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風(fēng)水力發(fā)電

NA400PLC在風(fēng)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

星之球激光 來源:南大傲拓2012-05-14 我要評論(0 )   

一、概述 近年來隨著國家對可再生能源扶持政策的進一步出臺,可再生能源特別是風(fēng)力發(fā)電呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢,國內(nèi)眾多廠家正通過自主研發(fā)和技術(shù)引進等形式進行風(fēng)電設(shè)備的...

 

一、概述

   近年來隨著國家對可再生能源扶持政策的進一步出臺,可再生能源特別是風(fēng)力發(fā)電呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢,國內(nèi)眾多廠家正通過自主研發(fā)和技術(shù)引進等形式進行風(fēng)電設(shè)備的成套工作。目前,國內(nèi)生產(chǎn)廠家對高速齒輪箱、電機和葉片等已具有了獨立生產(chǎn)能力,但作為風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的大腦——風(fēng)電控制器,一直以來主要依靠國外技術(shù)引進。通過對國內(nèi)主流風(fēng)電設(shè)備生產(chǎn)廠家的控制系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),多數(shù)廠家的控制系統(tǒng)是和主機一起成套技術(shù)引進而來,如MITA和WINDTEC公司的產(chǎn)品。由于風(fēng)電設(shè)備運行環(huán)境較為惡劣,安裝空間有所限制,并且要求有很強的數(shù)據(jù)處理能力,因此現(xiàn)有的通用可編程控制器很難達到其技術(shù)要求。一是高低溫要求,通用PLC運行溫度一般為0℃~50℃,但風(fēng)電設(shè)備要求運行在-25℃~60℃的環(huán)境中。雖然有國內(nèi)廠家采用了通用PLC作為主控器,但在系統(tǒng)設(shè)計時需在機柜增加加熱器,以保證在低溫環(huán)境下的可靠運行,這種處理方式雖然能滿足運行要求,但可能會造成在超低溫環(huán)境下PLC上電后不能立即運行,并且加裝了加熱器導(dǎo)致PLC安裝空間更加狹窄。二是數(shù)據(jù)處理能力,現(xiàn)有的通用可編程控制器因本身設(shè)計思想的不足導(dǎo)致在功能上無法滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲的需要。對國外引進控制系統(tǒng)的研究表明,國外控制系統(tǒng)多采用嵌入式PC(如Bachmann、BeckHoff等)作為主控制器來適應(yīng)風(fēng)電控制系統(tǒng)的需求。

   本方案以NA400系列可編程控制器為基礎(chǔ),針對某電站3MW(可適用于2.5MW和1.5MW機組)風(fēng)機控制器的技術(shù)要求,在廣泛吸收國外同類產(chǎn)品控制系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上提出的。

   由于變流器和變漿系統(tǒng)采用成熟系統(tǒng)配套,因此本方案僅涉及3MW風(fēng)力發(fā)電機組主控柜(主站)和機艙柜(機艙站)的控制。

二、技術(shù)需求

 (1)編程軟件符合IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn);

 (2)軟件支持多任務(wù);

 (3)對CPU速度及處理能力、存儲空間等有較高要求(要求具有100M的數(shù)據(jù)存儲能力);

 (4)I/O要求:輸入光電隔離、輸出繼電器(總點數(shù)在100點以內(nèi));

 (5)運行環(huán)境惡劣,要求具有較高的可靠性:

      l運行溫度:-20℃~50℃

       儲存溫度:-40℃~70℃l

       較高的濕熱要求,要求防濕抗凝露l

 (6)通信要求:

       以太網(wǎng)接口,支持TCP/IP、UDP等l

       Profibus-DP現(xiàn)場總線l

      l CANOpen現(xiàn)場總線

 (7)人機界面采用具備按鍵操作的平板電腦,支持WinXP 嵌入式操作系統(tǒng),不采用       常規(guī)的觸摸屏;

 (8)信號類型:DI、DO、AI(0~10V和4~20mA)、Pt100熱電阻、AO、SSI、高速計       數(shù)器模塊;

 (9)結(jié)構(gòu)要求:安裝方便,所有螺釘應(yīng)防銹。

三、技術(shù)方案

    針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運行環(huán)境嚴(yán)酷、技術(shù)要求高的特點,現(xiàn)有通用PLC很難適應(yīng)其應(yīng)用需求。我公司NA400型可編程控制器采用一系列計算機領(lǐng)域和工業(yè)控制領(lǐng)域的最新技術(shù)研制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進、功能強大、具有多任務(wù)、趨勢曲線、環(huán)境適應(yīng)性強等特點,適合風(fēng)電行業(yè)的特點。

    3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 


 

風(fēng)機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

      采用LAN/FieldBus系統(tǒng)結(jié)構(gòu),主控站控制器對外提供百兆以太網(wǎng)接口,利用現(xiàn)場總線完成機艙擴展站控制器或其它現(xiàn)場智能設(shè)備(變頻器等)的連接。主控站以太網(wǎng)接口支持標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS TCP/IP規(guī)約,并支持UDP協(xié)議。

現(xiàn)場總線支持ProfiBus-DP或CANOpen。可以方便地利用現(xiàn)場總線完成遠(yuǎn)程I/O站的擴展,并能與其它智能設(shè)備通信。本方案中擬采用CAN總線,CAN總線的短信文結(jié)構(gòu)及完備的底層校驗和錯誤處理機制使得CAN總線具有優(yōu)越的抗干擾性。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的不同可選用光通信介質(zhì)以提高可靠性。

    3.2人機界面

    3.2.1平板電腦

    人機界面(面板)硬件采用工業(yè)級平板電腦,可以采用以太網(wǎng)、串口、Profibus- DP等進行面板和控制器的組網(wǎng)連接。

采用我公司的NAControl組態(tài)軟件開發(fā)界面,NAControl組態(tài)軟件與控制器之間通過我公司開發(fā)的NA-PLC OPC服務(wù)器(OPC2.0規(guī)范)或者專用驅(qū)動程序通訊,底層協(xié)議不產(chǎn)生額外費用。NA-PLC OPC服務(wù)器可以方便地接入支持OPC接口的組態(tài)軟件中(如iFix,WinCC等),因此如果不采用我方提供的面板,也可以方便地進行其他廠家面板與我方控制器之間的通訊。

    NAControl組態(tài)軟件特點:

    基于Windows平臺,采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和方法進行系統(tǒng)設(shè)計、軟件實現(xiàn)。遵循TCP/IP、SQL、ODBC、COM/DCOM、ActiveX、C++、Office、IEC61131-3、OPC等國際標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)功能齊全,操作簡便,維護量小。具有良好的開放性、方便的擴展能力、完善的在線幫助及可不斷融入新技術(shù)的特征。它具有數(shù)據(jù)采集和處理、控制與調(diào)節(jié)、畫面、智能報警、報表、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計和查詢、可視化順控流程組態(tài)與執(zhí)行、ONCALL、AGC/AVC高級應(yīng)用軟件、Web服務(wù)、與外系統(tǒng)通訊等功能。

 


 

 

     3.3方案優(yōu)勢

     結(jié)合我公司PLC技術(shù)優(yōu)勢和貴公司熟悉風(fēng)機控制需求優(yōu)勢,我們開發(fā)的風(fēng)機專用可編程控制器與其它通用PLC或者現(xiàn)有風(fēng)機控制器相比具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢:

    (1)可靠性高

    采用工業(yè)級或軍用級芯片保證風(fēng)機控制器可以運行在-25℃~60℃環(huán)境下。

    (2)抗干擾能力強

    采用CAN總線為現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),CAN總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò),其獨有的短信文結(jié)構(gòu)及完備的底層校驗和錯誤處理機制使得CAN總線具有優(yōu)越的抗干擾性。

     高等級抗電磁干擾能力可以有效地防止現(xiàn)場干擾、提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和運行可靠性。

    (3)支持大容量數(shù)據(jù)存儲

     支持128M數(shù)據(jù)存儲,可有效存儲風(fēng)機故障時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

    (4)實時多任務(wù)

    風(fēng)機發(fā)生故障時生成100Mbytes大小的文件,在控制器正常運行的情況下可以采用多任務(wù)技術(shù)存儲,避免影響控制器的正常工作,數(shù)據(jù)存儲空間為單獨配置的FLASH。#p#分頁標(biāo)題#e#

    由于采用了實時多任務(wù)的方式,支持定時中斷方式,因此可以方便地實現(xiàn)定時周期執(zhí)行控制程序,保證程序執(zhí)行時間恒定。

    (5)編程軟件

可以根據(jù)現(xiàn)場實際需求,調(diào)整NAPro編程軟件功能。NAPro提供的順序控制圖編程語言更適合順序控制,編程簡單、直觀,調(diào)試可視化。

 

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