现场总线技术第九章 TIA博途全集成自动化软件应用实例(第3版)

2.系统网络结构
四、组态过程 1. PG/PC接口设置 2. 硬件及网络组态
3. 程序组态 （1）建立变量表
（2）控制程序
控制程序采用模块化和结构构化编程方 式。
包括初始化程序OB100、主程序OB1、周 期中断程序OB30、自动启动程序FC4、 输入量程转换程序FC13、输出量程转换 程序FC12、增量式PID算法程序FB3。
PROFIBUS DP 主站模块CM 1243-5 IM 153-1（ET） SM331: AI 8×12位 SM331: AI 8×12位 SM331: AI 8×12位 SM331: AI 8×12位 SM332: AO 4×12位
说明
集成14DI/10DO和2AI 1个PROFINET接口 1AO 作为DP主站 实现与DP主站的通信 8AI 8AI 8AI 8AI 4AO
监控表在线监视
风力发电机上位在线监控
思考题与习题
9-1 TIA博途软件的版本及功能？ 9-2 用博途软件进行硬件网络组态时通信设置 主要注意哪些方面？ 9-3 说明控制器和上位PC监控系统的HMI连接设 置过程。 9-4 程序块中，组织块OB1、OB100、OB30的作 用？OB30执行的时间间隔如何设定？
变桨复合控制中的前馈控制实现：假设当前 测量的瞬时风速与系统要求的额定风速之差 为Δv，前馈补偿的桨距角为比例系数K与Δv 的乘积。实行分段的比例控制。部分程序如 图。
输入量程转换程序FC13： 采用SCL语言编写,将数字量0～27648转
换为模拟量输入信号工程单位值
输出量程转换程序FC12： 采用SCL语言编写,将运算操作值转换为数
第九章
TIA博途全集成自动化 软件应用实例
第9章 TIA博途全集成自动化软件 应用实例
பைடு நூலகம்9.1 TIA博途软件简介 9.2 混料罐控制系统设计与仿真器调试 9.3 基于S7-1200的风力发电机变桨控制系统设计
9.1 TIA博途软件简介
TIA博途软件的版本功能
9.2 混料罐控制系统设计与仿真器调试
λ一定时，β越小， Cp越大。因此，在低于额定风速时，桨 叶角置为0°不变，发电机的功率根据叶片的气动性能随风 速的变化而变化；当风速高过额定风速时，可以通过调整桨
叶桨距角，减小风能利用系数的值使功率输出稳定在额定功
率附近。这就是变桨距控制。
二、 变桨距功率控制策略
风速低于额定风速时，桨距角可保持在0°； 风速高于额定风速时，实施复合变桨控制。
硬件模块说明 2.系统网络结构
三、控制系统硬件组成结构
1.控制系统硬件配置
根据I/O点数，选择硬件模块。硬件模块说明如表9-2 所示。共提供34路AI，5路AO，14点DI，10点DO， 满足系统需要，并提供了一定裕量，系统扩展容易。
模块
CPU模块CPU AC/DC/Rly 模拟量输出信号板SB 1232
一、控制要求
混料罐装置示意图及I/O分配
二、系统硬件及组态
1．PG/PC接口设置
图9-3 PG/PC接口设置
2．网络及硬件组态 （1）创建项目
（2）控制器设备组态
三、控制程序组态
1. 建立变量表
2．程序块—主程序OB1的编辑
四、仿真器调试
下载至仿真器的接口设置
仿真器调试和程序在线监视
9.3 基于S7-1200的风力发电机变桨控 制系统设计
一、系统分析
1.被控对象
设计参数
变量名称 设计参数 变量名称
设计参数
额定功率
300 KW 额定风速
12 m/s
叶片半径
15 m 启动风速
4 m/s
叶片数量
3个
切出风速
25 m/s
发电机额定转速 1500 rpm 偏航转速
0.42 deg/s
字量0～27648。 增量式PID算法程序FB3： 采用SCL语言编写了增量式PID算法程序
4. 上位监控功能组态 （1）创建PC监控站与控制器的HMI连接
（2）HMI连接设备的访问点设置
连接属性和参数设置
（3）组态画面
图形元素与PLC变量的连接 HMI变量
主监控界面
五、系统调试
初始化程序OB100： 进行一些初始化设置，如给桨距角赋初值 （停止状态为90°）等。
主程序OB1： 进行启动条件判断，满足条件则发出启动信 号，调用自动启动程序；进行输出量程换； 各种故障的判断及处理。
周期中断程序OB30： OB30主要实现输入采样量程转换、变桨PID 运算和前馈补偿控制。
变桨PID控制程序
齿轮箱增速比 1:28.1 偏航角范围 -1800~+1800 deg
桨距角范围
0~90 deg
v
v
2．气动功率分析
Cp
Cp
风力机实际能得到的有用功率输出是
P 0.5v3SCp (, )
其中ρ为空气密度，单位是kg/m3；v为距离风力机一定距 离的上游风速，单位是m/s；S为气流扫掠面积，单位是m2； 风能利用系数与Cp叶尖速比λ和桨距角β有关。