基于組態王的風力發電的偏航系統的研究畢業設計論文-資料下載頁

　　

【正文】 式UO一起使用,可用作生產線上的中央控制器,集成的PROFINET接口,組合了MPI/PROFIBUS一DP主/從接口,在PROFINET上實現基于組件的自動化,PROFINET代理,用于基于組件的自動化(CBA)中的PROFIBUs一DP智能設備,PROFINET1/0控制器,用于在PROFINET上運行分布式1/0,CPU運行需要微存儲卡(MMC)。 PROFIBUS一DPPROFIBUS是國際化和開放式的標準現場總線。它廣泛地應用在生產和過程自動化。用國際標準EN50170和IEC6ll58來保證其中立性和開放性，可分為PROFIBUS一DP,PROFIBUS一PA,PROFIBUS一FMS三種。其中PROFIBUS一DP應用于現場級,它是一種高速低成本通信,用于設備級控制系統與分散式1/0之間的通訊PROFIBUS主要使用主一從方式,周期性地與傳動裝置進行數據交換但經過改進,現在擴展的PROFIBUS一DP除周期型數據傳送外,也具有非周期型數據傳送同時進行周期性數據傳送和報警過程功能主站決定在總線上的數據傳送而且也被設計作為主動結點。有兩種類型:第1類DP一主站(DPMI)是一些中心站,按規定的通訊周期與從站交換信息。第2類DP一主站(DPM2)這類站點主要是一些編程,計劃及監控站點,主要用于配置、啟動及運行監控系統。從站僅能在主站要求時確認所接收或發送的信息,從站也能夠被設計作為被動結點。—DP實物圖。 PROFIBUS—DP實物圖 實驗實物連接圖 組態王監控系統 組態王簡介組態王軟件是新型的工業自動控制系統，它最大的亮點在于可視化的操作界面；自動建立 I/O 點；分布式存儲報警和歷史數據；設備能力強，可連接幾乎所有設備和系統。組態王軟件結構由工程管理器（Project Manage）、工程瀏覽器（TouchExplorer）及運行系統（TouchVew）三部分構成。工程管理器：用于創建工程、備份和恢復工程以及數據詞典的管理工程瀏覽器：是工程開發設計的工具，在工程瀏覽器中可以繪制工程界面、制作動畫、編寫命令語言以及設備驅動程序、配方、報警、網絡等工程元素的制作與管理。運行系統：工程的運行界面。工程瀏覽器中設計開發的畫面工程在運行環境中運行，實現人與控制設備的交互操作。組態王軟件作為一個開放型的通用工業監控軟件，支持國內外常見的 PLC、智能模塊、智能儀表、變頻器、板卡等上千種工業自動化設備。它可以通過常規通信接口實現組態王與其它工業設備之間的數據通信。組態王主要功能特性：（1）豐富的可擴充的圖庫系統，支持多媒體，能制作趨勢曲線及集成報表；（2）擁有強大的圖形動畫功能與全面的腳本；（3）擁有變量導入導出功能，方便對變量名稱等屬性進行修改，實現對變量的再次利用，節省開發時間；（4）擁有事件管理功能和先進的報警功能；（5）高效的數據采集及處理功能，強大的硬件測試功能和檢測手段并支持GPRS 與外部設備通訊；（6）強大的網絡功能，支持畫面以及數據的發布；（7）全面的配方管理功能，用戶可以在開發系統中自定義配方；（8）強大的通訊能力，PLC、智能儀表、板卡、模塊、變頻器等上千種工業自動化設備。組態軟件具有數據采集和監控兩大功能，能大大縮短開發時間，保證系統質量，快速便捷地進行數據采集和圖形維護。 基于組態王軟件仿真的意義在組態的概念出現之前，都是通過編寫復雜的程序來實現某一任務，編寫程序周期長、工作量大，容易出現錯誤。組態軟件的出現解決了這些問題。“組態”簡單而言就是用戶通過“搭積木”的方式來設計自己所需要的工程，而不需要編寫類似于 VB 復雜的計算機程序。利用組態王的可視化仿真技術，可以實現滿足用戶要求的仿真界面。在計算機上實現工程的模擬和仿真，只需用組態軟件做工程界面、動畫連接及變量配置，便可生成所需的監控系統，從而降低了系統開發的費用和難度，系統人員可以集中更多精力于最優方案的選擇和設計上，而非語言的編程上，達到利用最短的時間、最少的代價，設計出較好的效果。 上位機系統概述上位機是這樣一種系統：它與在測控現場的下位機交換信息，進行聲光報警和界面顯示，同時用戶可在上位機界面直接操作。所有的測控信息和用戶操作，都可以在軟件加工整理后，保存到本機或遠程服務器，也可以與別的平臺進行通訊。這就使操作變得直觀、數字化、可再現性強、安全性高。通過采集、執行和顯示模塊的組合和通訊，使上位機達到以下設計目標：(1) 數據采集和狀態顯示監控系統的首要功能就是數據采集，即首先通過下位機采集測控現場數據，然后上位機通過通信網絡從眾多的下位機中采集數據，進行匯總、記錄和顯示。通常情況下，下位機不具有數據記錄功能，只有上位機才能完整地記錄和保持各種類型的數據，為各種分析和應用打下基礎。上位機系統通常具有非常友好的操作畫面，可以以各種圖形、圖像、動畫、聲音等方式顯示設備的狀態和參數信息、報警信息等。(2) 遠程監控監控系統中，上位機獲取了現場的各種測控數據，這是遠程監視、控制的基礎。由于上位機采集數據具有全面性和完整性，監控中心的控制管理也具有全局性，能更好地實現整個系統的合理、優化運行。特別是對許多常年無人值守的現場，遠程監控是安全生產的重要保證。遠程監控的實現不僅表現在管理設備的開、停及其工作方式，如手動還是自動，還可以通過修改下位機的控制參數來實現對下位機運行的管理和監控。(3) 報警和報警處理上位機的報警功能對于盡早發現和排除測控現場的各種故障，保證系統正常運行起著重要作用。上位機上可以以多種形式顯示發生的故障的名稱、等級、置、時間和報警信息的處理或應答情況。上位機系統可以同時處理和顯示多點同時報警，并且對報警的應答作記錄。(4) 事故追憶和趨勢分析上位機系統的運行記錄數據，如報警與報警處理記錄、用戶管理記錄、設備操作記錄、重要的參數記錄與過程數據的記錄對于分析和評價系統運行狀況是必不可少的。對于預測和分析系統的故障，快速地找到事故的原因并找到恢復生產的最佳方法是十分重要的，這也是評價一個監控系統其功能強弱重要的指標之一。本文的上位機系統設計，由本地監控模塊和遠程監控模塊共同組成。5. 結果分析風力發電技術人才的培訓過程大多分為理論講解和現場實習兩部分，現場實習主要通過實際操作經驗的積累來完成。這種培訓方式需要在實際運行的系統上進行操作，不僅培訓成本高、培訓時間長，而且有些故障只有在實際發生時才有實際操作的機會，因而導致一部分知識只能停留在感性認識的階段。并且，系統規模越大，復雜程度越高，危險系數越高，特別是造價越昂貴，訓練時因操作不當而帶來的損失就越大，這些問題使得應用傳統培訓方式培訓學員的方法不可行。 為解決這些問題，風力發電機仿真設備EWind Turbine應運而生。該系統可以真實地模擬風力發電機的工作環境以及工作過程，并且能夠動態監測系統各部分的運行參數，使學員能在真實、安全的環境下直接地學習風力發電機的結構和日常運行管理的知識。 EWind Turbine 運行環境EWind Turbine 應用虛擬現實技術，能夠對風機在風場運行過程中的多種工作條件及故障模式進行實時仿真，該系統滿足的情景再現與工程再現使得人機具有良好的交互方式，逼真的表現形式使得學習人員感受到風場環境并可以對風電設備進行操控從而達到教學/ 培訓的效果。 Turbine 運行環境。 EWind Turbine 運行環境從三維可視化界面可以觀察到風力發電機組的主要部件： （1 ）風機全貌（主視圖、俯視圖、軸側視圖）、塔基、虛擬風向指示 （2 ）機艙內部、控制柜、齒輪箱、發電機、液壓系統、偏航電機 （3 ）機艙外部風向標、風速計 （4 ）輪轂及葉片 （5 ）輪轂內變槳系統及控制柜 （6 ）故障引起的十余種現象及維修策略 EWind Turbine 中風向角的范圍是180176。~180176。，定義正北方向為風向角0176。方向。風向從正北方向順時針變化時，風向角正向增加，正南方向為180176。方向；風向從正北方向逆時針變化時，風向角反向增加，正南方向為180176。方向。EWind Turbine 中偏航角的范圍是1800176。~1800176。，同樣定義正北方向為偏航角 0176。方向。風輪主軸順時針旋轉時，偏航角正向增加；風輪主軸逆時針旋轉時，偏航角反向增加。 組態王開發環境.： 組態王繪制工程界面 EWind Turbine調試 Turbine運行畫面。 EWind Turbine運行畫面 改變風向角畫面 組態王運行結果： 組態王運行畫面起始，給予風力發電機一定的速度，槳距角從起始的90度不斷下降到0度左右，槳距角的變化速率是一定的，之后，會穩定在2度附近，功率也會從0kw不斷上升至300kw，又因為誤差影響，功率始終處于波動狀態，但是總體趨勢是一定的。然后，改變風向角，槳距角幾乎不變，但是，風電機偏航，導致功率會有較大的波動，偏航速度是一定的，當偏航完成后，功率會在300kw附近波動。由以上驗證分析可知，該控制方法滿足了風機偏航控制的要求，達到了滿意的控制效果。致謝本次畢業設計歷時一個多月，使我對風力發電知識有了一個比較全面的了解，也使我能夠把所學過的專業知識運用其中，同時也是對我四年大學學習的一次檢驗。從選題、開題報告到軟件設計、最終完成整個設計，其間每一過程都得到老師的悉心指導。每次見面老師都會了解我的設計情況，力求讓我在正確的方向上學到最多的知識，高效、高質量的完成畢業設計。每次對于我的疑問，老師總是不耐其煩的解答，并對相關知識點進行擴展，讓我的知識面得到了極大的豐富。同時，還要感謝所有給過我幫助的同學們，沒有你們的幫助，我不會這么順利的完成設計，是你們在我遇到困難的時候無私、熱心的幫助我，給我提供了強大的支持。同樣，也要感謝學校，感謝圖書館，感謝你們提供的豐富的參考資料，正是借助這些資料我才能準確、順利的完成畢業設計。最后，再一次的對所有幫助我的人表示感謝，謝謝你們的支持與幫助！大學生活是豐富美好的，在這里我不僅學到了知識，更多的是從老師及同學身上學到了許多做人的道理！我們即將走上工作崗位，我相信這些收獲會使我受益終生！參考文獻1秦繼榮，[M].北京：機械工業出版社，1993.[M]，北京：中國電力出版社，2003，130190.,[碩士學位論文]，西安：西安電子科技大學，2005.,[碩士學位論文]，西安：西安電子科技大學，2005.[M]，機電工程，2003，210267.[J]，電氣時代，2006，1620.7 Fuqing CHEN, Jinming YANG. Fuzzy PID Controller Used in Yaw System of Wind Turbine [J]. 2008, 5(4):20912094.[J]，風力發電，2005，189（12）：2528.[J]，太陽能學報，2000年第5期.10 A Heuristic Algorithm for Sensorless Power Maximization Applied to Small Asynchronous Wind Turbo generators. IEEE Transactions on Power Systems [J]. 2000, 10 (1): 179184―無功補償和偏航控制系統 [M]， 南京航空航天大學，2004，78143.[M]，北京：科學出版社，2000，340410.（M），廣州：華南理工大學出版社，2001年2月第一版，170290.[J]，工程建設與設計，1995年第5期，5478.[J]，測試技術學報，1997，23（4），5255.[M]，北京：國防工業出版，2000，154177.附錄