基于PLC的风力发电控制系统设计(8)

2019-04-17 16:06

常州大学本科生毕业设计(论文)

图 4-8系统启动和停止控制梯形图

图4-7中网络26完成定时中断的设置、中断使能、中断条件设置的任务,设置中断INT_1的中断时间为10,定时中断的时间间隔为20ms。

操作人员摁下温控总启动或温控总停止按钮。处理系统读取按键信息,根据信息执行相关的动作,启动或停止系统,操作总进气阀和排气阀。

图4-8中网络27上I1.6是温控总启动按钮,I1.7是温控总停止按钮,两者均为上升沿时有效接通。按下按钮I1.6,Q1.2被置1表示总进气阀进冷气流(Q1.2=1)。按下按钮I1.7, Q1.2被置0表示总进气阀停止进气流(Q1.2=0)。

图 4-9机舱温度控制梯形图

图4-9中程序的功能是根据运行信息判断确认系统的进气阀开与关,控制送风机的运行等。

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在温度控制系统中,选用冷却机来控制制冷系统,冷却机控制电路的控制电压Vk为0~5V。然而模拟量输出模块EM232提供的电压为0~10V。EM232模块0~10V的电压可以转换为0~32000之间的数字量进行控制,因为冷却机电压只可以是0~5V,所以PLC送到EM232的最大数字量为16000,在PID的输出值送到模块EM232时,要乘以16000不是乘以32000,保证送至冷却机电路的电压在5V之内。

另外,PID的输出值不可以直接加至EM232,冷却机控制信号变大时,冷却机内部控制的导通角后移,使得输出电压反而降低。所以PLC输出的数字量必须为16000-(16000×PID输出值),这样才能实现温度的控制。PLC输出的数字量正好为16000时表示进气阀停止进气。

分析程序网络28,首先分别对机舱温度控制启动(I1.0)和停止(I1.1)的运行标志置位,按下I1.0,M2.0机舱温控运行标志位置1表示机舱温控启动;按下I1.1,M2.0机舱温控运行标志位置0表示机舱温控停止。遇到紧急情况,需按下急停按钮(I1.2),即使禁止机舱的输出控制同时使得电动机状态复位,保护设备误动作。当M2.0机舱温控运行标志位置1时接通控制风电机运行,循环室内气体均匀降温。在机舱温控系统工作时,控制风机状态(Q1.0)运行并且进入子程序SBR_0。调用子程序将机舱温度控制PID参数传送到相关地址,进行检测判断,执行相应的动作。假设机舱温度过程变量大于温度设定值,将运算所得的PID输出送到扩展模拟量输出模块EM232的AQW0进气阀;假设机舱温度过程变量小于等于温度设定值,控制机舱温控系统急停(I1.2),并将模块EM232的AQW0值设为16000,这表示进气阀关闭。

由于塔架内部温度控制与机舱温度控制方式类似且限于篇幅,将塔架内部温控系统程序略去。塔架内部温控系统的启动、停止与急停分别为I1.3、I1.4和I1.5。

图4-10为机舱温控子程序。这段程序将机舱的实际温度模拟量转换并且传送到控制器相关地址,再传送PID参数也传送至相关内存单元,进行温度检测与判断,再返回主程序与参数比对,执行相关的操作,例如打开排气阀或关闭进气阀。

其中网络1中将扩展模拟量输入模块EM231中的AIW4机舱温度模拟值进行转换。根据上一节关于风向模拟量转换的介绍,同样地,温度模拟量可以同样的方法进行转换。

外部风向模拟量AIW4由EM231输入模块读入。该模块的第三个通道连接一块带4-20mA变送输出的风向显示仪表,转换为数值6400-32000。该仪表的量程设置为0-100℃,即0℃时输出4mA,100℃时输出20mA。风速显示仪的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器。可以用公式4.7说明模拟量转换过程。X表示输入的模拟量,D表示转换后的数字量。

X=(100-0)×(D-6400)/(32000-6400)-0 (4.7) D=256X+6400 (4.8) 温度值送至内存地址VW200,VW200-6400送VW200,VW200/256送VW200,VW200中即为机舱温度数字量。

下图则明确说明了机舱的实际温度模拟量转换具体过程。

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图 4-10 机舱温控子程序SBR_0梯形图

网络2中传送机舱温控PID参数(第三章说明参数的整定),VD104中存放机舱温度设定值0.616,VD112中存放增益0.01,VD116中存放采样时间0.1,VD120中存放积分时间3.0,VD124中存放微分时间0.0。塔架内部的温控子程序和机舱的类似,塔架内部温度输入模拟量为AIW6,塔架内部温度PID参数和机舱温度PID参数相同。

图4-11为机舱温控中断子程序。中断子程序的作用是对机舱与塔架内部进行PID控制,具体进行PID运算并且进行调温控制。

网络1中中断计时用SM0.5秒脉冲时钟,上升沿有效开始执行程序。首先将机舱模拟量(过程变量)进行转换为标准值(0.00-1.00之间的标准化实数)从而利于PID运算。

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图 4-11中断子程序INT_1中机舱温控梯形图

工程实际值标准化的要求是:

(1) 将16位整数转为浮点数—实数。 (2) 转为[0,1]区间内的无量纲相对值。

Rnow=Rraw/Span+Offset 其中Span为最大允许值-最小允许直,当系统为单极性时,Span=32000,Span=64000。

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(4.9) Offset=0;

当系统为双极性时,常州大学本科生毕业设计(论文)

转为工程实际值(16位整数值):

Rscal=(Mn- Offset)×Span (4.10) 模拟量AIW4送至AC0,DTR指令使得AC0内的值转为实数,再送单元VD0,VD0/32000.0送VD100。接下来进行PID运算,PID指令中回路表的起始地址在VB100,回路的编号LOOP为0,VD108即为运算后的控制输出值,然后进行转换。将其送至AC0,AC0*16000.0送AC0,ROUND指令使得AC0内的值转换为整数,DTI指令使得AC0内的双整数转为整数,VW216-ACO送VW216,所得控制值就为VW216内的最终PID输出值。这就是主要进行PID运算的中断子程序过程。

塔架内部的中断子程序与机舱中断子程序类似,在此就不再说明了。 4.2.4 变压器控制程序

图 4-12变压器控制梯形图

图4-12为变压器控制梯形图。为了安全起见,变压器启动前需要保证发电机已经在运行状态(Q0.1),按下启动按钮(I0.1)变压器才会运行(Q2.0)。同样道理,变压器停运前需要保证在发电机停止转动(Q0.1置0)后,按下停止按钮(Q0.2)变压器停止运作(Q2.1)。这段程序体现了“起保停”的控制方法。网络35中,按下启动按钮,I0.1的常开触点接通,此时未按停止按钮,M3.1常闭触点接通,M3.0线圈通电,他的常开触点同时接通,放开启动按钮,I0.1常开触点断开,而能流可经过M3.0的常开触

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