基于组态王的风力发电机组的监测(编辑修改稿)

基于组态王的风力发电机组的监测(编辑修改稿)内容摘要：

更加符合工程开发者的使用习惯。 主要功能包括：可以在运行状态下方便的修改每一段温控曲线的设定值、设定曲线可以有多条，运行时可以重新加载 、不需在工程中建变量，温控控件可以直接和设备中的内存区对应，节省了建变量的时间，支持批量下载 、支持20条实时曲线。 新增数据词典变量的导入导出功能和变量名替换功能　s可以针对某一个或某些的变量进行导入导出及变量名替换 s对于同类工程，或者在同一个工程中有多个相似功能块的工程，变量导入导出功能可以方便的建点 　s变量在导入时，可以自定义前缀或后缀四、无线通讯概述无线通信(Wireless munication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。 在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。 伴随着互联网的蓬勃发展和人们对宽带需求的不断增多，原来羁绊人们手脚单一、烦人的电缆和网线接入已经无法满足人们对接入方式的需要。 这时，因势而起的另 一种联网方式消然走入了人们视线，并在新旧世纪交替过程中演绎着一场“将上网进行到底”的运动，这就是无线接入技术。 借助无线接入技术，无论在何时、何 地，人们都可以轻松地接入互联网。 或许未来的互联网接入标准也将在此诞生。 GSM接入技术 GSM是一种起源于欧洲 的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术。 该技术是目前个人通信的一种常见技术代表。 它用的是窄带TDMA，允许在一个射频即‘蜂窝’同时进行８组通 话。 GSM是1991年开始投入使用的。 到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。 GSM数字网具有较强的保密性和抗干扰 性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。 我国于２０世纪９０年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂 窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。 目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，GSM手机用户总 数在１．４亿以上，为世界最大的移动通信网络。 CDMA接入技术 CDMA即codedivision multiple access的缩写，译为“码分多址分组数据传输技术”。 目前采用这一技术的市场主要在美国、日本、韩国等，全球用户达 9500万。 CDMA手机具有话音清晰、不易掉话、发射功率低和保密性强等特点，发射功率只有GSM手机发射功率的160，被称为“绿色手机”。 更为重要 的是，基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能。 CDMA与GSM一样，也是属于一种比较成熟的无线通信技术。 与使用 TimeDivisionMultiplexing技术的ＧＳＭ不同的是，CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。 因此，cdma数字网具有以下几个优 势：高效的频带利用率和更大的网络容量、简化的网络规化、通话质量高、保密性及信号覆盖好，不易掉话等。 另外，cdma系统采用编码技术， 亿种数字排列，每部手机的编码还随时变化，这使得盗码只能成为理论上的可能。 GPRS接入技术 相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术。 由于使用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的痛苦情形大概就跟使 用了下载软件Netanle差不多。 此外，使用GPRS上网的方法与WAP并不同，用WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使 用该电话线，但GPRS就较为优越，下载资料和通话是可以同时进行的。 从技术上来说，如果单纯进行语音通话，不妨继续使用GSM，但如果有数据传送需求 时，最好使用GPRS，它把移动电话的应用提升到一个更高的层次。 同时，发展GPRS技术也十分“经济”，因为它只需对现有的GSM网络进行升级即可。 GPRS的用途十分广泛，包括通过手机发送及接收电子邮件，在互联网上浏览等。 GPRS的最大优势在于：它的数据传输速度非WAP所能比拟。 ，而GPRS达到了 115Kpbs此速度是常用56Kmodem理想速率的两倍。 除了速度上的优势，GPRS还有永远在线的特点，即用户随时与网络保持联系。 CDPD接入技术 CDPD接入技术最大 的特点就是传输速度快。 另外，在数据的安全性方面，由于采用了RC4加密技术，所以安全性相对较高；正反向信道 密钥不对称，密钥由交换中心掌握，移动终端登录一次，交换中心自动核对旧密钥更换新的密钥一次，实行动态管理。 此外，由于CDPD系统是基于TCP/IP的开放系统，因此我们可以很方便地接入Internet，所有基于TCP/IP协议的应用软件都可以无需修改直接使用；应用软件开发简便；移动终端通信编 号直接使用ＩＰ地址。 CDPD系统还支持用户越区切换和全网漫游、广播和群呼，支持移动速度达100Kmh的数据用户，可与公用有线数据网络互联互通。 蓝牙技术 蓝牙的英文名称为“Bluetooth”，实际上它是一种实现多种设备之间无线连接的协议。 通过这种协议能使包括蜂窝电话、掌上电脑、笔记本电脑、相 关外设和家庭Hub等包括家庭RF的众多设备之间进行信息交换。 蓝牙应用于手机与计算机的相连，可节省手机费用，实现数据共享、因特网接入、无线免提、同 步资料、影像传递等。 虽然蓝牙在多向性传输方面上具有较大的优势，但若是设备众多，识别方法和速度也会出现问题；蓝牙具有一对多点的数据交换能力，故它需要安全系统来防止 未经授权的访问；蓝牙的基本通信速度为750kbits/s，不过现在带4Mbits/sIR端口的产品已经非常普遍，而且最近16Mbits/s的扩展 也已经被批准。 第三章 风力发电机状态监测方案设计一、监测系统总体设计 风力发电监测系统由上位机和下位机组成。 上位机系统采用组态王软件构建，组态软件是一种人机界面的、监视控制和数据显示软件。 组态监控技术为实施数据采集和过程监控提供了基础平台，组态软件具有功能强大、二次开发简便、开发周期短、通用性强、可靠性高等优点。 下位机系统由西门子公司的 PLC 模块电路、信号检测与处理电路、显示电路、控制电路等构成，不仅完成对风机发电情况的全面监测，而且还起着与上位机通信的作用。 本监测系统包括数据采集系统，PLC控制系统，数据传输系统，上位机显示系统以及报警系统。 形成一整套能够完成数据采集显示以及故障报警的监测系统，通过电压、电流、温度等传感器将温度、电压、电流等模拟量通过I/0接口采集进PLC，再通过无线通讯技术，将数据传输到上位机显示并进行报警，下图31为风力发电系统总体监测结构图： 图31 风力发电系统监测结构图 二、系统监测流程设计 本监测系统的监测对象为风力发电机的三相电压，三相电流，直流母线电压以及转子温度，因此，本监测系统主要分为三部分，第一部分为数据的采集，第二部分为数据的传输，第三部分为数据的显示及分析，也就是说，除了一般的进行数据采集显示外，还要通过PLC进行数据分析，当出现过电流、过电压、过温度时，需要进行报警来及时解除故障，在此基础上，设计了此监测流程。 图32为系统监测流程图：图32 系统监测流程图第四章 风力发电机监测系统硬件设计一、 PLC的硬件设计（一）、PLC的选型在选择PLC时，要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议、带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面因素。 在PLC品牌选择方面，主要根据电气控制系统的功能要求，考虑系统的市场认可度、工作稳定性、可靠性以及出色的性价比，本课题选择西门子S7系列PLC作为供水电气控制系统的主机。 虽然Rockwell和ABB等系列PLC软硬件都很出色，控制功能都很强大，但是其高昂的价格不适合作为本控制系统的主机，日本三菱、松下、欧姆龙系列PLC虽然价格比较便宜，不过稳定性要比西门子S7系列超差。 另外由于系统电气控制电路的输入/输入端口数量较少，本控制系统选择小型PLC端口数量即能满足要求。 因此采用CPU224的作为该控制系统的主机。 在该控制系统中，还需要采集传感器的模拟信号，因此需要再扩展一个模拟量输入/输出扩展模块。 西门子公司专门为S7200系列PLC配置了模拟量输入/输出模块EM235，该模块具有较高的分辨率和较强的输出驱动能力，可满足控制系统的功能要求。 下面介绍S7200系列PLC的结构特点：：（1）它的塑料外壳既紧凑又坚固。 （2）易于接线和操作方便，在接线端前有面罩保护。 （3）PLC上设计有专用的DIN导轨安装机构和安装孔，可以垂直方向或者水平方向安装在标准的DIN导轨上或者直接安装在控制柜底板上。 （4）备有专门的接线端子排可供用户选择。 2. S7200系列PLC在电气结构方面有以下结构特点：（1）在电气上符合VDE、CSA和ISO9001中有关安全方面的标准。 （2）在CPU中配有EEPROM，可永久性地存储用户程序和其他重要的系统参数。 （3）内置可直接与负载相连的直流24V驱动电源，输出电流可达180mA或更高，可作为负载电源使用。 （4）为适合不同的应用场合，每种CPU都用不同的电源。 （5）机上带有输入输出点。 CPU221具有6个输入点和4个输出点，CPU212和CPU222具有8个输入点和6个输出点，CPU214和CPU215及CPU224具有14个输入点和10个输出点，CPU216和CPU226CN具有24个输入点和16个输出点。 （6）可以快速地响应中断请求信号。 S7200的CPU可以极快的速度响应中断请求信号的上升沿或下降沿。 （7）机内配有高速计数器，以适应机外高速信号的计数要求。 其中CPU212配有一个计数频率最高可达2kHZ的高速计数器，CPU21CPU215和CPU216分别配有2个独立的计数频率最高可达7kHZ的高速计数器，CPU221和CPU222分别配有4个独立的计数频率最高可达30kHZ的高速计数器，CPU224和CPU226CN分别配有6个独立的技术频率可高达30kHZ的高速计数器。 （8）为系统备有专门的数字拓展模块（EM），可以方便地对系统的输入和输出点进行拓展。 备有专门的仿真器，以便用户在现场输入，调试，仿真程序。 （9）EEPROM子模块，可做为修改和拷贝程序的快速工具（无需编程器）；电池卡用于长时间数据后背，用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约五天，选用电池卡。