PLC控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要PLC是計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)自動(dòng)化裝置。它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有高可靠性、靈活運(yùn)用、易于編程、使用方便等特點(diǎn)，因此近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之一。風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為動(dòng)力源代替人力、蓄力。對(duì)生產(chǎn)力的發(fā)展發(fā)揮過(guò)重要作用。PLC在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的應(yīng)用方面以及系統(tǒng)控制等諸多方面都起到極為核心的作用。伴隨時(shí)代發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)嶄新工業(yè)控制領(lǐng)域，PLC仍然能夠引導(dǎo)其發(fā)展。主要是由于在最初其采用計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想和適應(yīng)各種現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，隨著PLC的飛速發(fā)展，它已經(jīng)可以在各個(gè)領(lǐng)域去適應(yīng)不同的客戶要求。這就是PLC的生命力，具有一個(gè)非常靈活的大腦，和可以隨時(shí)變化和更新的身體部件。PLC的控制和處理，還能給用戶的改造和維護(hù)帶來(lái)了極大的便利，并且提供強(qiáng)大的功能和良好的性能。關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電機(jī) PLC 自動(dòng)控制目 錄 第一章 PLC概述 -（1) 1.1 PLC的生產(chǎn)、特點(diǎn)和發(fā)展 -（1） 1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) -(1) 1.3 PLC的工作過(guò)程及原理 -(4) 1.4 PLC的編程語(yǔ)言的基本指令系統(tǒng)和編程方法 -(5)第二章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)概述- (7) 2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介- (7) 2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理- (7) 2.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) -(8)2.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)的展望 -(9)第三章 自制PLC控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的構(gòu)成 - (10)3.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)思想 -(10)3.2自制PLC控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的構(gòu)成 -(11)第四章 設(shè)計(jì)流程 - (15) 4.1程序流程圖- (16) 4.2 PLC輸入/輸出地址表 -(17) 4.3外部接線圖 -(18) 4.4 梯形圖 -（19）總結(jié) -(21) 致謝 -（22）參考文獻(xiàn) -(23) 第一章 PLC概述1.1 PLC的產(chǎn)生、特點(diǎn)和發(fā)展 1. PLC的產(chǎn)生可編程控制器（Programmable Controller）簡(jiǎn)寫(xiě)成 PLC，其中 L為邏輯（Logic）的意思，第一臺(tái)可編程控制器是1969年在美國(guó)面世的。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，現(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)成為重要、可靠、應(yīng)用場(chǎng)合廣泛的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。2. PLC的特點(diǎn)可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破骶哂兄T多優(yōu)點(diǎn)：1）PLC的生產(chǎn)廠家都著力于提高可靠性的指標(biāo)；2）PLC還具有編程方便、易于使用的優(yōu)點(diǎn)；3）PLC控制功能極強(qiáng)，除基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外，配合特殊功能模塊還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、PID運(yùn)算、過(guò)程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可以與上位機(jī)通信，通過(guò)遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備；4）PLC的擴(kuò)展以及與外部聯(lián)接極為方便。3.PLC的發(fā)展PLC誕生不久就顯示了其在工業(yè)控制領(lǐng)域的重要作用。如日本、德國(guó)和法國(guó)等國(guó)家相繼研制成各自的PLC，PLC技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，由1位機(jī)發(fā)展成8位機(jī)，隨著微處理器CPU和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在PLC中的應(yīng)用，形成了現(xiàn)代意義的PLC?，F(xiàn)在PLC產(chǎn)品已經(jīng)使用了16位、32位高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多信道處理，通信技術(shù)使PLC的應(yīng)用得到進(jìn)一步的發(fā)展。目前，PLC技術(shù)已經(jīng)比較成熟。1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)1. PLC的結(jié)構(gòu)用可編程控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換予以物理實(shí)現(xiàn)。入出變換 、物理實(shí)現(xiàn)可以說(shuō)是PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)。而入出變換實(shí)際上就是信息處理，信息處理當(dāng)今最常用的是微處理機(jī)技術(shù)，PLC也是用它，并使其專用化，應(yīng)用與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。至于物理實(shí)現(xiàn)，正是它與普通微機(jī)相區(qū)別之點(diǎn)，普通微機(jī)多只考慮信息本身，別的不多考慮，而PLC要考慮實(shí)際的控制需要。物理實(shí)現(xiàn)要求PLC的輸入， 應(yīng)當(dāng)排除干擾信號(hào)適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用。這就要求I/O電路專門設(shè)計(jì)。根據(jù)PLC實(shí)施控制的基本點(diǎn)的分析，PLC采用了典型的計(jì)算結(jié)構(gòu)。主要是由CPU、RAM、ROM和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路組成，如圖1。中央處理器（CPU）一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路一般都集成在一個(gè)芯片上。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出（I/O）接口電路相連接。CPU按掃描方式工作，從0000首址存放的第一條用戶程序開(kāi)始，到用戶程序最后一個(gè)地址，不停的周期性掃描，每掃描一次，用戶程序就執(zhí)行一次。圖1 PLC的典型結(jié)構(gòu)CPU的主要功能為：從存儲(chǔ)器中讀取指令。CPU從地址總線上給出存儲(chǔ)地址，從控制總線上給出讀指令，從數(shù)據(jù)總線上得到讀出的命令，并存入CPU內(nèi)的指令寄存器中。執(zhí)行指令。對(duì)存放在指令寄存器中的指令操作碼進(jìn)行譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的操作，如讀取輸入信號(hào)，取操作數(shù)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算，將結(jié)果輸出給有關(guān)部分。準(zhǔn)備取下一個(gè)指令。CPU執(zhí)行完一條指令后，能根據(jù)條件產(chǎn)生下一條指令的地址，以便取出和執(zhí)行下一條指令，在CPU的控制下，程序的指令既可以順序執(zhí)行，也可以分支或跳轉(zhuǎn)。處理中斷。CPU除順序執(zhí)行程序外，還能接收輸入輸出接口發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，并進(jìn)行中斷處理，中斷處理完后，再返回原址，繼續(xù)順序執(zhí)行。存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序，一般系統(tǒng)程序是由PLC廠家編寫(xiě)的，不能由用戶直接存取。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放有關(guān)系統(tǒng)管理解釋指令、標(biāo)準(zhǔn)程序系統(tǒng)調(diào)用等程序。一般用PROM或EPROM構(gòu)成。由用戶編寫(xiě)的程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲(chǔ)器中，用戶程序存儲(chǔ)器的容量不大，一般只有幾K 的容量，常用ROM構(gòu)成。C輸入/輸出部分這是PLC與被控設(shè)備相連接的接口電路。用戶設(shè)備輸入PLC的各種控制信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)、操作按扭、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開(kāi)關(guān)量或模擬量（要通過(guò)模數(shù)變換進(jìn)機(jī)內(nèi)）等，通過(guò)輸入輸出電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠接收和處理的信號(hào)。輸出接口電路將中央處理器送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。a）輸入接口電路現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路一般由光電耦合電路和微電腦輸入接口電路成。光電耦合電路：采用光電耦合電路與現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)相連是為防止現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電干擾進(jìn)入PLC。光電耦合電路的關(guān)鍵器件是光電耦合器，一般由發(fā)光二極管和光電三極管組成。光電耦合器的抗干擾性能：由于輸入和輸出段是靠光信號(hào)耦合的，在電器上是完全隔離的，因此輸出端的信號(hào)不會(huì)反饋到輸入端，也不會(huì)產(chǎn)生地線干擾和其他串?dāng)_。微電腦的輸入接口電路：它一般由數(shù)據(jù)輸入寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路構(gòu)成，這些電路集成在一個(gè)芯片上?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)通過(guò)光電耦合送到輸入數(shù)據(jù)寄存器，然后通過(guò)數(shù)據(jù)總線送給CPU。b）輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成。微電腦輸出接口電路：一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷電路集成而成。CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線將要輸出的信號(hào)放到輸出數(shù)據(jù)寄存器中。功率放大電路：是為了適應(yīng)工業(yè)控制的要求，將微電腦輸出的信號(hào)加以放大。PLC一般采用繼電器輸出。D電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成供PLC所需的直流電源。目前大部分PLC采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。2.PLC的軟件系統(tǒng)A系統(tǒng)程序它由PLC的制造企業(yè)編制，固化在PROM或EPROM中，按裝在PLC上，隨產(chǎn)品提供給用戶。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊等。系統(tǒng)管理程序其主要功能為：a）：時(shí)間分配的運(yùn)行管理，即實(shí)現(xiàn)PLC輸入、輸出運(yùn)算，自檢及提供通信時(shí)序；b）：存儲(chǔ)空間的額分配管理，即生成用戶環(huán)境，規(guī)定各種參數(shù)、程序的存放地址，將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)存儲(chǔ)地址轉(zhuǎn)化為實(shí)際的數(shù)據(jù)格式及物理存儲(chǔ)地址；c）：系統(tǒng)的自檢程序，即對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行出錯(cuò)檢驗(yàn)、用戶程序語(yǔ)法檢驗(yàn)、句法檢驗(yàn)、警戒時(shí)鐘運(yùn)行等。在系統(tǒng)管理程序的控制下，整個(gè)PLC能正確、有效地工作。用戶指令解釋程序：它可將用戶用各種編程語(yǔ)言（梯形圖、語(yǔ)句表等）編制的應(yīng)用程序翻譯成CPU能執(zhí)行的機(jī)器指令。供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊：它由許多獨(dú)立的程序組成，各自完成包括輸入、輸出、特殊運(yùn)算等不同的功能。PLC的各種具體工作都由這部分來(lái)完成。B. 用戶程序它是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語(yǔ)言自行編制的應(yīng)用程序。用戶程序包括開(kāi)關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運(yùn)算程序、閉環(huán)控制程序和操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序等。開(kāi)關(guān)量邏輯控制程序：它是PLC用戶程序中最重要的一部分，一般采用梯形圖、助記符或功能塊圖等編程語(yǔ)言編制，不同的PLC制造企業(yè)提供的編程語(yǔ)言有不同的形式，至今沒(méi)有一種能全部兼容的編程語(yǔ)言。模擬量運(yùn)算程序及閉環(huán)控制程序：通常，它是在大中型PLC上實(shí)施的程序，由用戶根據(jù)需要按PLC提供的軟件和硬件功能進(jìn)行編制。編程語(yǔ)言一般采用高級(jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言。一些制造企業(yè)為了方便用戶編程，也提供相應(yīng)編程軟件供用戶編制模擬量和PID控制等的程序。操作站系統(tǒng)程：它是大型PLC系統(tǒng)經(jīng)過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)后，由用戶進(jìn)行信息交換和管理而編制的程序。它包括各類畫(huà)面的操作顯示程序，一般采用高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，一些制造企業(yè)也提供了人機(jī)界面的有關(guān)軟件，用戶可以根據(jù)制造企業(yè)提供的外交使用說(shuō)明進(jìn)行操作站的系統(tǒng)畫(huà)面組態(tài)和編制相應(yīng)的應(yīng)用程序。1.3 PLC的工作過(guò)程及原理1.PLC的工作過(guò)程PLC大多采用成批輸入/輸出的周期掃描方式工作，按用戶程序的先后次序逐條運(yùn)行，一個(gè)完整的周期可分為三個(gè)階段：a）輸入刷新階段：程序開(kāi)始時(shí)，監(jiān)控程序使機(jī)器以掃描方式逐個(gè)輸入所有輸入端口上的信號(hào)，并依次存入對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器。b）程序處理階段： 所有的輸入端口采樣結(jié)束后，即開(kāi)始進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開(kāi)始，逐條加以執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)行結(jié)果，存入對(duì)應(yīng)的中間元件和輸出元件映象寄存器，當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸出刷新處理。入對(duì)應(yīng)的中間元件和輸出元件映象寄存器，當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸出刷新處理。c）輸出刷新階段：將輸出元件映象寄存器的內(nèi)容，從第一個(gè)輸出端口開(kāi)始，到最后一個(gè)結(jié)束，依次讀入對(duì)應(yīng)的輸出鎖存器，從而驅(qū)動(dòng)輸出器件形成可編程的實(shí)際輸出。一般地，PLC的一個(gè)掃描周期約10ms，另外，可編程序控制器的輸入/輸出還有響應(yīng)滯后（輸入濾波約10ms），繼電器機(jī)械滯后約10ms，所以，一個(gè)信號(hào)從輸入到實(shí)際輸出，大約有20-30ms的滯后。2. PLC的工作原理PLC雖然以微處理器為核心，具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)采用等待命令和中斷的工作方式，而PLC則是采用"順序掃描、不斷循環(huán)"的方式進(jìn)行工作的，包括輸入采樣、系統(tǒng)處理、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新四個(gè)階段。完成四個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這四個(gè)階段。a）輸入采樣階段：順序訪問(wèn)PLC的所有輸入單元的信號(hào)狀態(tài)，將其放入輸入緩沖區(qū)內(nèi)。b）系統(tǒng)處理階段：對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，對(duì)I/O單元及外部設(shè)備進(jìn)行定期服務(wù)。c）用戶程序執(zhí)行階段：執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的用戶程序，將處理結(jié)果分別放入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)和輸出緩沖區(qū)。d）輸出刷新階段:將輸出緩沖區(qū)的所有信號(hào)送到輸出單元,刷新輸出單元鎖存器的原有狀。1.4 PLC的編程語(yǔ)言的基本指令系統(tǒng)和編程方法1.語(yǔ)言的形式 最常用的兩種編程語(yǔ)言，一是梯形圖，二是助記符語(yǔ)言表。采用梯形圖編程，因?yàn)樗庇^易懂，但需要一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件；采用助記符形式便于實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗恍枰慌_(tái)簡(jiǎn)易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計(jì)算機(jī)來(lái)編程。 雖然一些高檔的PLC還具有與計(jì)算機(jī)兼容的C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言、專用的高級(jí)語(yǔ)言（如西門子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），還有用布爾邏輯語(yǔ)言、通用計(jì)算機(jī)兼容的匯編語(yǔ)言等。不管怎么樣，各廠家的編程語(yǔ)言都只能適用于本廠的產(chǎn)品。2.編程指令指令是PLC被告知要做什么，以及怎樣去做的代碼或符號(hào)。從本質(zhì)上講，指令只是一些二進(jìn)制代碼，這點(diǎn)PLC與普通的計(jì)算機(jī)是完全相同的。同時(shí)PLC也有編譯系統(tǒng)，它可以把一些文字符號(hào)或圖形符號(hào)編譯成機(jī)器碼，所以用戶看到的PLC指令一般不是機(jī)器碼而是文字代碼，或圖形符號(hào)。常用的助記符語(yǔ)句用英文文字（可用多國(guó)文字）的縮寫(xiě)及數(shù)字代表各相應(yīng)指令。常用的圖形符號(hào)即梯形圖，它類似于電氣原理圖是符號(hào)，易為電氣工作人員所接受。a ）指令系統(tǒng)：一個(gè)PLC所具有的指令的全體稱為該P(yáng)LC的指令系統(tǒng)。它包含著指令的多少，各指令都能干什么事，代表著PLC的功能和性能。一般講，功能強(qiáng)、性能好的PLC，其指令系統(tǒng)必然豐富，所能干的事也就多。在編程之前必須弄清PLC的指令系統(tǒng)。b ）程序：PLC指令的有序集合，PLC運(yùn)行它，可進(jìn)行相應(yīng)的工作，當(dāng)然，這里的程序是指PLC的用戶程序。用戶程序一般由用戶設(shè)計(jì)，PLC的廠家或代銷商不提供。用語(yǔ)句表達(dá)的程序不大直觀，可讀性差，特別是較復(fù)雜的程序，更難讀，所以多數(shù)程序用梯形圖表達(dá)。c ）梯形圖：梯形圖是通過(guò)連線把PLC指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般總是從裝載（LD）指令開(kāi)始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含LD指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來(lái)連接指令組的。3.基本指令系統(tǒng)特點(diǎn) PLC的編程語(yǔ)言與一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語(yǔ)言，也不同與一般的匯編語(yǔ)言，它既要滿足易于編寫(xiě)，又要滿足易于調(diào)試的要求。目前，還沒(méi)有一種對(duì)各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語(yǔ)言。如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語(yǔ)言，OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語(yǔ)言。但不管什么型號(hào)的PLC，其編程語(yǔ)言都具有以下特點(diǎn)：a )圖形式指令結(jié)構(gòu)：程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號(hào)組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨(dú)立運(yùn)算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。在邏輯運(yùn)算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來(lái)表示，它沿用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號(hào)來(lái)表達(dá)控制關(guān)系，很直觀易懂。較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運(yùn)算部分，也受用戶歡迎；b )明確的變量常數(shù)：圖形符相當(dāng)于操作碼，規(guī)定了運(yùn)算功能，操作數(shù)由用戶填人，如：K400，T120等。PLC中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產(chǎn)品型號(hào)決定，可查閱產(chǎn)品目錄手冊(cè)； c )簡(jiǎn)化的程序結(jié)構(gòu)：PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡(jiǎn)單，典型的為塊式結(jié)構(gòu)，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對(duì)整個(gè)程序的控制功能和控制順序有清晰的概念；d )簡(jiǎn)化應(yīng)用軟件生成過(guò)程：使用匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序，要完成編輯、編譯和連接三個(gè)過(guò)程，而使用編程語(yǔ)言，只需要編輯一個(gè)過(guò)程，其余由系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成，整個(gè)編輯過(guò)程都在人機(jī)對(duì)話下進(jìn)行的，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計(jì)能力；e )強(qiáng)化調(diào)試手段：無(wú)論是匯編程序，還是高級(jí)語(yǔ)言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件，使用編程器，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調(diào)試操作都很簡(jiǎn)單總之，PLC的編程語(yǔ)言是面向用戶的，對(duì)使用者不要求具備高深的知識(shí)、不需要長(zhǎng)時(shí)間的專門訓(xùn)練。第二章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)概述2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介風(fēng)速啟動(dòng)、低風(fēng)速發(fā)電、變槳矩、多重保護(hù).太陽(yáng)能光伏發(fā)電30元/瓦左右的價(jià)格受大眾所認(rèn)可，可轉(zhuǎn)化率僅有15%左右；而中小型風(fēng)力發(fā)電的價(jià)格僅為同等的1/5-1/6轉(zhuǎn)化率卻有60%-80%目前我國(guó)生產(chǎn)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)按額定功率分為種，分別為、。其技術(shù)特點(diǎn)是：個(gè)葉片、側(cè)偏調(diào)速、上風(fēng)向，配套高效永磁低速發(fā)電機(jī)，再配以尾翼、立桿、底座、地錨和拉線。機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)、質(zhì)量可靠，設(shè)計(jì)使用壽命為年。風(fēng)輪的最大功率系數(shù)已從初期的左右提高到，而且啟動(dòng)風(fēng)速低，葉片材料已多樣化：木質(zhì)、鐵質(zhì)、鋁合金、玻璃鋼復(fù)合型和全尼龍型等。風(fēng)輪采用定槳距和變槳距兩種，以定槳距居多。發(fā)電機(jī)選配的是具有低速特性的永磁發(fā)電機(jī)，永磁材料使用的是稀土材料，使發(fā)電機(jī)的效率從普通電機(jī)的提高到現(xiàn)在的以上，有些可以達(dá)到。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的調(diào)向裝置大部分是上風(fēng)向尾翼調(diào)向。調(diào)速裝置采用風(fēng)輪偏置和尾翼鉸接軸傾斜式調(diào)速、變槳距調(diào)速機(jī)構(gòu)或風(fēng)輪上仰式調(diào)速。功率較大的機(jī)組還裝有手動(dòng)剎車機(jī)構(gòu)，以確保風(fēng)力機(jī)在大風(fēng)或臺(tái)風(fēng)情況下的安全。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套的逆變控制器，除可以將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的功能外，還具有保護(hù)蓄電池的過(guò)充、過(guò)放、交流卸荷、超載和短路保護(hù)等功能，以延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。機(jī)組的價(jià)格較低，且適合于我國(guó)的低速地區(qū)應(yīng)用。2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動(dòng)力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說(shuō)，它是一種以太陽(yáng)為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動(dòng)機(jī)。風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源。相對(duì)柴油發(fā)電要好的多。但是若應(yīng)急來(lái)用的話，還是不如柴油發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長(zhǎng)期利用。 風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開(kāi)始發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電沒(méi)有燃料問(wèn)題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。 風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國(guó)家很流行；我國(guó)也在西部地區(qū)大力提倡。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個(gè)發(fā)電機(jī)頭組成的，而是一個(gè)有一定科技含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電器數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來(lái)接受風(fēng)力并通過(guò)機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對(duì)著來(lái)風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是1325V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對(duì)蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。 機(jī)械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)機(jī)槳葉通過(guò)齒輪箱及其高速軸與萬(wàn)能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)軸,此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動(dòng)的特性，表現(xiàn)為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)械裝置的過(guò)載。另一種為直驅(qū)型風(fēng)機(jī)槳葉不通過(guò)齒輪箱直接與電機(jī)相連風(fēng)機(jī)電機(jī)類型。2.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)機(jī)艙：機(jī)艙包容著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。 轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心?，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè)量長(zhǎng)度大約為20米，而且被設(shè)計(jì)得很象飛機(jī)的機(jī)翼。 軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸上。 低速軸：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行。 齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。 高速軸及其機(jī)械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘，用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí)，或風(fēng)力發(fā)電機(jī)被維修時(shí)。 發(fā)電機(jī)：通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。 偏航裝置：借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙，以使轉(zhuǎn)子正對(duì)著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航。通常，在風(fēng)改變其方向時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。 電子控制器：包含一臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過(guò)熱），該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)電話調(diào)制解調(diào)器來(lái)呼叫風(fēng)力發(fā)電機(jī)操作員。 液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。 冷卻元件：包含一個(gè)風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外，它包含一個(gè)油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。 塔：風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡x地面越高，風(fēng)速越大?，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)汽輪機(jī)的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對(duì)于維修人員更為安全，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。格狀的塔的優(yōu)點(diǎn)在于它比較便宜。 風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)：用于測(cè)量風(fēng)速及風(fēng)向2.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的展望通常人們認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電的功率完全由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率決定，總想選購(gòu)大一點(diǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而這是不正確的。目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)只是給電瓶充電，而由電瓶把電能貯存起來(lái)，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。功率的大小更主要取決于風(fēng)量的大小，而不僅是機(jī)頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)比大的更合適。因?yàn)樗菀妆恍★L(fēng)量帶動(dòng)而發(fā)電，持續(xù)不斷的小風(fēng)，會(huì)比一時(shí)狂風(fēng)更能供給較大的能量。當(dāng)無(wú)風(fēng)時(shí)人們還可以正常使用風(fēng)力帶來(lái)的電能，也就是說(shuō)一臺(tái)200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可以通過(guò)大電瓶與逆變器的配合使用，獲得500W甚至1000W乃至更大的功率出。 使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，就是源源不斷地把風(fēng)能變成我們家庭使用的標(biāo)準(zhǔn)市電，其節(jié)約的程度是明顯的，一個(gè)家庭一年的用電只需20元電瓶液的代價(jià)。而現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電機(jī)比幾年前的性能有很大改進(jìn)，以前只是在少數(shù)邊遠(yuǎn)地區(qū)使用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)接一個(gè)15W的燈泡直接用電，一明一暗并會(huì)經(jīng)常損壞燈泡。而現(xiàn)在由于技術(shù)進(jìn)步，采用先進(jìn)的充電器、逆變器，風(fēng)力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng)，并能在一定條件下代替正常的市電。山區(qū)可以借此系統(tǒng)做一個(gè)常年不花錢的路燈；高速公路可用它做夜晚的路標(biāo)燈；山區(qū)的孩子可以在日光燈下晚自習(xí)；城市小高層樓頂也可用風(fēng)力電機(jī)，這不但節(jié)約而且是真正綠色電源。家庭用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，不但可以防止停電，而且還能增加生活情趣。在旅游景區(qū)、邊防、學(xué)校、部隊(duì)乃至落后的山區(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在成為人們的采購(gòu)熱點(diǎn)。無(wú)線電愛(ài)好者可用自己的技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電方面為山區(qū)人民服務(wù)，使人們看電視及照明用電與城市同步，也能使自己勞動(dòng)致富。 2009年5月，國(guó)家投資3萬(wàn)億資金支持新能源，特別是風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。國(guó)家大力支持風(fēng)電的發(fā)展！第三章 自制PLC控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的構(gòu)成3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)思想風(fēng)力發(fā)電機(jī)是通過(guò)風(fēng)帶動(dòng)葉片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電。由于自己的能力有限我將PLC運(yùn)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航系統(tǒng)，使其有效的得到風(fēng)力致其成功發(fā)電。本系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)部分由葉片、變速箱、發(fā)電機(jī)、變換器、偏航系統(tǒng)(旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動(dòng)機(jī)、變頻器)組成。如圖2圖3.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成3.2 自制PLC控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的構(gòu)成1. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片材料選用介紹隨著風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，風(fēng)力發(fā)電向大功率、長(zhǎng)葉片的方向發(fā)展。葉片長(zhǎng)度增加勢(shì)必增加葉片的質(zhì)量。經(jīng)對(duì)長(zhǎng)度1060m的葉片進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)表明，葉片質(zhì)量按長(zhǎng)度的三次方增加。葉片輕量化對(duì)運(yùn)行、疲勞壽命、能量輸出有重要的影響。由于葉片運(yùn)行時(shí)其重力產(chǎn)生交變載荷，使葉片本身及機(jī)組產(chǎn)生疲勞。葉片減重可相應(yīng)減少輪轂、機(jī)艙、塔架等結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。對(duì)于大型葉片，剛度成為主要問(wèn)題。為了保證在極端風(fēng)載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度。既要減輕葉片的質(zhì)量，又要滿足強(qiáng)度與剛度要求，有效的辦法是采用碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）。CFRP的拉伸性模量是GFRP的23倍。大型葉片采用CF增強(qiáng)可充分發(fā)揮其高彈輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)分析，采用CF/GFRP混雜增強(qiáng)的方案，葉片可減重20%40%。據(jù)歐洲EC公司資助的研究計(jì)劃中介紹，在120m葉片轉(zhuǎn)子中添加CF能有效減輕總體質(zhì)量達(dá)38%，另外亦可使其設(shè)計(jì)成本費(fèi)用比GF減少14%。另外一個(gè)類似的研究分析也指出，添加CF制得的風(fēng)機(jī)葉片質(zhì)量會(huì)比GF減輕約32%。目前世界上最大的CF/GFRP混雜風(fēng)機(jī)葉片是Nodex公司為海上風(fēng)電5MW機(jī)組配套研制的長(zhǎng)度56m的葉片。Nodex公司還開(kāi)發(fā)了43m（9.6t）的CF/GFRP風(fēng)機(jī)葉片，可用于陸上2.5MW機(jī)組。Enercon公司開(kāi)發(fā)了供4.5MW風(fēng)力機(jī)組使用的CFRP葉片。對(duì)于大型葉片是否需用CF增強(qiáng)，目前尚有爭(zhēng)議。一些人認(rèn)為，在風(fēng)能產(chǎn)業(yè)中引入CF工藝是“奇特”和昂貴的，如果可能應(yīng)盡量避免。然而許多結(jié)構(gòu)方面的工程師確信，自然的規(guī)模法則顯示，當(dāng)葉片長(zhǎng)度增加時(shí)，質(zhì)量的增加要快于能量的提取。因此采用CF或CF/GF混雜纖維對(duì)抑制質(zhì)量的增大是必要的。同時(shí)為了降低風(fēng)能的成本，發(fā)展具有足夠剛性的更長(zhǎng)葉片也是必要的。 能否在風(fēng)機(jī)葉片上大量采用CFRP取決于CF的價(jià)格。CFRP的性能雖然遠(yuǎn)優(yōu)于GFRP，且不論葉片還是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組毫玩疑問(wèn)都是最輕量的，但價(jià)格也是最貴的。即使CF價(jià)格降到11美元/Kg，用CFRP制備葉片的價(jià)格還是過(guò)高。因此現(xiàn)在正從原材料、工藝技術(shù)、質(zhì)量控制等方面深入研究，以求降低CFRP的成本。一般較小型的葉片（如長(zhǎng)22m）選用量大價(jià)廉的E-GFRP，樹(shù)脂基體以不飽和聚酯為主，也可選用乙烯基酯樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂。而較大型的葉片（如長(zhǎng)42m以上）一般采用CFRP或CF/GFRP，樹(shù)脂基體以環(huán)氧樹(shù)脂為主。發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。 發(fā)電機(jī)的分類可歸納如下： 發(fā)電機(jī) ： 直流發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)(很少采用) 交流發(fā)電機(jī)還可分為單相發(fā)電機(jī)與三相發(fā)電機(jī)。 圖3.2.1發(fā)電機(jī)原理發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋.機(jī)座及軸承等部件構(gòu)成。 定子由機(jī)座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán)).風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。 由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過(guò)接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。 變換器（Matrix Converter）作為一種新型的交交變頻電源，其電路拓?fù)湫问奖惶岢?，但直?979年意大利學(xué)者M(jìn).Venturini和A.Alesina提出了矩陣式變換器存在理論及控制策略后，其特點(diǎn)才為人們所關(guān)注和研究。普遍使用的是半控功率器件晶閘管。采用這種器件組成矩陣式變換器，控制難度是很高的。矩陣式變換器的硬件特點(diǎn)是要求大容量、高開(kāi)關(guān)頻率、具有雙向阻斷能力和自關(guān)斷能力的功率器件，同時(shí)由于控制方案的復(fù)雜性，要求具有快速處理能力的微處理器作為控制單元，而這些是早期的半導(dǎo)體工藝和技術(shù)水平所難以達(dá)到的。所以這一期間矩陣式變換器的研究主要針對(duì)主回路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及雙向開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)，大多都處于理論研究階段，很少有面向工業(yè)實(shí)際的研究。高工作頻率、低控制功率的全控型功器件如BJT ， IGBT等不斷涌現(xiàn)，推動(dòng)了矩陣式變換器控制策略的研究。 變換器有直變換法、電流跟蹤法、間接變換法。直接變換法是通過(guò)對(duì)輸入電壓的連續(xù)斬波來(lái)合成“輸出電壓”的，它可以分為坐標(biāo)變換法、諧波注入法、等效電導(dǎo)法及標(biāo)量法，所有這些方法雖各有一定的優(yōu)越性，但也存在一定的問(wèn)題，限制了它們的應(yīng)用范圍。如標(biāo)量法的輸入相電流波形較好，但輸出諧波較大。電流跟蹤法將三相輸出電流信號(hào)與實(shí)測(cè)的輸出電流信號(hào)相比較，根據(jù)比較結(jié)果和當(dāng)前的開(kāi)關(guān)電源狀態(tài)決定開(kāi)關(guān)動(dòng)作，它具有容易理解、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快、魯棒性好等特點(diǎn)，但也有滯環(huán)電流共有的缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)頻率不夠穩(wěn)定、諧波隨機(jī)分布，且輸入電流波形不夠理想、存在較大的諧波等。間接變換法空間矢量調(diào)制技術(shù)，又稱為間接變換法、交直交等效變換法，是基于空間矢量變換的一種方法，它將交交變換虛擬為交直和直交變換，這樣便可采用流行的高頻整流和高頻PWM波形合成技術(shù)，變換器的性能可以得到較大的改善。當(dāng)然具體實(shí)現(xiàn)時(shí)是將整流和逆變一步完成的，低次諧波得到了較好的抑制，但控制方案較為復(fù)雜，缺少有效的動(dòng)態(tài)理論分析支持。它是在矩陣式變換器中研究較多也是較為成熟的一種控制策略，比較有發(fā)展前途。這種調(diào)制策略既能控制輸出波形，又能控制輸入電流波形.旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。圖3為旋轉(zhuǎn)編碼器圖3.2.2 旋轉(zhuǎn)編碼器由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。 由于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。 分辨率編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度510000線。變頻器變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。國(guó)內(nèi)技術(shù)較領(lǐng)先的品牌有匯川、歐瑞(原煙臺(tái)惠豐)、三晶、藍(lán)海華騰。圖5為變頻器圖3.2.3變頻器主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類1:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。 （1）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。 （2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。 （3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開(kāi)關(guān)時(shí)間和電壓波形。 控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。 （1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 （2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 （3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 （4）速度檢測(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。（5）保護(hù)電路:檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 第四章 設(shè)計(jì)流程PLC控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理如圖所示，位置點(diǎn)在0號(hào)位置，工作臺(tái)上分為8個(gè)風(fēng)向，編號(hào)是0-7，一個(gè)編碼器套在電動(dòng)機(jī)軸上，N=360脈沖/轉(zhuǎn)。能以最高的效率調(diào)任意一個(gè)風(fēng)向到位置點(diǎn)，低速旋轉(zhuǎn)式工作間的1.5倍。使用一位數(shù)字開(kāi)關(guān)設(shè)置風(fēng)向，數(shù)字開(kāi)關(guān)接在X4-X7。圖4 圖4.0 風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理4.1程序流程圖開(kāi)始風(fēng)力帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)增速箱增速發(fā)電機(jī)發(fā)電變 換 器電 網(wǎng)PLC控制變頻器數(shù)字開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)圖4.1 程序流程圖4.2 PLC輸入輸出地址表表4.2 I/O地址表輸入輸出X0A相脈沖開(kāi)關(guān) SB1Y0控制變頻器正轉(zhuǎn)KM1X1B相脈沖開(kāi)關(guān) SB2Y1控制變頻器反轉(zhuǎn)KM2X2零位開(kāi)關(guān) SB3Y2控制變頻器高速KM3X3總停按鈕 SB4Y3控制變頻器低速KM4X4數(shù)字開(kāi)關(guān) SQ1Y4正轉(zhuǎn)指示燈亮HL1X5數(shù)字開(kāi)關(guān) SQ2Y5反轉(zhuǎn)指示燈亮HL2X6數(shù)字開(kāi)關(guān) SQ3Y6高低速指示燈閃爍HL3X7數(shù)字開(kāi)關(guān) SQ4Y7A相脈沖 KM5X10高速正轉(zhuǎn) SQ5Y10B相脈沖 KM6X11低速正轉(zhuǎn) SQ6Y11零位KM7X12斷開(kāi) SQ7X13高速反轉(zhuǎn) SQ8X14低速反轉(zhuǎn) SQ9X15啟動(dòng)按鈕 SB54.3 外部接線圖圖4.3 外部接線圖4.4 梯形圖 總結(jié)在做這個(gè)課題設(shè)計(jì)過(guò)程中，我重溫了以前學(xué)過(guò)的PLC知識(shí)，也鞏固了很多以前沒(méi)學(xué)號(hào)的知識(shí)，使我的專業(yè)理論知識(shí)更加扎實(shí)軟件操作更加熟練。做完這個(gè)課題設(shè)計(jì)后，我得出以下幾個(gè)結(jié)論：一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)能否完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作也能自動(dòng)完成發(fā)電過(guò)程；二、該系統(tǒng)在實(shí)施的情況下，是否合理利用了風(fēng)力資源,并且得到環(huán)境保護(hù)；三、該系統(tǒng)的研究方向，由于本系統(tǒng)并不完善,希望在今后的學(xué)習(xí)中不斷努力,以獲得更好的設(shè)計(jì)。加上這一部分會(huì)使該設(shè)計(jì)更加完善，也是我以后繼續(xù)研究的方向。最后，經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)能力和全面考慮問(wèn)題的能力。學(xué)習(xí)的過(guò)程是枯燥的，也是痛苦的，可是收獲成功的喜悅更是讓我激動(dòng)不已。我相信，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，它將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)產(chǎn)生重要的影響。本論文是在周老師親自指導(dǎo)下完成的。指導(dǎo)老師在此設(shè)計(jì)上給了我很大的幫助，是我在設(shè)計(jì)過(guò)程中避免了許多無(wú)謂的錯(cuò)誤。指導(dǎo)老師一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度，精益求精、誨人不倦的學(xué)者風(fēng)范，以及正直無(wú)私、磊落大度的高尚品格，更讓我明白了許多做人的道理，在此我對(duì)指導(dǎo)老師表示衷心的感謝。本設(shè)計(jì)能夠完成，要感謝我的PLC老師。是她在學(xué)習(xí)PLC的時(shí)間里教會(huì)了我的專業(yè)知識(shí)。在我撰寫(xiě)論文期間，得到了指導(dǎo)老師的幫助，在她忙碌的工作之余，給與了我專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)，并且教給了我學(xué)習(xí)的方法和思路。使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷有新的認(rèn)識(shí)和提高。指導(dǎo)老師在論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見(jiàn)，為論文的撰寫(xiě)，修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。多虧她的指導(dǎo)和幫助才使我完成本論文。我會(huì)在以后的工作中為社會(huì)做出貢獻(xiàn)去回報(bào)他對(duì)我的教導(dǎo)。希望每個(gè)人都和我一樣，通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠?qū)W到很多的知識(shí)和道理，大家都能用一顆熱誠(chéng)的心去投身未來(lái)的工作，報(bào)效祖國(guó)、老師、父母。在本文結(jié)束之際，特想我敬愛(ài)的老師們致以最崇高的敬禮和深深的感謝！致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)可以鍛煉自己的自學(xué)能力，在這兩個(gè)月的學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到了種種困難，我也在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)著克服這些困難。在指導(dǎo)老師周江濤的幫助下完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。寫(xiě)論文是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過(guò)程，從最初剛寫(xiě)論文時(shí)對(duì)企業(yè)職位面臨的問(wèn)題的模糊認(rèn)識(shí)到最后能夠?qū)υ搯?wèn)題有深刻的認(rèn)識(shí)，我體會(huì)到實(shí)踐對(duì)于學(xué)習(xí)的重要性，以前只是明白理論，沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)踐考察，對(duì)知識(shí)的理解不夠明確，通過(guò)這次的做，真正做到林論時(shí)間相結(jié)合?？傊ㄟ^(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì),我深刻體會(huì)到要做好一個(gè)完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對(duì)待要解決的問(wèn)題，要耐心、要善于運(yùn)用已有的資源來(lái)充實(shí)自己。同時(shí)我也深刻的認(rèn)識(shí)到，在對(duì)待一個(gè)新事物時(shí)，一定要從整體考慮，完成一步之后再作下一步，這樣才能更加有效。在這份畢業(yè)論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！參考文獻(xiàn)1劉永華 電氣控制與PLC 北京航空航天大學(xué)出版社 20072羅宇航 流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì) 西安電子科技大學(xué)出版社 20073伊宏業(yè) PLC可編程控制器教程 航空工業(yè)出版社 19974劉洪濤 黃海編 PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐 電子工業(yè)出版社 20075姚興佳 宋俊 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理與應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 第 22 頁(yè) 共 25 頁(yè)