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PLC在催化主风机组的应用
来源：本站整理
作者：佚名日 21:58
[导读] PLC在催化主风机组的应用
介绍GE90-30PLC在催化主风机组自控装置上的应用。系统采用双机热备双网结构的9030VersaMax构架。文章对硬件构成、组态及模
PLC在催化主风机组的应用
介绍GE90-30PLC在催化主风机组自控装置上的应用。系统采用双机热备双网结构的9030VersaMax构架。文章对硬件构成、组态及模拟量控制模块进行了详细的论述。　　关键词：冗余；PLC；组态软件?
PLC’s Application in Catalysic Vertilator
HE Baoqing, LI Ailan, FENG Shuo, PU Yong
(Liaoning Petrochemical Vocational Technology College, Jinzhou 121001, China)
　　Key words: PLC; configuration software
1系统结构　　辽化鞍山炼油厂催化主风机组(以下简称“鞍炼机组”)选用GE Fanuc公司的90-30PLC，设计上主要保证系统处理时间块、安全性高及低成本(图1)。
　　上位控制层采用的是两台性能优良的ADVANCE工控机，其主要任务是控制和管理，并通过数据通讯对PLC进行监视与控制，进入PLC的信号通过以太网可在工控机上显示。?
　　两组PLC控制器互为冗余，双机热备软件MaxON负责管理两PLC之间的主、备切换以及数据的交换。正常情况下，主PLC控制器完成系统操作，一旦主PLC控制器失效，则备用PLC将立刻接管对整个系统的控制。主、备控制器的确定可以人为指定(％M1020)，也可以由系统根据情况确定。　　PLC与VersaMax进行通讯的Genius总线采用冗余结构。正常情况下，系统从Genius A总线获取数据，同时检测Genius B总线的状态，一旦系统检测到Genius A总线故障，则会对Genius B总线存取数据，从而保证了系统的安全运行。　　GBC模块可以自动报警及某些PLC故障。在一个总线扫描周期，只有一条诊断信息发送，设备保存其余的诊断信息直到下一个可获得的总线扫描周期。GBC保存其接收到的任何诊断信息，该信息被CPU自动读取，并在Versapro软件的PLC故障表中显示。　　CPU的扫描既可以尽可能快的进行也可以被分配一个恒定的时间段。不管是否使用恒定的扫描时间，CPU的扫描总是从执行逻辑程序及变更I/O开始，其余的时间用于通讯及后台任务。　　GE90-30系列PLC有两种冗余方式，本套系统采用的是HBR冗余中的“Hot Standby(热备)”模式。　　Maxon主要用于完成冗余系统(PLCA，PLCB)之间用户数据范围的定义、冗余变量的定义及冗余软件与VersaPro之间的结合。由于Maxon1.5与VersaPro2.02之间的版本兼容性问题，要求编程器系统平台为英文操作系统。　　VersaPro的组态包括PLC硬件配置的组态及逻辑组态两部分，由编程器执行逻辑及配置信息的下装。　　I/O系统的硬件配置由编程器来完成。通过编程器可设置NIU在Genius总线上的地址，所挂I/O模件的类型，每个通道的信号形式、范围与通讯有关参数的设置等。通过专用接口线缆将编程器的COM口和每个I/O站的NIU接口连接，并将相应组态文件下装。　　PLC硬件组态包括CPU的组态、GBC(2个)的组态及以太网卡的组态。　　本系统所选用的CPU为IC693CPU364，在CPU的组态过程中，需要注意的问题为：(1)对于双机热备的控制系统，在CPU的组态中，主PLC CPU的Chksum Wrds必须被设置为11，备PLC CPU的Chksum Wrds必须被设置为12，对于单片机系统该值为8。(2)SWEEP MODE通常设置为“NORMAL”。　　本系统所选用的以太网卡为IC693CMM321，在以太网卡的组态过程中需设置的内容为：(1)IP Address(IP地址)：用于标识TCP/IP主机的唯一32位地址。(2)Subnet MASK(子网掩码)：辨别某IP地址是在本地网络还是在远程网络。　　本系统所选用的GBC卡为IC693BEM331，在GBC的组态过程中，需要注意的内容为：(1)PLCA中的两炔GBC的SBA均为31，PLCB中的两块GBC的SBA均为30。(2)对于冗余系统，GBC中Input Def选项必须为OFF，Out at atart选项必须为DISABLE。　　本系统的上位控制层采用的是美国GE Fanuc公司推出的能够提供企业级解决方案的人机界面和数据采集与监督控制软件CIMPLICITY HMI6.0。?
　　PLC接收的现场输入模拟信号在CPU中是以0～32000的数值形式表示的，但是，由于各被测参数的测量范围不同，使相同的信号输入，代表的实际工业值却不同，大大降低了程序的可读性，同时给报警的测定运算带来不便，因此，我们对输入信号进行了相应的转换，利用VersaPro软件提供的乘、除运算模块先计算出相应的工程单位值，再进行数值比较，具体公式如下：　　　(PV*量程/32000)=工程单位值　　其中PV代表以0～32000表示的现场输入信号值。　　在VersaPro中提供了PID模块，“鞍炼机组”工程中有10个PID控制回路。下面以“主风机润滑油压力控制回路—1412”为例来介绍此模块的用法：　　(1)PID ISA模块（图2）
　　(2)无扰动切换的实现　　在闭环控制回路中，当进行手/自动切换时要求输出无扰动。实现的办法是在手动状态下，“给定值SP”始终跟踪“测量值PV”的变化，只有这样才能实现从手动到自动状态时输出无扰动。
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PLC在大型风电控制系统中的应用
2014年20期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　【摘 要】风力发电的系统结构比较复杂，其特点是时变、具有非线性。风力发电机组的安全运行，与变桨距控制技术有密切的关系，它可以影响风力发电机的使用年限。由于变桨距风力发电机具有很好的风能捕捉性，因此现在的很多大型风力发电机都使用可编程控制器（PLC），将其作为变桨距的控制器。PLC在使用当中有很多优势，如控制方式灵活、结构完整简单、安全可靠等，而且还具有很强的抗干扰能力。本文主要分析了PLC在大型风电控制系统中的应用。 中国论文网 /8/view-6279713.htm　　【关键词】PLC；风电控制；变桨距 　　随着清洁能源的推广应用，风能也得到了十分广泛的应用，它作为发展最快的可再生清洁能源，具有很大的发展规模以及商业前景，其主要用途是发电。风力发电技术能够有效地节约不可再生能源。PLC属于主要应用在风机的机座、机舱当中，起到偏航控制以及变桨的作用，属于控制系统。风机主控系统有PLC构成，其硬件是由模块组成的，控制室需要有足够的空间，使测量以及操作能够安全进行。不同的PLC控制器，彼此使用光缆进行链接，用网络协议方式实现通讯。商业运行的兆瓦级以上风力发电机，大部分都使用了变桨距技术。变桨距风力发电机组的叶片均围绕叶片中心轴不断的旋转，其调节输出功率一般要小于额定值。由于变桨距叶片比较轻巧，而且叶宽比较小，机头的质量没有失速机组大，因此不需要大的刹车，有较好的启动性能。风电设备一般都是在户外运行，其运行的环境比较恶劣，因此安装空间也受到了很大的限制，需要对有关数据进行精心的分析处理，但目前的可编程控制器难以达到其所需的技术。空气密度比较低的地区能够达到额定功率，在额定风速下，输出功率会具有相对的稳定性，能够保证足够的发电量。因此，在风力发电机组控制系统当中，可编程控制器有很重要使用价值以及意义。 　　1.变桨距风力机控制方式 　　风力发电机的调速方式有很多种，其中变桨距调速是主要的调速方式之一。变桨距调速的工作原理是增大桨距角的调速装置，减小因风速增大、导致叶轮加速转动的趋势。液压变桨系统的工作原理是电动液压泵为工作原理，将电磁阀作为主要的控制单元，将液压油当做传递介质，把油缸活塞杆的径向运动改变为桨叶的圆周运动，从而使桨叶实现变桨距。当风速发生变化，有所增大时，就会导致变桨距的液压缸发生动作，逐渐推动叶片转动，方向为桨距角增大的方位，由于叶片吸收的风能会不断的变少，因此会确保风轮的运转一直处于额定转速范围当中；风速有所减小时，就会进行反向操作，其运行过程和上述一致，从而保持风轮能够吸收额定动率，保持稳定。由于液压变桨系统具有体积比较小、轻巧、扭距大、不需要变速结构等优势，在没有电的情况下可以将蓄压器当做备用动力源，对桨叶实行全顺桨作业，因此就不需要花心思设计备用电源，还能够在一程度上确保将叶片迅速准确的调节到预定节距。 　　2.变桨距控制器的创新设计 　　2.1变桨距系统硬件的创新设计 　　风力发电机组使用液压变桨系统使用电动独立变桨距系统，它的构成硬件主要是后备电源、交流伺服系统、轮毂主控以及伺服电机。对退浆速度进行改变时，主要是通过改变液压比例阀的电压值。遇到紧急情况需要停机时，可以将电磁阀的J-B闭合、J-A以及J-C打开，让储压罐1中的液压油能够快速流入变桨缸，从而推动桨叶进行转动，逐渐达到顺桨部位。输入数字量大概为70～80路，输出数字量大概为32路，温度量大概为16路，模拟量大概是10路，其中数据文件包括很多内容，主要是和外部I/O以及全部梯形图程序使用的，与指令有相关联系的数据。此数据包含状态、输出/输入、计时器、控制结构、ASCII码文件、字符串等内容。发电机转速指通过检测和发电机相连接的光电码盘，每转可以输出10个脉冲，将其输入到计数单元内。 　　2.2变桨距系统软件的创新设计 　　变桨距系统的大部分功能是通过PLC实现的，VersaPro软件主要是组态PLC硬件，创建、编辑PLC逻辑程序，起到监视PLC逻辑程序执行的作用。风速和启动风速达到一致时，PLC便会发出指令变距机构，将叶片沿着长轴不断旋转，直到升力的最佳状态，从而让风轮能够有最大的捕获效率。如超过额定风速，就需要限制功率的输出，变距机构就会逐渐使也叶片沿着顺桨方向，不断旋转，逐渐降低风轮的气动效率。PLC会按照反馈功率对发电机并网后的进行功率进行合理调节，将桨距角进行适当的调整，使输出功率可以始终保持在额定功率以上。如果发生故障停机或者遇到需要立即停止运行的信号时，PLC就会控制电磁阀，打开J-A、J-C，关闭J-B，让叶片立即调整到桨距角90°的方位。因为变桨距系统使用PLC当做控制器，所以对于比较复杂的逻辑控制，可以采用比较简单、方便的软件程序完成，而且有很强的抗干扰性以及可靠性。起动环节，需要通过对变桨距系统进行调节，对发电机的转动速度进行有效控制，使其在转动过程当中始终和同步转速相接近，在最佳并网时机平稳并网。如处于额定风速之下，PLC就需要对发电机的反力转矩进行适当的调节，让转速和风速保持一致的变化，从而使最佳叶尖速比能够获得最大限度的风能；如处于额定风速之上，PLC就需要进行变速和桨叶节距的调节，避免风力机获取更多的能量，从而确保发电机的功率能够稳定输出，有较好的动态特性。PLC如果检测到转速超过1000r/min时，就会发出并网指令。逐渐减少不断调节桨距的动作，从而提升转动系统的柔性。敷设线路时，对导线的选择要慎重，对于其截面积和种类要认真挑选，同时还要有适当的剩余量，以便后期需要时能够用到。对于敷设好的电路，应该进行定期检查，避免发生设备接地，影响运行。对主线路、各线路要安装保险，还要安装自动开关等，以便在在危机时刻能够立即切断电源，减轻事故的影响，保证风电系统的安全性。 　　通过对液压变桨距系统的原理进行简单的介绍，对变桨距控制系统的硬件和软件进行创新设计，使其更好的应用到大型风电控制系统当中，起到好的应用效果。 　　【参考文献】 　　[1]马洪伟.基于PLC风电机组主控制器的设计[J].山东科技大学：控制工程，2012. 　　[2]杨通.基于PLC变桨距风力发电控制系统的研究[D].华北电力大学（保定）：机械工程；机械电子工程，2011. 　　[3]行舟，陈永华，陈振寰.大型集群风电有功智能控制系统控制策略（一）风电场之间的协调控制[D].电力系统自动化，2011（20）.
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浅谈风电行业PLC的应用概貌
风电行业的控制器主要用于各个风电机组，用来采集机组数据及状态，通过计算、分析、通过计算、分析、判断而控制机组的启动、停机、调向、刹车和开启油泵等一系列控制和保护动作
　　行业的控制器主要用于各个，用来采集机组数据及状态，通过计算、分析、通过计算、分析、判断而控制机组的启动、停机、调向、刹车和开启油泵等一系列控制和保护动作，能使单台实现全部自动控制，无需人为干预。除此外，控制器还具有与上位机进行数据交换的功能，使上位机能随时了解下位机的运行状态并对其进行常规的管理性控制，为风电场的管理提供方便。　　PLC主要应用于风机的机舱里和机座下，分别起变浆和偏航控制，隶属于一套控制系统。两台PLC之间通过现场总线进行通信。以PLC组成的风机主控系统硬件由模块构成，控制室有足够的空间保证测量和操作的安全性，PLC控制器之间通过光缆链接，以网络协议方式进行通讯，设置上位机控制、检测和管理。以数据库程序编写界面。　　2009年中国风电行业PLC应用规模激增至5500万元。与其他OEM不同的是，该行业PLC的应用以大中型为主。　　Siemens是比较流行的品牌。Rockwell和Schneider也有了一定的应用。　　不过目前风电行业控制器仍然以专用控制器为主，有专业厂商自己开发，比如Vestas；也有专业的厂商提供该类产品比如MITA、BACHANN、Beckhoff、GE等。风电材料设备 风电行业PLC应用规模的扩张高度取决于其对专用控制器的替代，但是目前PLC在该领域取代专用控制器仍有相当的障碍：1、客户的使用习惯；2、技术障碍。PLC在运动控制等方面与专用控制器仍有一定的距离，尤其是对于大功率的机组，技术差距更为明显。PLC虽然有价格低的优势，但是对于这个新兴行业，用户成本压力较小，这个优势并不明显。
责任编辑：swain
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