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图3-5 风速仪的输出特征
3.2.4 PLC选型
随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。
1. PLC品种简介：
目前各国生产的PLC品种繁多，发展迅速。在中国的市场上最具竞争力的有德国西门子公司、德国力士乐IndraControl系列、日本三菱公司、欧姆龙公司、AB公司所推出的PLC均为从小到大全系列的产品，可满足各种各样的需求。
2. 选配PLC的型号
PLC选型，要确定需要的I/O点数及控制要求。这样才能合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。
在选用PLC上，考虑到是对风电机的解缆控制，输入、输出端口一般需要6~8个，能够方便功能的扩展，而且可能需要能够通过网络或其他方式做远程控制。因此，从稳定性，使用性，经济性等方面因素的考虑。我们决定选用力士乐IndraControl L20，它适用于较低性能要求的集中式或分布式应用。考虑到对整个IndraControl L控制平台的兼容性，此PLC采用力士乐Inline I/O产品系列，可方便灵活的实现输入输出进行扩展。与其他IndraLogic L系统一样，固化软件和应用数据可记录到可交换的CF存储卡中。使用IndraWorks软件，能够实现所有力士乐系统解决方案的无缝设计[15]。
表3-5 IndraControl L20技术参数
型号 编程内存 冗余数据存储器 IndraControl L20 3MB（1 MB程序存储器、2 MB数据存储） 32KB 基于PLC风机偏航系统解缆控制 19
续表3-5
任务数 I/O 8 256 I/O（集中式的），通过DP接口进行分布（最大126单元，每单元8KB I/O） 编程软件 编程接口 包含的库文件 通讯接口 IndraWorks RS232，以太网 PLCopen，通讯，标准IEC 61131-3 RS232，PROFIBUS-DP，以太网 扫描周期（1000命令IL，位和字命令） 典型，150us（1000 条指令表指令） 3.3 电气原理图
3.3.1 I/O对照表：
表3-6 I/O分布清单
变量名称 SENSOR_A SENSOR_B WIND_SPEED_INPUT UNTWIST_MOTOR_CW UNTWIST _MOTOR_CCW CW_LIMITED1 CCW_LIMITED1 CW_LIMITED2 CCW_LIMITED2 I/O地址 %IX2.0 %IX2.1 %IW6 %QX1.0 %QX1.1 %IX1.4 %IX1.5 %IX1.6 %IX1.7 变量类型 BOOL BOOL WORD BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL 注释 位置传感器A 位置传感器B 风速传感器速度信号 解缆驱动器顺时针转动线圈 解缆驱动器逆时针转动线圈 顺时针限位（3圈） 逆时针限位（3圈） 顺时针限位（4圈） 逆时针限位（4圈） 表中“%IX”表示单一位位地址，“%IW”表示字节地址。 3.3.2 元器件清单
表3-7 元器件明细表
元件 PLC 电源 断路器 接触器 型号 Indralogic L20 明盛S-250-24 CHNT DZ47-60 CHNT CJX1-9Z 数量 1 1 3 2 基于PLC风机偏航系统解缆控制 20
续表3-7 位置传感器 三相异步电机 数字量输入扩展模块 数字量输出扩展模块 模拟量输入扩展模块 风速传感器 限位开关 Ni8-M18-AP6X YEJ-80M2-4 R-IB IL DI 32/HD R-IB IL DO 32/HD R-IB IL AI 2/SF 13N219S34 FCN 2 1 1 1 1 1 1
3.3.3 解缆系统电气原理图
电气原理图见附录2。
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4 解缆系统设计
4.1 解缆系统的控制方法设计
风力发电机的解缆方法，包括如下步骤：
(1) 当机舱向同一方向累计偏转2圈后，若此时风速小于25m/s，解缆系统使机舱反方向旋转2圈进行解绕。
(2) 若此时风速大于25m/s，则暂不自动解绕；但若机舱继续向同一方向偏转累计达3圈时，解缆系统进行解绕。
(3) 若因故障自动解绕未成功，在纽缆达到4圈时，此时为纽缆故障，自动停机，等待人工解缆操作。
4.2 解缆系统程序流程图
风机正常发电否是0100否否偏航累计达到2圈是0702否偏航累计达到3圈风速小于25m/s是是03确定解缆方向04启动解缆程序05回转同转速06停止解缆
图4-1 解缆系统程序流程图
解缆系统程序流程步骤说明：
（1）步骤00为风力发电机正常发电状态。
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（2）步骤01为位置传感器检测到风力发电机纽缆达到2圈。
（3）步骤02为风速仪检测风速是否小于25米/秒。若满足此条件，则程序进入步骤03，若不满足条件，则程序进入步骤07。
（4）步骤03为通过位置传感器或限位开关信号判断确定解缆方向。 （5）步骤04为启动解缆程序。
（6）步骤05为解缆驱动器回转绕缆同转速。 （7）步骤06为解缆动作停住，程序回到步骤00。
（8）步骤07为限位开关检测到风力发电机纽缆达到3圈。若满足条件，程序进入步骤03，若不满足条件，则程序回到步骤00。
4.3 解缆系统硬件参数设计
4.3.1解缆驱动器转速计算
由于采用三相异步电动机作为解缆驱动器，根据参数表3-1所得，它的额定转速是1390r/min。如果作为解缆速度，会对风力发电机造成非常大的冲击，显然这个速度太快。所以需要控制降低电动机的转速，因为解缆控制对于电动机的调速性没有特别的要求，所以只需在电动机的输出端安装减速器，从而降低转速，这样即能进行解缆动作又不会对风力机造成损害。
一般情况下，解缆时间控制在1~2分钟（视风力机大小而定）。采用减速比为129:1的减速器，根据传动比公式：
n1nmi??n2ng式中，nm为电动机转速；
ng为通过减速器后的输出转速。 根据公式代入计算得：
ng?nm1390??10.775r/mini129
（4-1）
（4-2）
得到电动机通过减速器减速之后的转速为10.775r/min。
由于风力机的轮系特点，解缆电机齿轮是绕偏航齿轮固定圆周转动，所以解缆系统轮系为周转轮系。
根据周转轮系传动比计算公式：
式中，n1为解缆转速；
n1z2?n2z1（4-3）
z2为减速器输出部分的齿数；