基于组态王的风力发电机组的监测

专业名称电气工程与其自动化2012年5月AccordingtothecurrentpowtotaprenewableenergyinChina,developingthvigorouslyistheneedofenergydevelopmentaswellastheneedforenvironmentprotection.Therefore,themonitoringofthewind-drivengeneratoranditsmonitoringholdsgreaterInthispaper,awholesetofreal-timemonitoringofwind-drivengeneratorschemeisdesignedandputintopracticeonthebasisofanalyzingandstudyingtheprincipleandapplipower.ThisdesignadoptsthemachineofS7-200PLC.Weusethevoltage,currentandthetemperaturesensorftomonitorthree-phasevoltage,tandtemperatureandtorealizefailuresurveillancesystemiscapableofeffective书目第一章绪论 1一、课题背景与探讨意义 1(一)、风能的利用与发展前景 1(二)、国内外风力发电状况 2(三)、风力发电的优势与存在问题 3二、风力发电系统的发展与现状 4三、本论文主要探讨工作 5其次章探讨课题概述 6 6(一)、双馈风力发电机的组成与结构 6 8(三)、探讨对象与结果预料 8二、可编程限制器(PLC)概述 9三、组态王软件概述 第三章风力发电机状态监测方案设计 第四章风力发电机监测系统硬件设计 一、PLC的硬件设计 (一)、PLC的选型 (三)、PLC的I/0口配置 (五)、PLC的接线方案 26 (三)、温度传感器的选型 第五章监测系统的软件设计与调试 (一)、将PPI通讯转变为自由端口模式 40 45 45 第六章致谢 第七章参考文献 第一章绪论到2003年3月，全球风力发电装机已超过40GW(70%以上在欧洲),近几年每年去年风能发电平均每千瓦时的成本费用在强风区是4美分，弱风区为6美分。而20世纪80年头成本为80美分。探讨人员预料，随着技术设备的改善，成本还可以再削减30%到50%。目前我国投资超过160亿元的风能发电支配已经出台，拟在全国范围选择20个10万千瓦以上的产权，具有相当大局限性。所以，国内目前有(二)、国内外风力发电状况是20世纪80年头的事情，至今已经建成了一大批风力发电场。自20风力机几十种，从70年头末期我国起先自行开发多种微型(100w～1kw)充电用的风电机组，并在牧区和海岛得到快速推广，而且逐步形成产业，黑龙江等省、自治区建设了风能开发与探讨试点工作。到20世纪80年头末，我国小型风机装机容量达6.7Mw,年发电量为6.3Gwh时，中大到3万台以上，销售量最大的是100～300w的风电机组。660kw的主发电机组，并已安装到辽宁营口风电场并网发电运行。另外，浙江运达风力设备厂生产出4台250kw发电机组，安装在广东南澳风电机组降低20%～30%,国产化是我国大型风力机发展的必定趋势。我国大型风电机组的国产化从250～300kw机组起先，发展到600kW。依据我场的建设历史来看，1986年国家第一个风电场在山东荣城并网发电后，全国累计安装运用小型风力发电机组19万台以上，各地接连引进机组并发电实力。在黑龙江省的富锦风电场中，单机容量已达到960kw,使我国世纪70年头发生世界能源危机时，就实行了政府补贴税收政策等刺激手投资、年发电量、运行费用与运行牢靠性、稳定性等性能来衡量，200~(三)、风力发电的优势与存在问题其次章探讨课题概述代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。50倍。高速轴与其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。航装置。为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热),该限制器可以自面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以电同双向变流器机Ω,转子漏感2mH。护肝69.31mH,转动惯量0.089kg●m²,最佳叶尖数比为8,最佳风能利用系数为0.4。齿轮箱变速比为6.254。5.3A,转子电流的幅值为20A.二、可编程限制器(PLC)概述指令原件(按钮或者开关)和现场检测元件(各种传感器),输出端口连接一些执行器件(接触器、电磁、指示灯),限制和驱动负载工作。系统不能输入和编辑梯形图，编程方式比较麻烦，加之很多PLC生产厂家都推纳计算机编程。下图2-2为一般PLC的结构示意图：图2-2PLC结构示意图三、组态王软件概述组态王6.53是亚控科技依据当前的自动化技术的发展趋势，面对高端搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成实时数据库(KingHistorian)的支持，可以为企业供应一个对整个生产流程进行数据汇总、分析与管理的有效平台组态王6.53保持了组态王早期版本运行稳定、运用便利的特点。并2、组态王6.53的主要功能特性接组态王6.53集成了对KingHistorian的支持，极大的提高了组态王服务器支持高达10万点、支持256个并发客户同时存储和检索数据、每Lonworks现场总线方式、BacNet现场总线方式下载、支持20条实时曲线。纪90年头初引进采纳此项技术标准，此前始终是采纳蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术(2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络)。手机用户总数在1.42、CDMA接入技术组数据传输技术”,被称为第2.5代移动通信技术。目前采纳这一技术的机放射功率的160,被称为“绿色手机”。更为重要的是，基于宽带技术优势：高效的频带利用率和更大的网络容量、简化的网络规化、通话质其编码有4.4亿种数字排列，每部手机的编码还随时变更，这使得盗码只3、GPRS接入技术技术。由于运用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的苦痛情形也许就跟使用了下载软件Netanle差不多。此外，运用GPRS上网的方法4、CDPD接入技术利地接入Internet,全部基于TCP/IP协议的应用软件都可以无需修改干蓝牙的英文名称为“Bluetooth”,事实上它是一种实现多种设备之间脑、相关外设和家庭Hub等包括家庭RF的众多设备之间进行信息交换。蓝牙应用于手机与计算机的相连，可节约手网接入、无线免提、同步资料、影像传递等。要平安系统来防止未经授权的访问；蓝牙的基本通信速度为750kbits/s,不过现在带4Mbits/sIR端口的产品已经特别普遍，而且最近16Mbits/s的扩展也已经被批准。第三章风力发电机状态监测方案设计位仗钱栏师口1上位机YYYN图3-2系统监测流程图第四章风力发电机监测系统硬件设计(4)备有特地的接线端子排可供用户选择。(4)为适合不同的应用场合，每种CPU都用不同的电源。(6)可以快速地响应中断恳求信号。S7-20(8)为系统备有特地的数字拓展模块(EM),可以便利地对系统的输入本机数字量输入14输入本机数字量输出10输出本机模拟量输入2输入本机模拟量输入1输出数据字格式，满量程电压电流0至+327670至+32000逻辑1信号(最小)(I0.0至I0.2和I0.6至I1.5)4VDC,(I0.3至I0.5)5VDC,1mA逻辑0信号(最大)(I0.0至I0.2和I0.6至I1.5)1VDC,(I0.3至I0.5)可选(0.2至12.8ms)模拟量输入原件地址输入设备备注定子电压A电压互感器定子电压B电压互感器定子电压C电压互感器定子电流A电流互感器定子电流B电流互感器定子电流C电流互感器电压互感器转子电压B电压互感器转子电压C电压互感器电流互感器转子电流B电流互感器转子电流C电流互感器直流母线电压电压互感器温度温度传感器数字量输出原件地址输出设备备注过电压报警界面报警灯A过电流报警界面报警灯B过温度报警界面报警灯C报警器I0.1I0.2I0.5电流互感器十图4-4CPU接线图(六)、扩展模块的选择由于CPU模拟量输入端口只有两路，不满意14路模拟量输入的要求，所以须要扩展模拟量输入模块，依据所选模块的模拟量输入端口大于所测模拟量输入的端口的原则，选择EM231模拟量输入，8输入，因此选择两个模拟量扩展模块，如图4-5所示：CO++24VDC传感器电源输出>1M0.00.10.20.30.40.50.6图4-5模拟量输入模块电路接线图二、传感器的选型(一)、电流传感器的选型额定测量电流值(Arms)对应测量电流范围(Arms)过载实力额定输出电压(Vrms)4Vrms或5Vrms精度(Ta=+25℃)线性度误差电源电压失调电压(Ta=+25℃)响应时间di/dt跟随速度频率范围耗电负载电阻大于5000Ω绝缘电阻大于20MQ@DC500V表4-6电流互感器的电气参数+十+十2-电源负3M输出40电源地(G)(二)、电压传感器的选型电压传感器我们选择柏艾斯公司型号为EV-C53-500P5种电压传感器是一种利用电隔离原理将被测例跟随输出的电流或电压信号的测量模块，原精确度、高线性度、高集成度、体积小结构简额定电压值(Vrms)测量电压范围(Vrms)输出电流(mArms)精度(Ta=+25℃)线性度误差0.1%电源电压失调电流(Ta=+25℃)响应时间频率范围耗电负载电阻(@IpN,@±15V)工频耐压(50HZ,1min)绝缘电阻2-电源负++850℃;允许偏差值△℃:A级±(0.15+0.002|t|),B级±(0.30输入热电偶K型、E型、B型、S型、T型、J型、热电阻Pt100Cu100Cu50测温范围-200～450℃(热电阻)0～1600℃(热电精度等级输出信号供电电压负载电阻环境温度表4-9温度传感器的电参数表2、温度传感器的硬件接线图如4-10所示：十+++十AA热电阻变送器0~5V1~5V接线图图4-10温度传感器的硬件接线示意图内置工业级GPRS无线模块，供应标准RS下图4-11为为所选GPRS实物图：(一)、功能特性 3、多协议支持：支持标准TCP/IP,UDP5、高效：超大缓存60KB(二)、技术规格数据位：5,6,7,8停止位：1,1.5,2(当校验位=None)RS-232:TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSRRS-485:Tx+,Tx-,Rx+,工作温度：-30到75工作湿度：5到95%RH(三)、适用领域三防与水文监测第五章监测系统的软件设计与调试)Aw2N0UTW2)AIW6LN0uTws4))主程序人SBR_0人INT_07N温，短暂设定60度为极限温度，大于此温度SMB30和SMB130分别配置通讯口0和通讯口1,并且为自由端口操作供应波特率、校验和数据位数的选择。自由端口的限制字节如图5-2所示：77Ppdbbbmmpp:奇偶校验选择00=无奇偶校验01=偶校验11=奇校验d:每个字符的数据位0=每个字符8位1=每个字符7位bbb:自由端口波特率mm:协议选择01=自由端口协议图5-2用于自由端口模式的SM限制字节(SMB30或SMB130)不不Network1本程序接收一个字符中，MOvB16-09.SMB3001.初始化白由端口：-选择9600波特。MOVB16+B0,SMB87/2.初始化RCV消息控制字节：-检测消且结束字符Et84.将空图线超时设为05.将最大字符数设为TaT0MOv_0MOv_01.如果接收状态显示接收结束字符1/1.斯开定时器中断。/2.将消血发送适回端口上的用户.NT2SM0.tEN日N01/启用另一个接收将DTU的串口参数设置为缺省参数：波特率115200,数据位8,校验位为1即奇校验，停止位1,采纳桑荣协议。停止 (四)、在组态王上设置GPRS的通讯口上一步B)下一步0)取消XX风力发电<上一步(B)<上一步(B)下一步0N)>取消 306127071252在这一步，请为要安装的设备指定地址。使用默认值或按地址帮助按钮取得设备地t证帮助信息。2设备信息新设备为西门子生产的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宴与与2012-05-1515-29212012-道景日7日图5-5系列在组态王上设置GPRS的通讯口的操作