网 和刹车制动，实现风力发电机装置的电气保护。
[0057] 所述的人机对话装置包括触摸屏和监控系统，所述的触摸屏作为人机对话设备通 过人机界面与风力发电机装置对话，用户可W通过触摸屏输入用户命令并修改控制参数， 用户根据风力发电机装置的控制状态及时调整PLC控制的风力发电机械装置的工作状态。 [0化引又，本发明采用人机对话装置实现人机对话及远程监控，是本发明的一个显著特 点。
[0化9] 具体地，所