基于PLC的风力发电控制系统设计毕业设计

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基于PLC的风力发电系统的设计

基于PLC的风力发电系统的设计简介本文档旨在介绍基于可编程逻辑控制器（PLC）的风力发电系统的设计。

风力发电是一种可再生能源，通过将风的动能转化为电能来供给家庭和工业设施使用。

PLC作为自动化控制系统的关键组成部分，可以实现对风力发电系统的监测、控制和保护。

系统构成风力发电系统通常包括以下组成部分：1. 风力涡轮机：将风的动能转化为机械能，并驱动发电机产生电能。

2. 发电机：将机械能转化为电能。

3. 变频器：将发电机输出的电能转化为适用于电网的交流电。

4. PLC：监测风力涡轮机的状态、控制发电机的运行和变频器的输出，并对系统进行保护。

5. 电力配电系统：将变频器输出的电能输送到电网或负载。

PLC的功能PLC在风力发电系统中扮演着至关重要的角色。

其主要功能包括：1. 监测风力涡轮机的旋转速度、温度、振动等状态，以及发电机的电压、电流等参数，以确保系统运行正常。

2. 控制风力涡轮机的启动和停止，调节涡轮机的转速以匹配当前风速。

3. 监测和控制发电机的输出，确保电能的稳定和安全。

4. 控制和调节变频器的输出频率和电压，以适应电网的要求。

5. 实施系统的保护机制，如过载保护、短路保护等，以保证系统的安全运行。

设计要点在设计基于PLC的风力发电系统时，应注意以下要点：1. 确保PLC具备足够的输入和输出端口，以满足系统对信号的获取和控制需求。

2. 选择适合风力涡轮机和发电机的传感器和测量设备，以获取准确可靠的数据。

3. 设计合理的控制逻辑，包括风力涡轮机的启动和停止策略、发电机输出的调节策略等。

4. 添加必要的保护机制，如过流保护、电压保护等，以保证系统的安全性。

5. 考虑系统的可扩展性和可维护性，以便未来对系统进行升级和维护。

总结基于PLC的风力发电系统的设计涉及多个组成部分和功能模块，其中PLC起到了关键的监测、控制和保护作用。

在设计过程中，需要注意选择合适的硬件设备、设计合理的控制逻辑和保护机制，以确保系统的正常运行和安全性。

基于PLC的风力发电控制系统设计

基于PLC的风力发电控制系统设计导言风力发电已经成为一种重要的可再生能源，被广泛应用于各个领域。

风力发电系统包括风轮、转子、发电机等组成部分，而风力发电系统的控制是保证其高效稳定运行的关键。

本文将基于PLC设计一个风力发电控制系统。

1.系统结构设计风力发电控制系统的基本结构包括传感器、PLC、执行器和人机界面。

传感器用于实时监测风力发电系统的各个参数，如风速、转子转速等。

PLC作为控制中心，接收传感器信号并进行逻辑控制。

执行器根据PLC的控制输出信号来控制风力发电系统的各个部分，如调节风机转速等。

人机界面用于显示系统状态、设置参数等。

2.控制策略设计2.1风速监测与控制通过风速传感器实时监测风速，当风速低于一定阈值时，关闭风机，避免风机受到损坏；当风速在一定范围内时，根据发电机的负载情况自动调整风机转速，以保证风力发电系统的稳定运行。

2.2风轮传感器监测与控制风轮传感器用于监测转子的转速及转向，当转速过高时，PLC将自动减小风机转速；当转速过低时，PLC将自动增加风机转速。

2.3发电机控制发电机的电压、频率等参数需要监测和控制，PLC将通过与发电机的连接，监测其电压和频率，当参数超过设定范围时，PLC将调节风机的转速，以确保发电机稳定运行。

2.4过载保护控制当发电机过载时，PLC将根据预设的过载保护策略，立即切断风机的供电，以保护发电机的安全运行。

3.软件编程设计PLC的软件编程需要根据控制策略进行设计，通常使用PLC编程语言（如LD、FC等）进行编程。

根据控制策略中描述的各种情况及相应的控制动作，设计相应的逻辑流程和控制算法。

4.人机界面设计人机界面通常使用触摸屏显示，显示风力发电系统的各项参数，如风速、转速、电压、频率等，并提供实时监控和报警功能。

用户可以通过触摸屏进行参数设置、故障诊断及报警解除等操作。

结论基于PLC的风力发电控制系统设计是实现风力发电系统高效稳定运行的关键。

通过PLC的控制，可以对风速、转速、电压、频率等参数进行实时监测和控制，提高风力发电系统的可靠性和效率。

基于PLC的风力发电机主控系统设计

基于PLC的风力发电机主控系统设计
学校：内蒙古工业大学班级：电子09-1班学号：200910203026 姓名：崔学超指导教师：高和亮校外指导：付强
1：风力发电的意义 2：我国风力发电的发展状况
1：偏航控制系统过程分析 2：偏航控制系统硬件设计 3:偏航控制系统软件设计
风力发电的意义
谢谢欣赏
thanks
风力发电主控系统
风力发电机一般是由叶片、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、变桨距装置、塔架及控制系统等主要部分所组成。本次设计主要是针对偏航系统的控制来进行的。偏航系统是风力发电机组控制系统的重要组成部分。它有两个功能：首先是使风力发电机组的控制系统相互配合，来保证风轮处于迎风状态；其次是当风力发电机组由于偏航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕，可以自动解除缠绕。
对于风向角的两种情况，我们分别来讨论：
偏航控制机构
风向传感器需要说明的是风力机上安装的风向、风速计与气象和气候分析所用的测风设备不同有一些区别。具体有以下两个方面：（1）因为只用于控制偏航系统的工作，并不用于风向、风速的精确计量，因此通常精度较低。（2）风向仪安装在机舱顶部随机舱一起转动，因此只能测量出机舱与来风方向的大致角度，以判断从哪个方向偏航对风，并不能检测出风的实际方向。因此风力机上所使用的风向仪和测风装置上的风向仪在结构和原理上有很大区别。
图3.1 自动偏航传感器状态示意图（虚线表示风向标0度位置）
表3.2 自动偏航传感器ASS说明和电机运行状态
偏航控制系统硬件设计
偏航系统的硬件主要有:偏航电机、纽缆开关、风速风向传感器、 PLC。各部分的功能：偏航电机：可以调整机舱叶片的角度，使它对准风吹来的方向。纽缆开关：用于反馈信号。风速风向传感器：可以把风速、风向信号自动处理为电信号，并且将处理后的电信号传送到PLC中。

(完整版)基于PLC的风力发电机偏航控制系统设计毕业设计

基于PLC的风力发电机偏航控制系统设计摘要由于化石资源的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注，因此清洁绿色的风力发电技术已深受全世界的重视。

本设计主要研究的偏航系统是风力发电机组的重要组成部分。

由于偏航机构安装在机舱底部，通过偏航轴承与机舱相连。

当风向改变时，风向仪将信号传到控制系统，控制驱动装置工作，小齿轮在大齿圈上转动，从而带动机舱旋转，是风轮对准风向。

当机舱的旋转方向有接近开关进行检测，当机舱向同一方向达到极限偏航角度时，限位开关会及时将信号传到控制装置内，控制装置会迅速发出信号使机组快速停机，并反转解缆，经过上述过程从而实现偏航控制使风轮始终保持迎风状态。

根据边行系统的工作原理本设计所要解决的基本问题有：1、实现自动偏航控制及手动偏航控制的双控制系统设计2、设计偏航系统的制动装置以及扭缆、解缆保护装置的控制方法3、了解偏航液压系统的作用、工作原理和控制方法。

4、编写驱动控制程序、扭缆、解缆保护程序。

关键词：风向，自动偏航，风向仪，偏航电机Design of Yaw Control System for Wind MotorBased on PLCABSTRACTClean and green wind power technology has gotten great attention by the world because of the increasingly exhausted fossil resources and the more attention on the global environmental degradation. This design mainly researches the yaw system which is an important component of the wind turbine. Because the yaw mechanism installed at the bottom of the engine room and connected to the engine room through the yaw bearing. When the wind changes, wind vane will send the signal to the control system to control the drive work. The pinion rotated on the big gear ring, which can turn the engine room to make the wind wheel turbines on the direction of the wind. When the revolving direction of the engine room is closed to the switch to do detection and the engine room reaches the maximum yaw angle to the same direction, the limited switch will send the signals to the control device in time. Then the control device could quickly send a signal to make the set quick stop and turn over the cast loop. After above the process, it will realize the yaw control and make the wind wheel keep the state of facing the wind. According to theworking principle of the edge system, this design should solvethe problem as follow.1、Realizing the double control system of automatic yawcontrol and manual yaw control;2、Designing the brake device of yaw system and the controlling methods of protection device of the button cableand the cast loop;3、Understanding the effect of yaw hydraulic pressuresystem, working principle and the controlling methods;4、Writing the controlling program of drive and the protection program of button cable and cast loop.KEY WORDS: Wind Direction, Automatic Yaw, Yaw Angle,Yaw Motor目录前言................................................................................................第1章绪论....................................................................................1.1 风力发电的介绍...................................................................1.2 风力发电的发展历史...........................................................1.3 中国风力发电的发展现状...................................................第2章风力发电机及偏航系统的工作原理 ...................................2.1 风力发电机组的基本介绍...................................................2.1.1 风力发电机的分类.....................................................2.1.2 风力发电机的基本构成及及原理 (1)2.2 风力发电机偏航系统的介绍 (1)2.2.1 偏航系统的分类 (1)2.2.2 偏航系统的组成 (1)2.2.3 偏航系统的功能及原理 (1)第3章风电机偏航系统总体设计 (1)3.1 风电机偏航系统基本设计思路 (1)3.2 设计方案选择 (1)3.3 偏航系统硬件的选型 (1)3.3.1 电动机选型 (1)3.3.2 限位开关选型 (1)3.3.3 接近开关选型 (2)3.3.4 风向传感器的选型 (2)3.3.5 PLC选型 (2)第4章风电机偏航控制系统的硬件设计 (3)4.1 风电机偏航系统工作过程 (3)4.2 系统硬件设计 (3)4.2.1 PLC I/O地址分配 (3)4.2.2 PLC端子连接图 (3)4.2.3 偏航电机主电路设计 (3)第5章风电机偏航系统软件设计 (3)5.1 风电机偏航系统整体流程图 (3)5.2 风电机手动偏航系统流程图 (3)5.3 风电机手动偏航梯形图 (3)结论 (4)谢辞 (4)参考文献 (4)附录 (4)外文资料译文 (4)前言能源是人类生存所必需的最基本的物质，保证国民经济稳定发展的主要物资基础。

基于PLC的风力发电机的变速控制

基于PLC的风力发电机的变速控制摘要随着风力发电技术的发展，变速恒频风力发电技术成为了风力发电未来发展新趋势。

变桨系统是变速风力发电机组的重要部分，其性能对风力发电机组的整体性能起到重要的作用。

本文研究了变速恒频风力发电系统的运行原理，详细的分析了其工作过程以及结构。

本文通过两种方法控制变速风力发电机组，分别是：通过伺服系统控制桨叶桨距角和通过PLC电机的转速。

风机变桨系统主要由PLC控制系统、风速传感器、轮毂控制柜、直流控制电机、蓄电池、整流器组成。

PLC控制系统通过风速传感器提供的控制信号对电路进行控制。

由于风力发电控制系统对性能要求较高,选用PLC作为控制器不但可以用简单的程序来实现复杂的逻辑控制,而且同时具有稳定性高的特点。

关键词：变速恒频，风力发电，变桨距控制，PLC控制系统Variable speed control of wind turbine based on thePLCAbstractsWith the development of wind power generation technology,variable speed constant frequency wind power generation technology has become the trend of the future development of wind power generation.The pitch system is an important part of the variable speed wind turbine,playing an important role in the performance of the overall performance of the wind turbine.This paper studies the variable speed constant frequency wind power generation system operation principle,and the structure and working process are analyzed in detail.This article through two kinds of methods to control of variable speed wind turbine,respectively is:through the servo system control blade pitch angle and the rotational speed of the motor by PLC.Fan variable pitch system mainly comprises a wind speed sensor,PLC control system,control cabinet,rectifiers,battery hub,DC motor control.PLC control system through the wind speed sensor provides the control signal to the control circuit.Wind power control system of the high performance requirements, therefore,using PLC as the controllernot only can use the simple procedure to realize complex control logic,but also have the characteristics of high stability.Key words:VSCF,Wind power,Pitch control,PLC control system目录第一章绪论 (1)1.1国内风力发电技术发展概况 (1)1.2风力发电机变速的优点 (1)1.3变桨距控制与变速控制关系 (2)1.4变速风力发电机组的控制组成 (2)1.5PLC介绍 (3)第二章风机基本理论 (5)2.1风力机的各部分介绍 (5)2.2变桨距风电机组介绍 (5)2.3变桨距控制原理 (6)第三章风机变桨系统硬件部分设计 (8)3.1变桨系统的描述 (8)3.2风机变桨系统结构介绍 (8)3.3风机变桨控制流程分析 (9)3.4变桨控制系统硬件部分设计 (10)3.5轮毂控制柜控制系统硬件部分设计说明 (12)第四章器件的选择及线径的选择 (14)4.1稳压器选型 (14)4.2接触器选型 (14)4.3变桨电机选型 (15)4.4风速仪选型 (15)4.5速度传感器选型 (15)4.6欠电压继电器选型 (16)4.7空开选型 (16)第五章控制程序设计 (18)5.1PLC的选择 (18)5.2PLC的I/O端口分配及外围接线图 (19)5.3控制程序编写 (22)第六章总结 (23)致谢 (25)附录 (26)第一章绪论1.1国内风力发电技术发展概况我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源也比较丰富。

基于plc风力发电控制系统的设计(毕业设计)

摘要全球人口增长和发展中国家的经济扩张，到2050年，世界能源需求可能翻番甚至增加两倍。

地球上的全部生命都依赖于能源和碳循环。

能源对经济级社会发展都至关重要，但这也带来了环境方面的挑战。

我们必须探索能源生产与消费的各个方面，包括提高能效、清洁能源、全球碳循环、碳资源、废弃物和生物质，还要关注它们与气候和自然资源问题之间的关系。

风力发电的发展是时代的需要。

在风力发电控制系统中，基于PLC为主控制器的设计是未来的发展方向。

本设计基于PLC的风力发电控制系统，旨在保证风力发电机偏航系统、齿轮箱、液压系统、发电机正常工作；通过选择合适的控制方法，使系统能更加稳定的运行，进而可以有效提高风力利用率。

设计中主要对发电机控制电路、偏航控制电路、齿轮箱及液压站的运行和工作情况进行了设计，并绘制了相应的电气原理图。

在控制电路中还说明了PLC、电动机及相应低压器件的型号选择，绘制了I/O接线图；在发电机控制电路中，设计了发电机的转速控制方面；偏航电路中，设计了对风、解缆功能；在液压系统中，设计了温控、压力控制功能；在齿轮箱系统中，设计了油位控制功能。

同时在设计中还详细编写了各部分的控制程序，并进行了相关调试，另外利用S7-200仿真软件进行了系统仿真验证，仿真结果满足设计要求。

关键词：可编程控制器；偏航；液压系统；控制系统；风力发电ABSTRACTGlobal population growth and developing economic expansion, to 2050, world energy demand may double or even increased two times. The whole of life on earth depends on both the energy and the carbon cycle. Energy for economic social development are crucial, but it has also brought environmental challenges. We must explore the energy production and consumption in all aspects, including improving energy efficiency, clean energy, the global carbon cycle, carbon resource, waste and biomass, but also pay attention to them and climate and natural resource problems between. Wind power development is the need of the times.In the wind power control system based on Programmable Logic Controller (PLC), mainly is the design of future development direction. Based on the design of PLC wind power control system, in order to ensure the windmill generator yaw system, gear box, hydraulic system, the generator work; by selecting appropriate control method, making the system more stable operation, which can effectively improve the utilization rate of wind power.Design of the main generator control circuit, control circuit, gearbox and hydraulic station running and working conditions for the design, and draw the corresponding electrical schematic diagram. The control circuit also shows PLC, motor and corresponding low voltage devices model selection, rendering the I / O wiring diagram; in generator control circuit, design of the generator speed control; yaw circuit, design of wind, starting function; in the hydraulic system, design temperature control, pressure control function; in the gear box system, design the level control function.In the design of the detailed written parts control program, and the relevant debugging, while using S7-200 simulation software simulation system, and the simulation results and meet the design requirements.Key word:Programmable Logic Controller;Yaw;Hydraulic system;Control system;Wind Power目录1引言1.1选题目的和意义....................................1.2国内外风力发电现状.............................. 1.2.1国外风力发电现状............................. 1.2.2国内风力发电现状.............................. 1.2.3风电机组发展趋势............................. 1.2.4海上风电场的兴起..........................1.3 研究设想及方法.............................1.4 预期成果及意义..............................2系统整体方案设计...................................2.1 系统工作原理................................2.2 系统工艺流程................................2.2.1控制模式介绍...............................2.2.2各部分控制介绍.............................2.3 系统总体设计方案...........................2.4本章小结.....................................3控制系统硬件设计................................3.1 PLC概述..................................3.1.1 PLC的发展历程............................3.1.2 PLC的工作原理...........................3.1.3 控制系统的I/O通道地址分配.................3.1.4 PLC系统选型...........................3.2 扩展模块选型...........................3.2.1 数字量输出扩展模块EM222................3.2.2 数字量输入∕输出扩展模块EM223...........3.2.3 模拟量输入扩展模块EM231...........3.2.4 模拟量输入∕输出扩展模块EM235........3.3 电机及驱动器选型与应用设计................3.3.1 电机及驱动器选型........................3.3.2 偏航电机主电路设计......................3.4 检测元件选型与应用设计....................3.4.1 温度传感器选型.......................................3.4.2 压力传感器选型......................................3.4.3 液位传感器选型......................................3.4.4 偏航角度传感器和转速传感器选型......................3.4.5风向标、风速仪选型..................................3.5 低压电器选型..........................................3.5.1 接触器选型..........................................3.5.2 断路器选型..........................................3.5.3 熔断器选型..........................................3.5.4 主令电器选型........................................3.5.5 信号电器选型....................................... 3.6 系统配电及电源选型...................................3.7 本章小结............................................. 4控制系统软件设计.......................................4.1 程序流程图的设计.....................................4.1.1 启停控制流程图....................................4.1.2 偏航解缆控制流程图................................4.1.3 齿轮箱系统控制流程图..............................4.1.4 发电机系统控制流程图..............................4.1.5 液压系统控制流程图.................................4.2 控制程序设计.........................................4.3 组态界面设计.........................................4.4 程序调试.............................................4.5本章小结.............................................. 5结束语.................................................. 参考文献.................................................. 致谢..................................................第1章引言1.1 目的和意义由于全球人口增长和发展中国家的经济扩张，到2050年，世界能源需求可能翻番甚至增加两倍。

基于PLC的风力发电控制系统设计

基于PLC的风力发电控制系统设计摘要：随着我国经济的不断发展，社会在不断的进步，风电机组控制技术是一项关键技术。

与一般的工业控制系统不同，风力发电机组的控制系统是一个综合性的复杂的控制系统。

其主要工作有：实现风机对风能的最大捕获，以提高机组的运行效率和发电质量；实现风电机组的平稳并网，以确保运行过程的安全性和可靠性；实现在风电场中运行的风力发电机组具备远程通讯的功能，现代风力发电机组一般都采用微机控制。

关键词：PLC；风力发电；控制系统引言风能作为一种清洁的能源，越来越受到世界各国的重视，风能已经成为除水能以外，技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业发展前景的能源之一。

近２０年来，风力发电技术得到了飞速发展。

其中，德国、西班牙、丹麦、美国等欧美国家在风能研究和利用方面涉足较早，在风力发电理论和技术方面处于世界领先地位。

相比之下，国内在风力发电理论研究和风力发电控制技术方面与欧美发达国家相比还存在着较大的差距。

由于风能是一种具有随机性和不稳定性等特点的低密度的能源，因而控制技术是否达到相应的要求就成为了风力发电机安全、高效运行的关键，它不仅影响着风力发电装置整体结构的复杂性以及风力发电系统的效能，同时也直接影响着输出电能的质量和稳定性。

因此，研制出一套适合于风电转换、安全高效、性能出色的发电机系统以及先进的配套控制技术是风力发电技术得到推广应用的关键。

本文的研究目的是为了解决风力发电机组在复杂多变的外界环境下如何安全平稳运行，并尽可能多地将风能转化为电能、平稳地送入电网，实现良好供电性能的问题。

为实现风机依据变化的风的方向，能始终正对风向，最大限度地从获取风的能量，本文以西门子ＰＬＣ为控制器，设计偏航控制算法；为防止风速超过额定风速时，风机输出功率过高可能对硬件设备的损害，设计功率控制算法，通过桨距角控制限制风机吸收功率；最后通过设置各种参数超标处理过程使风机可以安全平稳运行。

1风力发电控制系统的工作原理风力发电系统主要是由叶片、提速齿轮箱、偏航装置和控制系统等组成的,只有各个组成部分相互协作,系统才能正常的运行。

基于PLC的风机控制系统设计毕业设计论文

安徽工程大学毕业设计（论文）摘要可编程控制器(PLC)是一种以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的通用工业控制装置。

它具有使用方便、维护容易、可靠性好、性能价格比高等特点,广泛应用于工业控制的众多领域。

煤矿主通风机是煤矿生产的重要设备，通风机能否正常工作，直接影响煤矿的生产活动。

因此对主通风机实现在线监控有很重要的意义。

本文针对通风机的工作环境和运行特点，以PLC为主控设备，介绍了可编程序控制器（PLC）在煤矿通风系统中的应用；探讨了通风机实现自动控制系统的系统组成和设计；涉及硬件设备的选型与组态；编制了通风机实现自动控制梯形图；并简要介绍了PLC与其他智能装置及个人计算机联网，组成的控制系统。

本系统提高了主通风机设备的自动化管理水平，有力地保证了主通风机设备的经济、可靠运行，为设备的管理和维修提供了可靠的科学依据。

关键词：煤矿通风机；PLC；在线控制黄炜：基于PLC的风机控制系统设计Design of Fan Control System Based on PLCAbstractThe programmable logic controller (PLC) is a microprocessor core, a comb ination of computer technology, automatic control technology and network communication technology, general industrial control devices. It has easy t o use,easy maintenance, reliability, high cost performance characteristic s, widely used in many areas of industrial control.The mine vertilator coal pr oduction equipment, the fan can work a direct impact on coal production ac tivities. Therefore, the main fan to achieve online monitoring of very importa nt significance.In this paper, the working environment and operational characteristics o f theventilator, the PLC as the master device to introduce a programmable lo giccontroller (PLC) in the mine ventilation system; explore composition an d designof fan system to achieve automatic control system; involved in equip mentselection and configuration of hardware; the preparation of the ventilato r to achieve automatic control ladder; and briefly describes the PLC and oth erintelligent devices and personal computers networked control system com posed of.This system improves the ventilator equipment automation management le vel, toensure the main ventilator equipment, economic, reliable operation, and provides a reliable scientific basis for the management and maintenance of equipment.Keywords: Coal mine ventilator; PLC; Online monitoring安徽工程大学毕业设计（论文）目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1课题的研究意义 (2)1.2 PLC及风机控制系统的发展状况 (2)第二章总体方案设计 (5)2.1 控制系统的要求 (5)2.2 系统构成及工作原理 (5)2.3 变频调速节能分 (5)2.4 变频调速的依据 (6)2.5 离心风机控制原理分析 (6)第3章系统硬件设计 (10)3.1 温度传感器的选择 (10)3.2 PLC的选择 (10)3.2.1 FP0系列PLC的特点 (10)3.2.2 PLC控制系统设计流程 (10)3.3 变频器的选择 (11)第4章系统软件设计 (15)4.1 PLC程序设计 (15)4.1.1 离心风机转换过程分析 (18)4.1.2 系统工作状态 (18)4.1.3 状态转换过程的实现方法 (19)4.2 程序设计的梯形图 (19)第5章系统可靠性设计及调试 (23)5.1系统的可靠性设计 (23)5.2 系统调试 (23)5.21 软件系统的调试 (23)5.22 硬件系统的调试 (23)5.23 软硬件结合调试 (23)结论与展望 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录A 一篇引用的外文文献及其译文 (28)附录B 部分源程序 (33)附录C:主要参考文献的题录及摘要 (36)黄炜：基于PLC的风机控制系统设计插图清单图2-1 自动控制系统组成框图 (5)图2-2 变频调速在风机中的节能分析 (6)图2-3 变频器主电路原理图 (7)图2-4 离心风机主电路图 (8)图2-5 离心风机控制线路图 (9)图3-1 KA-KM接线图 (10)图3-2 PLC控制系统设计流程图 (12)图3-3 PLC接线图 (13)图4-2 变频器接线图 (17)图4-3 系统总控制流程图 (21)图4-4 启动/停止程序 (21)图4-5 比较程序 (22)图4-6 模拟量输出程序 (22)安徽工程大学毕业设计（论文）表格清单表3-1 I/O分配表 (14)表4-1 主电路端子及功能表 (16)表4-2 控制电路端子及功能表 (17)表4-3 系统工作状态表 (18)安徽工程大学毕业设计（论文）引言在工业生产中的锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，风机设备被大量应用，但不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了，在生产过程中，不仅造成大量的能源浪费和设备损耗，而且控制精度受到限制，从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。

基于PLC的风力发电控制系统设计

学号：常州大学毕业设计(论文）题目基于PLC的风力发电控制系统设计学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月基于PLC的风力发电控制系统设计摘要:近年来随着经济的不断发展和人们生活水平的不断改善,在世界范围内石油、煤炭这些不可再生资源的使用量已经大大超过环境所能承受的范围，燃烧发电厂产生的污染物也对地球环境产生了负影响。

然而风能是一种清洁、可再生的能源，在发电这一领域具有巨大的开发潜力和商业活力。

随着科技的不断进步，计算机和可编程控制的科研水平在提升，这对于风电控制的研究又提供了新的途径。

针对风能具有随机性、不确定性的特点，本文用西门子可编程控制器S7-200来对风力发电进行控制。

主要内容包括电气原理图和设计流程图的绘制，PLC、电气元件的选型,发电机组启动控制、偏航控制、温度控制和变压器控制等.在论文中给出详细的控制原理解释和各模块的功能介绍,并配有每一模块的控制程序。

最后进行相关调试和仿真，利用STEP7—Micro/WIN32编程软件对PLC程序进行调试、仿真运行和在线诊断等，使仿真结果满足设计要求。

关键词：风力发电；可编程控制器;偏航；温度控制The Control System of Wind Power Based on PLCAbstract：In recent years, with the continuous development of the economy and people’s living standards continue to improve, in the scope of world petroleum，oil and coal these non-renewable resource consumption was significantly more than the environment can stand。

Combustion power generation of pollutants generated also produced negative effect to the environment of the earth. However, the wind energy is a clean，renewable energy power generation，it has tremendous development potential and business activity in this area。

基于软 PLC 的风电机组主控系统设计

4控制算法
4.1GainScheduling
针对变桨系统的非线性特性，设计GainScheduling环节，根据叶片推力系数及桨叶角度的线性度，调节闭环过程中的PI控制参数，从而增加在不同风速情况下的响应速度，避免超速和转速波动等情况。
4.2PowerCurve
转矩控制+功率限制是目前控制算法中比较常见的方法。转矩控制经历了最早的查表法，现在主流的是PI闭环控制。ECN算法在保留经典的控制方法之外，加入了“thrust”代表载荷的参数，在保持相对多发电量输出的基础上，限制载荷上限，降低风机运行疲劳，保证风机运行安全。本系统算法在充分对比不同运行曲线的情况下，选择thrust、torque+powerlimited曲线输出，主要特点是载荷尖峰被削平，发电功率较优。
3控制系统软件开发和V型设计模式
目前，大多数风力发电机生产厂家还处于传统的制造业模式中，缺少数字化设计理念，产品的仿真环节与设计环节不统一。很多厂家缺少系统建模及仿真，或者系统的建模和仿真不能给后期的系统设计提供数据依据，不能构成闭环过程。此控制系统软件架构的意义在于为风电OEM客户提供一套完整的数字化主控系统开发的解决方案，加快客户新机型的研发速度，降低样机调试的故障率，节省样机开发成本。现阶段，行业内很多企业已经开始从L型产品研发设计生产模型转变为V型设计模式。V型设计模型最重要的两个环节是软件在环和硬件在环。这两个环节可以大大缩短产品研发周期，增强产品出厂前的可靠性。对应到风电行业最重要的控制问题，是如何快速开发控制算法并应用于系统测试环节，同时完成控制策略在真实硬件环节中的测试。本套控制系统可根据客户以往的开发模式进行V型设计转变，通过硬件及软件架构为软件在环和硬件在环提供支撑。V型设计模式涉及的各个环节的定义如下。

基于PLC的风力发电控制系统设计

ｔｕｒｂｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄｐｏｗｅｒ；ｅｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ＰＬＣ；ＷｉｎＣＣｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
风能作为一种清洁的能源，越来越受到世界各国的重视，风能已经成为除水能以外，技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业发展前景的能源之一。近２０年来，风力发电技术得到了飞速发展。其中，德国、
文献标志码：Ａ
文章编号：１００２ — ４９５６（２０１５）４ — ００８６ — ０６
ＤｅｓｉｇｎｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＬＣ
制系统进行了仿真与测试，设计了风力发电机控制系统的ＷｉｎＣＣ监控组态界面，实现了风力发电机组的实时监控功能。关键词：风力发电；控制系统；可编程控制器；ｗｉｎＣＣ监控
中图分类号：ＴＭ６１４－３３
ＩＳＳＮ１００２
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基于PLC的风力发电控制系统设计毕业设计

学号： ********** 浙江大学毕业设计（论文）题目基于PLC的风力发电控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见基于PLC的风力发电控制系统设计摘要：近年来随着经济的不断发展和人们生活水平的不断改善，在世界范围内石油、煤炭这些不可再生资源的使用量已经大大超过环境所能承受的范围，燃烧发电厂产生的污染物也对地球环境产生了负影响。

任务书：基于PLC的发电机组控制系统设计

3、主要参考文献：
[1]梅丽凤，郑海英.电气控制与PLC应用技术.第一版[M]北京:机械工业出版社，2012
[2]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M]北京:化学工业出版社，2003
[3]郁汉琪.可编程序控制器应用技术[M]南京:东南大学出版，2003
[4]张万忠.可编程控制器应用技术[M]北京:化学工业出版社，2001
[5]董伟.用PLC控制应急发电机组[J].中国设备工程，2005（1）：26-27
[6]刘冬,陈翠和,陈斌,等.基于PLC的海洋石油平台应急发电机组控制系统[J].中国造船,2013,53(A02):475-482
[7]孙建和.PLC控制技术在柴油发电机组上的应用[J].移动电源与汽车，2009（1）：8-12
[16]David G．Johnson．Programmable Controllers for Factory Automation[J]. Marcel Dekker Inc, 2003: 8-16
4、毕业设计（论文）的实习（调研）基本要求：
题目调研的要求：
1．了解本专业内外最新水平及发展动态。
起讫日期
工作内容
第Hale Waihona Puke 周第2周第3周第4周
第5周
第6周
第7、8周
第9周
第10周
第11、12周
第13周
第14、15周
第16周
第17周
熟悉设计题目，收集、查阅与设计题目相关的书籍、资料。
毕业设计调研，确定系统设计方案。
撰写开题报告，开题答辩。
进行毕业设计实习，撰写毕业实习报告。
确定I/O点数，选择PLC型号及扩展单元。
[12]陶玉梅.变频器与PLC通讯的精简设计[J].宁夏机械.2009,(4):42-44

基于PLC的风力发电机组偏航控制系统设计

摘要：在分析偏航控制系统的基本原理及控制系统结构图的基础上，以西门子ｓ７ — ２００ＰＬＣ作为主控单元，设计了偏航
控制系统。该系统根据风场运动方向的改变，－．ｑ－￣自动或手动控制被动对风，实现了对风过程可控，并给出了基于ＰＬＣ
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图６顺示灯程序
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图７手动运行逆时按钮控制风场逆时运动程序
电机继电器线圈及恢复指示灯程序
当风场的风量超过安全值时，侧风偏航机趋近于零，控制器给偏航电机发出顺时针或逆时针场的风量，
收稿日期：２０１６ — ０６ — ２６作者简介：王娟平（１９７９一），女，山西平陆人，讲师，硕士，主要从事电气控制技术教学及研究。
线方向之间的夹角１，当＝０时，叶轮从风源中吸收的功率最大。３．１系统控制要求风速风向传感器将采集到的风速风向信号传送在可变风场中，风力发电机利用尾舵实现被动偏航迎风，使风力发电机输出最大电能。测速仪检测风至控制器，经控制器计算得出夹角的值。为使值
与传统的火力发电和水力发电相比，风力发电的转动指令驱使偏航驱动机构动作，以此来调整短在一次能源的来源和利用上有着本质的区别。风力舱和叶轮的方位。通常，为了减少偏航时的陀螺力调向电机转速将通过减速器减速，再将偏航力矩的变化浮动大，风力资源的不确定性和无法改变性，矩，带动风机叶轮偏航对风，对风使得在制造风力发电机时，只能让叶轮主动或被动作用于回转体大齿轮，控制器发出的偏航指令信号消失，驱动机构地去迎接风向，为了尽可能地提高风能利用率，这样完成后，就出现了风力发电特有的偏航系统。

基于PLC的风电机组控制系统设计_来长胜

风电机组大多工作于恶劣的自然环境中，而且无人值守，故要求其控制系统有较好的抗干扰能力和较强的工作可靠性。在运行中要求参数准确测量，控制策略合理，对故障的判断及时、处理准确。在控制中存在较多的顺序控制，控制中需要处理的参数较多为开关量信号，通过分析机组的控制要求与特点，选用ＰＬＣ作为主控制器可以满足风电机组对其控制系统的要求。本文应用西门子公司的Ｓ７-１２００型１２１４ＣＡＣ／ＤＣ继电器模块作为风电机组的中心控制器。具体硬件选型与布置见图１。
图 2 程序结构图 Fig.2 Program structure diagram
3.1 基本控制策略在启动运行状态时，风轮的桨叶静止，桨距角
为９０°，这时气流对桨叶不产生转矩，整个桨叶本质上是一块阻尼板。当风速到达启动风速时，桨叶向０°方向转动，此时气流开始对桨叶产生一定的攻角，风轮开始转动。在发电机并入电网前，变桨距系统的桨距角给定值由发电机转速信号控制。转速控制器按照发电机转速的大小，相应改变桨距角设定值的大小。变桨距系统根据给定的桨距角参考值，调整桨距角，进行速度控制。控制系统框图如图３所示。
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电力学报
第２８卷
3 软件设计
由于需要无人值守和远程监控，则需要自动控制风机正常运行，控制对象有：偏航控制，保证风机正对风向，获取最大风能；桨距控制，保证机组安全、稳定运行；风机全自动启动，按照开机步骤实施风机全自动开车，保证开车稳步进行；运行状态监测，在风机整个运行过程中，监测电力参数、风力参数、机组状态参数以及各种反馈信号等，确保风机稳定运行，在出现风速低于启动风速、刹车故障、并网故障等异常运行状态时执行停机操作。具体程序结构图如图２。

基于PLC的风力发电控制系统设计

基于PLC的风力发电控制系统设计基于PLC（可编程逻辑控制器）的风力发电控制系统是一种能够自动控制风力发电机组运行的系统。

PLC作为控制器，通过输入和输出模块与其他设备进行通信，根据预设的逻辑程序对风力发电机进行控制，实现对发电机的监测、控制和保护。

下面将针对该系统进行详细设计。

首先，整个风力发电控制系统的架构可以分为四个主要的功能模块：风速检测模块、温度检测模块、发电机控制模块和报警保护模块。

这些模块通过PLC进行数据采集、处理和输出。

1.风速检测模块：风力发电的效率受到环境因素的影响，风速是其中最主要的因素之一、风速检测模块通过风速传感器实时测量风速，并将数据传输给PLC进行处理。

PLC可以根据预设的控制策略调整风力发电机组的转速，以使风力发电机组能够在不同的风速下运行。

2.温度检测模块：风力发电机组在运行过程中会产生一定的热量，温度检测模块通过温度传感器实时监测发电机组的温度情况，并将数据传输给PLC进行处理。

PLC可以根据温度数据进行控制，以保证发电机组的正常运行和防止过热。

3.发电机控制模块：发电机的控制是风力发电控制系统的核心，也是最复杂的模块之一、在这个模块中，PLC通过输出控制信号来调整发电机的功率输出和运行状态。

根据预设的控制逻辑，PLC可以根据风速、温度和其他相关参数，实时调整发电机的控制参数，确保发电机始终在最佳工作状态下工作。

4.报警保护模块：在风力发电过程中，可能会发生多种异常情况，如风速过大、温度过高等，这些异常情况可能对发电机组造成损坏。

因此，系统需要具备报警和保护功能。

报警保护模块通过输入模块监测各种传感器的数据，当一些参数超出设定值范围时，PLC会触发相应的报警信号并采取相应的保护措施，如停机、降低功率输出等，以保证发电机组的安全运行。

设计风力发电控制系统需要注意以下几点：1.系统的可靠性和稳定性是设计的关键，因此要选择具有高稳定性和可靠性的PLC设备，并确保各个模块之间的通信准确可靠。

PLC控制风力发电机毕业设计报告

（封面）XXXXXXX学院PLC控制风力发电机毕业设计报告题目：院（系）：专业班级：学生姓名：指导老师：时间：年月日摘要PLC是计算机技术为核心的通用工业自动化装置。

它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性、灵活运用、易于编程、使用方便等特点，因此近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。

被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之一。

风力发电机作为动力源代替人力、蓄力。

对生产力的发展发挥过重要作用。

PLC在风力发电机的应用方面以及系统控制等诸多方面都起到极为核心的作用。

伴随时代发展，进入21世纪崭新工业控制领域，PLC仍然能够引导其发展。

主要是由于在最初其采用计算机的设计思想和适应各种现场应用，随着PLC的飞速发展，它已经可以在各个领域去适应不同的客户要求。

这就是PLC的生命力，具有一个非常灵活的大脑，和可以随时变化和更新的身体部件。

PLC的控制和处理，还能给用户的改造和维护带来了极大的便利，并且提供强大的功能和良好的性能。

关键词:风力发电机；PLC；自动控制第一章绪论我国风力发电机组的研制工作开展较早，但是没得到足够的重视与支持，因而发展较慢。

五十年代后期由过一个兴旺时期，吉林、辽宁、内蒙古、江苏、安徽和云南等省都研制过千瓦级以下的风车，但是没有做好巩固和发展成果的工作。

七十年代后，随着国民经济的较快发展出现了能源供应紧张、环境污染严重等现象，另外由于科技意识日渐深入人心，可再生无污染的风能利用受到了足够的重视。

在浙江、黑龙江、福建研制出了较大功率的机组；内蒙古的有关单位研制的小型风力发电机已有批量生产，用于解决地处偏远、居住分散的农牧民住户、蒙古包的生活用电和少量生产用电。

八十年代以来，风力发电在我国得到了相应的发展。

目前微型（<1KW）、小型（1-10 KW）风力发电机的技术日渐成熟，已经达到商品化程度。

同时大型风力发电机组（600 KW）也研制成功，并已投入了运行。

基于PLC的风力发电机组偏航系统的控制毕业论文

南昌航空大学自学考试毕业论文题目基于PLC的风力发电机组偏航系统的控制专业机电一体化学生姓名论文编号准考证号指导老师2021 年度上 (上/下)基于PLC风力发电机组偏航系统控制摘要随着社会经济的开展，人们对电的需求日益进步。

以石油、煤炭、天然气为的常规能源，不仅资源有限，而且还会在使用中造成严重的环境污染。

在我们进入21世纪的今天，世界能源构造正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为根底的可持续能源系统转变。

风能作为取之不尽，用之不竭的绿色清洁能源己受到全世界的重视，而风力机的偏航系统能使风能得到更好的利用，所以偏航系统的设计非常的重要。

本设计首先分析了偏航系统的工作原理，然后以三菱PLC作为控制器，触摸屏为监控器，设计了硬件系统模块，整个硬件系统采用了闭环控制，并说明了开环控制的缺点。

根据偏航控制要求，设计了自动对风控制算法，自动解缆控制算法，90°背风控制算法，不仅进步了风能利用率，增大了发电效率，而且还保证了整个系统的平安性、稳定性,让风力发电机更好的运行。

关健词：偏航系统；硬件设计；自动对风；自动解缆目录摘要 (III)1 概论 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计研究意义 (1)1.3国内外风力发电概况 (2)世界风电开展 (2)我国风电开展 (2)2 偏航控制系统功能简介与原理 (3)2.1偏航控制系统功能 (3)2.2风力发电机组偏航控制原理 (3)3偏航系统的控制过程 (5)3.1自动偏航控制 (5)自动偏航传感器ASS 状态 (5)参数说明和电机运行状态 (6)偏航控制流程图 (6)偏航电机电气连接原理图 (7)偏航对风控制PLC程序 (7)3.2 90°侧风控制 (7)3.3 人工偏航控制 (9)3.4 自动解缆控制 (9)4 总结 (10)5 参考献 (11)致谢 (12)1 概述1.1 设计背景电能作为一种应用最广泛和最方便的能源，己经成为当今社会开展和人们生活中必不可少的一局部。