风光互补发电系统安装与调试模拟试题13

1、风光互补发电系统安装与调试模拟竞赛任务书A卷工 位 号: 比赛时间: 2012年6月20日选手须知：（1）任务书共18页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。（2）竞赛现场提供风光互补发电系统实训教程。（3）参赛团队应在6小时内完成任务书规定内容。选手在竞赛过程中根据任务书要求，将各系统的运行记录或程序文件存储到D盘目录及文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不予给分。（4）选手提交的试卷不得写上姓名或与身份有关的信息，否则成绩无效。（5）选手认定器件有故障可提出更换，器件经测定完好属选手误判时，每次扣5分。（6）比赛过程中由于参赛选手人为原因造成的器

2、件损坏，不予更换。比赛过程中由于参赛选手人为原因造成贵重器件损坏，停止该队比赛，比赛成绩作为零分。（7）在竞赛过程中，参赛选手如有舞弊、不服从裁判判决、扰乱赛场秩序等行为，裁判长按照规定扣减相应分数。情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩记为零分。一、竞赛设备及工艺过程描述賽项设备以“KNT-WP01风光互补发电实训系统”为载体，该设备由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统和监控系统组成，如图1所示。（a） （b） （c） （d） （e） （f）图1 KNT-WP01风光互补发电实训系统（a）光伏供电装置（b）风力供电装置（c）光伏供电系统（d）风力供电系统（e）逆

3、变与负载系统（f）监控系统二、工作任务任务一：光伏供电装置（10分）1器件安装如图2所示，光伏供电装置的光伏电池组件偏移方向的定义和摆杆移动方向的定义已在图中标明。除了光伏电池组件、投射灯、摆杆支架和光线传感器之外，其他部件和设备已安装完成。图2 光伏供电装置要求：将4块光伏电池组件、2盏投射灯、摆杆支架和光线传感器正确地安装在光伏供电装置上，紧固件不松动。靠近摆杆的投射灯定义为投射灯1（简称灯1），另1盏投射灯定义为投射灯2（简称灯2）。2. 布线与接线（1）将2盏投射灯的引线正确地连接在灯座上。（2）将4块光伏电池组件组成并联，焊接连接线，并用胶带缠绕包扎。任务二：光伏供电系统（36分）1

4、器件安装除了光伏供电控制单元外，其他部件和设备已安装完成。要求：将光伏供电控制单元安装在光伏供电系统的网孔板上。2布线与接线光伏供电系统的光伏供电控制单元没有接线、西门子S7-200 CPU226PLC接线拆除（除了AC220V电源线）、继电器组接线拆除，其他部件和设备已完成接线（走线槽已经安装好）。要求：（1）完成光伏供电控制单元接线，接线要有合理的线标套管。线标套管号码从A01至A99排列，线标套管号码除了同1根导线两端一致外，不得与其他导线的线标套管号码重复命名，图3是线标套管号码示意图。图3 线标套管号码示意图在答题纸如表1所示的光伏供电控制单元接线表中标明结束端位置、起始端位置线标套

5、管号码、结束端位置线标套管号码、线型和颜色。表1 光伏供电控制单元接线序号起始端位置起始端位置线标套管号码结束端位置结束端位置线标套管号码线型、颜色1DT5.12DT5.23DT5.34DT5.45DT5.56DT5.67DT5.78DT5.89DT6.110DT6.211DT6.312DT6.413DT6.514DT6.615DT7.116DT7.217DT7.318DT7.419DT7.520DT7.621DT7.722DT7.823DT7.924DT7.10（2）表2是西门子S7-200 CPU226PLC的配置要求，根据该配置完成西门子S7-200 CPU226PLC的接线，接线要有合

6、理的线标套管，线标套管号码要求与要求（1）相同。表2 西门子S7-200 CPU226PLC的配置序号输入输出配置序号输入输出配置1I0.0旋转开关自动挡23I2.6急停按钮2I0.1向东按钮24I2.7未定义3I0.向南按钮25Q0.0向东按钮指示灯4I0.3向西按钮26Q0.1向西按钮指示灯5I0.4向北按钮27Q0.2向北按钮指示灯6I0.5灯1按钮28Q0.3向南按钮指示灯7I0.6灯2按钮29Q0.4灯1按钮指示灯、KA7线圈8I0.7东西按钮30Q0.5灯2按钮指示灯、KA8线圈9I1.0西东按钮31Q0.6东西按钮指示灯10I1.1摆杆接近开关垂直限位32Q0.7西东按钮指示灯1

7、1I1.2光伏组件向东、向西限位开关33Q1.0启动按钮指示灯12I1.3光伏组件向北限位开关34Q1.1停止按钮指示灯13I1.4光伏组件向南限位开关35Q1.2KA1线圈（组件向东）14I1.5光线传感器（光伏组件）向东信号36Q1.3KA2线圈（组件向西）15I1.6光线传感器（光伏组件）向西信号37Q1.4KA5线圈（组件向北）16I1.7光线传感器（光伏组件）向北信号38Q1.5KA6线圈（组件向南）17I2.0光线传感器（光伏组件）向南信号39Q1.6KA3线圈（摆杆东西）18I2.1摆杆东西向限位开关40Q1.7KA4线圈（摆杆西东）19I2.2摆杆西东向限位开关411M0V20

8、I2.3启动按钮422M0V21I2.4停止按钮431LDC24V22I2.5未定义442LDC24V（3）在答题纸如表3所示的S7-200 CPU226输入输出接线表中标明结束端位置、起始端位置线标套管号码、结束端位置线标套管号码、线型和颜色。表3 S7-200 CPU226输入输出接线序号起始端位置起始端位置线标套管号码结束端位置结束端位置线标套管号码线型、颜色11M22M31L42L53L6I0.07I0.18I0.29I0.310I0.411I0.512I0.613I0.714I1.015I1.116I1.217I1.318I1.419I1.520I1.621I1.722I2.023I

9、2.124I2.225I2.326I2.427I2.528I2.629I2.730Q0.031Q0.132Q0.233Q0.334Q0.435Q0.536Q0.637Q0.738Q1.039Q1.140Q1.241Q1.342Q1.443Q1.544Q1.645Q1.73. 光伏电池组件的光源跟踪调试 根据光伏供电控制单元的按钮定义，操作光伏供电控制单元上的相关按钮，光伏电池组件、投射灯和摆杆作相应的动作。要求：（1）光伏供电控制单元的选择开关有两个状态，选择开关拨向左边时，PLC处在手动控制状态，可以进行光伏电池组件跟踪、灯状态、摆杆运动操作。选择开关拨向右边时，PLC处在自动控制状态，按下

10、启动按钮，PLC执行自动控制程序。（2）PLC处在手动控制状态时，按下向东按钮，向东按钮的指示灯亮，光伏电池组件向东偏转3秒后停止偏转运动，向东按钮的指示灯熄灭。在光伏电池组件向东偏转的过程中，再次按下向东按钮或停止按钮，向东按钮的指示灯熄灭，光伏电池组件停止偏转运动。按下向西按钮，向西按钮的指示灯亮，光伏电池组件向西偏转3秒后停止偏转运动，向西按钮的指示灯熄灭。在光伏电池组件向西偏转的过程中，再次按下向西按钮或停止按钮，向西按钮的指示灯熄灭，光伏电池组件停止偏转运动。向东按钮和向西按钮在程序上采取互锁关系，太阳能电池有东西限位保护。向北按钮和向南按钮的作用与向东按钮和向西按钮的作用相同。（3

11、）PLC处在手动控制状态时，按下灯1按钮，灯1按钮的指示灯亮，投射灯1亮。再次按下灯1按钮或停止按钮，灯1按钮的指示灯熄灭，投射灯1熄灭。PLC处在手动控制状态时，按下灯2按钮，灯2按钮的指示灯亮，投射灯2亮。再次按下灯2按钮或停止按钮，灯2按钮的指示灯熄灭，投射灯2熄灭。 （4）PLC处在手动控制状态时，按下东西按钮，东西按钮的指示灯亮，摆杆由东向西方向连续移动，投射灯1、2点亮。在摆杆由东向西方向连续移动的过程中，再次按下东西按钮或停止按钮，东西按钮的指示灯熄灭，摆杆停止运动，投射灯1、2熄灭。若摆杆经过中间限位，需停留5秒，然后继续东西运动，摆杆由东向西方向移动处于极限位置时，东西按钮的

12、指示灯熄灭，投射灯2熄灭，摆杆返回3秒停止移动，投射灯1熄灭。如果按下西东按钮，西东按钮的指示灯亮，摆杆由西向东方向连续移动，投射灯1、2点亮。在摆杆由西向东方向连续移动的过程中，再次按下西东按钮或停止按钮，西东按钮的指示灯熄灭，摆杆停止运动，投射灯1、2熄灭。若摆杆经过中间限位，需停留5秒，然后继续西东运动，摆杆由西向东方向移动处于极限位置时，西东按钮的指示灯熄灭，投射灯2熄灭，摆杆返回3秒停止移动，投射灯1熄灭。东西按钮控制和西东按钮控制在程序上采取互锁关系。（5）PLC处在自动控制状态，按下启动按钮，摆杆向东连续移动，到达摆杆极限位置时停止运动。2秒钟后，投射灯1点亮，光伏电池组件对光跟

13、踪，对光跟踪结束2秒后，摆杆由东向西方向连续移动，光伏电池组件对光跟踪，10秒后，摆杆停止运动，投射灯2也点亮，5秒后，摆杆继续向西运动，光伏电池组件继续对光跟踪。当摆杆到达中间限位时，摆杆停止运动，光伏电池组件对光跟踪，对光跟踪结束5秒后，摆杆继续由东向西方向连续移动，光伏电池组件对光跟踪，10秒后，摆杆停止，投射灯2熄灭，2秒后，摆杆继续向西运动，光伏电池组件继续对光跟踪。当摆杆到达摆杆极限位置时，摆杆停止移动，光伏电池组件对光跟踪。对正2秒钟后，摆杆向东连续移动，10秒后，投影灯2再次点亮，光伏电池组件对光跟踪，到达垂直接近开关位置时，摆杆停止移动，对光跟踪结束5秒后，投射灯全部熄灭。2

14、秒钟后，投射灯2亮5秒熄灭，3秒钟后，投射灯1亮5秒熄灭，自动控制程序结束。在自动控制状态下，当按下停止按钮或急停按钮时，投射灯熄灭、摆杆和光伏电池组件停止运动。4. 光伏组件的输出特性测试将光伏供电控制单元的选择开关拨向左边时，PLC处在手动控制状态，调节光伏供电装置的摆杆处于垂直状态，调节光伏电池组件正对着投射灯。点亮投射灯1，检测光伏电池组件的输出特性。要求：（1）调节光伏供电系统的可调变阻器，阻值从0逐渐变化到1000。记录对应的电压、电流值，填写在答题纸如表4所示的光伏电池组件输出的电压、电流值表格中，每次记录的对应的电压值和电流值为一组，记录不少于12组。（2）在答题纸如图4所示的

15、光伏电池组件输出特性曲线坐标图上绘制光伏电池组件输出特性曲线，并标明坐标的参数单位和计量单位。表4 光伏电池组件输出的电压、电流值组号电压U/V电流I/A组号电压U/V电流I/A172839410511612图4 光伏电池组件输出特性曲线5. 绘制电路图在手提计算机中绘制光伏供电主电路电气原理图。要求：（1）绘制的光伏供电主电路电气图保存在手提计算机的桌面，文件名为：光伏供电主电路。（2）主电路按照工程要求绘制，主电路中的电气符号要符合国标。6. 蓄电池的模拟充电选择光伏模拟电压值和蓄电池的模拟电压值，用示波器测量充电波形。要求（1）光伏模拟电压值为13.5V，蓄电池的模拟电压选择为15V，用

16、示波器测量充电波形，截图保存在手提计算机的桌面，文件名为：充电波形A。（2）选择光伏模拟电压值为13.5V，蓄电池的模拟电压选择为9V，截图保存在手提计算机的桌面，文件名为：充电波形B。（3）选择光伏模拟电压值为18V，蓄电池的电压选择为9V，截图保存在手提计算机的桌面，文件名为：充电波形C。7. 分析题在答题纸上回答下列问题：（1）蓄电池充放电的工作原理？（2）结合所绘制的输出功率特性曲线，说明太阳能电池的输出功率与那些因素有关？（3）光伏电池发电原理？ 任务三：风力供电装置（5分）1器件安装如图5所示。风场运动机构箱运动方向的定义已在图中标明。除了叶片、轮毂、尾舵、侧风偏航机械传动机构之外

17、，其他部件和设备已安装完成。 图5 风力供电装置要求：将叶片、导流罩、尾舵、侧风偏航机械传动机构正确地安装在风力发电机上。2. 布线与接线整理侧风偏航机械传动机构的引线并正确地与接插座连接。任务四：风力供电系统（20分） 1. 器件安装除了风力供电控制单元外，其他部件和设备已安装完成。要求：将风力供电控制单元安装在风力供电系统的网孔板上。2布线与接线风力供电系统的风力供电控制单元没有接线、西门子S7-200 CPU224PLC接线拆除（除了电源线），其他部件和设备已完成接线（走线槽已经安装好）。要求：（1）完成风力供电控制单元接线，接线要有合理的线标套管。线标套管号码从B01至B99排列，线标

18、套管号码除了同1根导线两端一致外，不得与其他导线的线标套管号码重复命名，图6是线标套管号码示意图。图6 线标套管号码示意图在答题纸如表5所示的光伏供电控制单元接线表中标明结束端位置、起始端位置线标套管号码、结束端位置线标套管号码、线型和颜色。表5 风力供电控制单元接线序号起始端位置起始端位置线标套管号码结束端位置结束端位置线标套管号码线型、颜色1DT12.12DT12.23DT12.34DT12.45DT12.56DT12.67DT12.78DT12.89DT12.910DT12.1011DT13.112DT13.213DT13.314DT13.415DT13.516DT13.6（2）表6是西

19、门子S7-200 CPU224PLC的配置要求，根据该配置完成西门子S7-200 CPU224PLC的接线，接线要有合理的线标套管，线标套管号码要求与要求（1）相同。表6 西门子S7-200 CPU224PLC的配置序号输入输出配置序号输入输出配置1I0.0旋转开关自动挡15Q0.0逆时按钮指示灯2I0.1顺时按钮16Q0.1顺时按钮指示灯3I0.2风场机构顺时到位开关17Q0.2侧风偏航按钮指示灯4I0.3逆时按钮18Q0.3恢复按钮指示灯5I0.4风场机构逆时到位开关19Q0.4启动按钮指示灯6I0.5侧风偏航初始位开关20Q0.5停止按钮指示灯7I0.6侧风偏航按钮21Q0.6继电器KA

20、9线圈8I0.7侧风偏航45°到位开关22Q0.7继电器KA10线圈9I1.0侧风偏航90°到位开关23Q1.0继电器KA11线圈10I1.1风速检测信号24Q1.1继电器KA12线圈11I1.2恢复按钮251M0V12I1.3启动按钮262M0V13I1.4停止按钮271L+24V14I1.5急停按钮282L+24V在答题纸如表7所示的S7-200 CPU226输入输出接线表中标明结束端位置、起始端位置线标套管号码、结束端位置线标套管号码、线型和颜色。表7 S7-200 CPU224输入输出接线序号起始端位置起始端位置线标套管号码结束端位置结束端位置线标套管号码线型、颜色

21、11M22M31L42L53L6I0.07I0.18I0.29I0.310I0.411I0.512I0.613I0.714I1.015I1.116I1.217I1.318I1.419I1.520Q0.021Q0.122Q0.223Q0.324Q0.425Q0.526Q0.627Q0.728Q1.029Q1.13. 调试 根据风力供电控制单元的按钮定义操作风力供电控制单元上的相关按钮，模拟风场和风力发电机作相应的动作。要求：（1）风力供电控制单元的选择开关有两个状态，选择开关拨向左边时，PLC处在手动控制状态，可以进行风场运动机构箱的运动控制和侧风偏航控制。选择开关拨向右边时，PLC处在自动控制

22、状态，按下启动按钮，PLC执行自动控制程序。（2）PLC处在手动控制状态时，按下顺时按钮，顺时按钮的指示灯亮，风场运动机构箱顺时移动，运行10秒后，停止运动、指示灯熄灭，5秒后继续运行，指示灯点亮。当风场运动机构箱移动到限位开关时，顺时按钮的指示灯熄灭，风场运动机构箱返回3秒停止移动。风场运动机构箱在作顺时移动时，再次按下顺时按钮，顺时按钮的指示灯熄灭，风场运动机构箱停止移动。如果按下逆时按钮，逆时按钮的指示灯亮，风场运动机构箱逆时移动，运行10秒后，停止运动、指示灯熄灭，5秒后继续运行。当风场运动机构箱移动到限位开关时，逆时按钮的指示灯熄灭，风场运动机构箱返回3秒停止移动。风场运动机构箱在作

23、逆时移动时，再次按下逆时按钮，逆时按钮的指示灯熄灭，风场运动机构箱停止移动。顺时按钮控制和逆时按钮控制在程序上采取互锁关系。（3）PLC处在手动控制状态时，按下偏航按钮，偏航按钮指示灯亮，风力发电机作侧风偏航动作，尾翼偏转到45°左右的位置，侧风偏航结束，偏航按钮指示灯熄灭。尾翼偏转到45°左右的位置停止后，再次按下偏风偏航按钮，风力发电机再次作侧风偏航动作，尾翼偏转到90°左右的位置，侧风偏航结束。风力发电机作侧风偏航的过程中（45°或90°），按下偏航按钮或停止按钮，侧风偏航结束，偏航按钮指示灯熄灭。侧风偏航结束时，按下恢复按钮，恢复按钮的

24、指示灯亮，风力发电机撤销侧风偏航，在此过程中，再次按下恢复按钮，撤销侧风偏航动作停止，恢复按钮的指示灯熄灭。在撤销侧风偏航的过程中，当尾翼回到初始状态时，恢复按钮的指示灯熄灭。（4）设置控制轴流风机的变频器参数，频率为040Hz。启动轴流风机旋转，轴流风机可作变速旋转。（5）PLC处在自动控制状态时，启动轴流风机旋转，按下启动按钮，风场装置作顺时运动，当风场运动机构箱顺时移动到限位开关时，风场装置作逆时运动，当风场运动机构箱逆时移动到限位开关时，风场运动机构箱停止移动，自动运行程序结束。PLC处在自动控制状态，调节控制轴流风机的变频器的频率，当风速超过DSP控制器规定值时，风力发电机作侧风偏航，当风速低于DSP控制器规定值时，风力发电机撤销侧风偏航。PLC处在自动控制状态时，按下启动按钮时，如果风力发