风力发电机组PLC系统(同名96)课件.ppt

1、风力发电机组的PLC系统概述 风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中央控制器及其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、故障检测及处理、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够实现就地通讯和远程通讯。风力发电机组PLC系统介绍风力发电机组控制结构图控制系统硬件分别安装在三个不同部分：机舱控制，安装在机舱内地面控制，安装在塔架底部轮毂控制，安装在轮毂内部 控制器的配置控制器的配置控制柜主要包括可编程控制器（PLC）及其扩展模块、控制接触器、中间继电器、电源保护等部分，整体采用功能模块结构，结构紧凑，主要完成数据采集

2、及输入、输出信号处理，逻辑功能判定；向配电柜控制的执行机构发出控制指令；与机舱内的机舱控制柜、中央监控系统实时传递信息；根据信号的采集、处理和逻辑判断保障整套机组的可靠运行。控制柜能够满足无人职守、独立运行、监测及控制的要求，运行数据与统计数值可通过就地或中央监控机记录和查询，控制柜是风力发电机组电气控制系统的核心。机舱控制柜的主要功能是采集和处理信号（采集机舱内的各个传感器、限位开关的信号；采集并处理叶轮转速、发电机转速、风速、温度、振动等信号），并将采集到的信号送往控制柜，控制柜中的PLC对这些信号做统一处理。下面是PLC的图片。包含组成自动控制器的模块的本结构如下：顶部可编程控制器（PL

3、C）BH200124V电源BH2102光纤处理器BH2502光纤通信模块BH2501铜导线通信模块BH2311数字量输入模块BH2331数字量输出模块BH2351模拟输入模块BH2412计数器卡 近近30年来，年来，PLC在工业领域得到十分广在工业领域得到十分广泛的应用，在现代的工业现场，到处都可以泛的应用，在现代的工业现场，到处都可以见到见到PLC。对于一个现代的电气工作者而言，。对于一个现代的电气工作者而言，甚至可以说，不懂得甚至可以说，不懂得PLC的使用，就不能算的使用，就不能算是一个全面的电气工作者。是一个全面的电气工作者。学习和掌握学习和掌握PLC技术使每一位电气工作技术使每一位电气

4、工作者的必修课。者的必修课。PLC到底是一种什么样的器件？到底是一种什么样的器件？PLC是怎样工作的？是怎样工作的？在电气控制系统中担当什么样的角色？在电气控制系统中担当什么样的角色？什么是什么是PLC?PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。是一种专门用于工业控制的计算机。早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。是用来替代继电器、接触器控制的。它主要它主要 用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写略写 PLC)随着电子技术、计算机技术的迅

5、速发展，可编程随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为为可编程控制器可编程控制器（Programmable controller，略写略写PC)。为区别于。为区别于Personal Computer(PC)，故沿用，故沿用PLC 这个略写。这个略写。概述概述中中央央处处理理单单元元存存储储器器数数据据存存储储器器输输出出接接口口地址总线地址总线 控制总线控制总线数据总线数据总线编程编程单元单元照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构。电源电源地址总线地址总线控制总线控制总线输输入入接接口口模拟量输入模拟

6、量输入行程开关行程开关继电器接点继电器接点各种开关各种开关PLC的结构和工作原理的结构和工作原理一、一、PLC结构示意图结构示意图二、各组成部分的作用二、各组成部分的作用2.存储器存储器1.CPU(1)将各种输入信号取入存储器。将各种输入信号取入存储器。(2)编译、执行指令。编译、执行指令。(3)把结果送到输出端。把结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。响应各种外部设备的请求。RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。存放监控程序和用户已调试好的程序。3.输入、输出接口：输入、输出接口

7、：采用光电隔离，实现了采用光电隔离，实现了PLC的内的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输出接口作用：输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。算机与外部强电隔离。输出三种形式：输出三种形式：继电器继电器-低速大功率低速大功率 可控硅可控硅-高速大功率高速大功率 晶体管晶体管-高速小功率高速小功率输入接口作用：输入接口作用：将按钮、行程开关或

8、传感器等产将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。生的信号，转换成数字信号送入主机。（1）输入接口电路：）输入接口电路：采用采用光电耦合器，防止强电干扰。光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流输入直流输入光光-电器件电器件输入端子输入端子+内内部部电电路路3.3k Xn+24V1000PF470 COMYn继电器输出继电器输出AC250V/DC24V(max)（2）输出接口电路：）输出接口电路：均采用模块式。均采用模块式。以以继电器形式为例：继电器形式为例：内内部部电电路路内内部部电电路路JOUTL 4.各种接口、高功能模块：各种接口

9、、高功能模块：便于扩展。便于扩展。小型机：小型机：一体机。有接口可扩展。一体机。有接口可扩展。中、大型机：中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。PCFP1-C16小型机小型机CPU POWER中、大型机中、大型机PLC是如何工作的是如何工作的PLC是在系统程序的管理下，依据用是在系统程序的管理下，依据用户程序的安排，结合输入信号的变化，户程序的安排，结合输入信号的变化，确定输出口的变化，以推动输出口上确定输出口的变化，以推动输出口上所连接的现场设备工作。所连接的现场设备工作。工作方式工作方式微机：微机：等待命令。等待命令。PLC：循环扫描。循环扫描。

10、CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符又从第一条指令开始执行，遇到结束符又 返回第一条，不断循环。返回第一条，不断循环。一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新 I刷新刷新执行指令执行指令I/O刷新刷新这种工作方式这种工作方式有什么好处？有什么好处？答：对慢速响应系统，答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。增强了抗干扰能力。1.输入输入/输出点数输出点数(I/O点数点数)。2.扫描速度。扫描速度。单位：单位：ms/1000步步 或或 s/步步3.内存容量。内存容量。4.指令条数。指令条数。5.内部寄存器数目。内部寄存器数目。6.高功能模块。高功能模块。主要技术性能主要技术性能1.抗干扰、可靠性高。

11、抗干扰、可靠性高。2.模块化组合式结构，使用灵活方便。模块化组合式结构，使用灵活方便。3.编程简单，便于普及。编程简单，便于普及。4.可进行在线修改。可进行在线修改。5.网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。6.与传统的控制方式比较，线路简单。与传统的控制方式比较，线路简单。优点优点1.用于开关逻辑控制。用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。用于闭环过程控制。4 用于组成多级控制系统。用于组成多级控制系统。应用应用PLC中有两类接点：中有两类接点：常开接点常开接点和和常闭接点。常闭接点。符号分别为：符号分别为：

12、接点通断情况与接点的赋值有关：（以接点通断情况与接点的赋值有关：（以 X0X0为例：为例：若若 X0X0的逻辑赋值为的逻辑赋值为“1”1”，则，则X0X0接通接通断开断开指令表（助记符）语言指令表（助记符）语言梯形图语言梯形图语言流程图语言流程图语言布尔代数语言布尔代数语言常用常用助记符语言：助记符语言：类似于微机中的汇编语言。类似于微机中的汇编语言。梯形图语言：梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。编程语言编程语言一、一、PLC 的编程语言有：的编程语言有：二、梯形图的规则：二、梯形图的规则：（1）梯形图的左边为起始母线，右边为结束母线。

13、）梯形图的左边为起始母线，右边为结束母线。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。（2）梯形图中的接点（对应触头）有两种：）梯形图中的接点（对应触头）有两种：常开（常开（）和和 常闭（常闭（）（3）输出用）输出用 表示，表示，如如 -R0、-Y0。一个。一个 输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。（4）梯形图中，接点可串可并，但输出只能并不能串。）梯形图中，接点可串可并，但输出只能并不能串。（5）程序结束时有结束符）程序结束时有结束符-（ED）。）。ST：（Start）从母线开始一个新逻辑行时，或开始一个逻辑块时

14、，从母线开始一个新逻辑行时，或开始一个逻辑块时，输入的第一条指令。输入的第一条指令。ST：以常开接点开始：以常开接点开始 ST/：以常闭接点开始：以常闭接点开始OT：（Output）表示输出一个变量。表示输出一个变量。ED：（End）表示程序无条件结束。表示程序无条件结束。CNED：（Condition end）程序有条件结束。程序有条件结束。NOP：（No-operation)空操作指令。空操作指令。基本指令基本指令逻辑关系逻辑关系 梯形图梯形图 助记符助记符Y0X0 X1STX0ANX1OTY0STX0ORX1OTY0ST/X0OTY0与与或或非非ANDORNOT当当 X0 与与 X1 都

15、都“ON”时，时，则输出则输出 Y0“ON”。当当 X0 或或 X1 “ON”时，时，则输出则输出 Y0“ON”。当当 X0 “OFF”时，时，则输出则输出 Y0“ON”。Y0X0X1Y0X0注意：注意：与、或、非运算均是对从该指令前面的与、或、非运算均是对从该指令前面的STST 指令到该指令的前一个指令处的结果进行指令到该指令的前一个指令处的结果进行 运算。运算。AX2是与图中是与图中A点处的结果（即点处的结果（即X0与与X1的结果）的结果）相或，而不是与相或，而不是与X1相或。相或。Y0X0X2X1STX0ANX1ORX2OTY0例：例：逻辑关系逻辑关系 梯形图梯形图 助记符助记符STX0

16、ORX1STX2ORX3ANSOTY0STX0ANX1STX2AN/X3ORSOTY0当当“X0 或或 X1”与与“X2 或或X3”都都“ON”时，时，则输出则输出 Y0“ON”。区块与区块与AND STACK区块或区块或OR STACK当当“X0 与与 X1”或或“X2 与与X3非非”“ON”时，则输时，则输出出 Y0“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3PSHS,RDS,POPS （栈指令）Y0X0Y1R30X2X1X2ST X0PSHSAN X2OT Y0RDSAN X1OT Y1POPSAN/X2OT R30功能解释功能解释PSHS (Push Stack)：将结果存入堆栈

17、将结果存入堆栈RDS (Read Stack)：从堆栈读数从堆栈读数POPS (Pop Stack)：从堆栈读数并清空堆栈从堆栈读数并清空堆栈DF,DF/：微分指令微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1ST X0DFOT R30ST X1DF/OT R31X0接通瞬间（上升沿），接通瞬间（上升沿），R30接点接通一个扫描周期。接点接通一个扫描周期。X1断开瞬间（下降沿），断开瞬间（下降沿），R31接点接通一个扫描周期。接点接通一个扫描周期。功能解释指令使用当只需要信号的上升或下降沿时使用。例：启动或停当只需要信号的上升或下降沿时使用。例：启动或停车按钮信号。车按钮信号。例例1：直接启动

18、停车控制直接启动停车控制控制电路图控制电路图SB1SB2KMKMI/O分配：分配：X0：启动：启动 X1：停车：停车 Y0：KM常开接点常开接点常闭按钮常闭按钮Why?X1X0COMY0COMKMSB2SB1PLC外部接线图外部接线图(ED)Y0X1Y0X0程序：程序：KMRM3A B CKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：分配：STX0 SSF X1 SSR X2 KMF Y0 KMR Y1例例2：三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2

19、X1Y1X0Y1Y0Y0Y1STX1ORY0AN/X0AN/Y1OTY1STX2ORY1AN/X0AN/Y0OTY0ED编程中应注意的编程中应注意的几个几个问题问题(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0一、用电路变换简化程序一、用电路变换简化程序(减少指令的条数）减少指令的条数）二、逻辑关系应尽量清楚二、逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5 X6X2X2三、避免出现无法编程的梯形图三、避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4

20、Y2X5KP：（Keep）置位信号：例置位信号：例X0复位信号：例复位信号：例X1KP R0ST X0ST X1KP R0说明：说明：（1）在置位信号接通的瞬间，）在置位信号接通的瞬间，R0置置1。以后无论置位。以后无论置位 信号状态如何，只要复位信号断开，信号状态如何，只要复位信号断开，R0的状态的状态 均为均为1。（2）在复位信号接通的瞬间，）在复位信号接通的瞬间，R0置置0。（3）在复位信号和置位信号同时接通时，复位优先。）在复位信号和置位信号同时接通时，复位优先。SET、RST（Reset）这两条指令的功能类似于这两条指令的功能类似于KP指令，但使用比指令，但使用比KP指令灵活。指令灵

21、活。例：例：X0R20ST X0SET Y0ST R20RST R30TM:（定时指令）（定时指令）XTn输入接点输入接点定时器号码定时器号码（FP1:099）时间常数时间常数:132767类型类型R：时钟为：时钟为0.01秒秒X：时钟为：时钟为0.1秒秒Y：时钟为：时钟为1秒秒（1）时间常数与类型一起确定了定时的时间。）时间常数与类型一起确定了定时的时间。（2）定时器为减计数。当输入接点接通时，每来一个时）定时器为减计数。当输入接点接通时，每来一个时 钟脉冲减钟脉冲减1，直到减为，直到减为0。这时，定时器的常开接点。这时，定时器的常开接点 闭合，常闭接点断开。当输入接点断开时，定时器闭合，常

22、闭接点断开。当输入接点断开时，定时器 复位。复位。说明：说明：动作说明：动作说明：当当Y0闭合后，定时器闭合后，定时器TM5开始计时。经过开始计时。经过300.1=3s后，后，Y1闭合，闭合，Y2断开。断开。Y0TX K 305Y1T5Y2T5ST Y0TMX 5K 30ST T5OT Y1ST/T5OT Y2例：例：定时器应用举例定时器应用举例与定时器有关的两个寄存器：与定时器有关的两个寄存器：EVn 和和SVn (n (n为寄存器编号为寄存器编号,该编号与定时器编号对应该编号与定时器编号对应)EVn：存储定时器：存储定时器TMn的过程值。的过程值。SVn：存储定时器：存储定时器TMn的设置

23、值。的设置值。CTn计数器初始值：计数器初始值：132767计数器编号计数器编号(FP1机：机：100143)计数脉冲计数脉冲复位信号复位信号（1）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。（2）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减1，直，直 到减为到减为0，计数器的常开接点接通，常闭接点，计数器的常开接点接通，常闭接点 断开。断开。CT:（计数器）（计数器）说明：说明：与计数器有关的两个寄存器：与计数器有关的两个寄存器：EVn 和和SVn (n (n为寄存器编号为寄存器编号,该编号与计数器编号对应该编号与计数器编号对应

24、)EVn：存储计数器：存储计数器 CTn 的过程值。的过程值。SVn：存储计数器：存储计数器 CTn 的设置值。的设置值。UDC:（可逆计数）（可逆计数）F118 UDC S D加减计数信号加减计数信号例：设为例：设为 X0计数脉冲计数脉冲例：设为例：设为X1复位信号：复位信号：例：设为例：设为X2初值或存放初值或存放初值的寄存器初值的寄存器作为加减计数作为加减计数器的寄存器器的寄存器ST X0ST X1ST X2F118(UDC)S DIYDSIXDTEVSVWRWYWX常数常数 PLC系统的抗干扰措施 PLC是为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是高可靠性。在过于恶劣的条件下，如强电磁

25、干扰、超高温、过欠电压等情况，如安装使用不当，都可能导致PLC内部存储信息的破坏，引起系统的紊乱，严重时还会系统内部的元器件损坏。电源、输入、输出接线是外部干扰入侵PLC的重要途径，为了提高PLC控制系统地的可靠性，应采取相应的抗干扰措施。PLC系统的抗干扰措施 一、抑制电源系统引入的干扰 二、抑制输入、输出电路引入的干扰 三、PLC的接地PLC的维护 一、维护保养的主要内容1.建立系统的设备档案2.采用标准的记录格式对系统运行情况和设备状况进行纪录，对故障现象和维修情况经新纪录，这些纪录应便于归档3.系统的定期保养 PLC的维护 二、具体器件的检查、保养要点 可编程控制器系统有可编程控制器、一次检出元件、变送器、输入输出中间继电器、执行机构和连接导线等组成。组成系统的任意部件的故障都会使系统不能正常运行1.一次检出元件的检查2.连接电缆和连接点的检查3.输入输出中间继电器检查4.可编程控制器检查5.执行机构的检查6.清洁卫生工作