金风MW机组控制系统介绍.ppt

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金风金风2.0兆瓦风力发兆瓦风力发电机组主控制系统电机组主控制系统课程内容：

一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍二、金风2.0兆瓦风力发电机组的电气控制系统三、机组主控制系统的组成及功能四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理五、金风2.0兆瓦机组内的部分模块及传感器六、金风2.0兆瓦机组主控的软件系统七、手持移动终端金风2.0MW风力发电机组是基于金风1.5MW风力发电机组平台开发的新型机组。

1-叶片2-变桨系统3-轮毂4-发电机转子5-发电机定子6-发电机开关柜7-测风系统8-辅助提升机9-偏航系统10-底座11-发电机散热系统12-机舱罩13-塔架一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍2.0MW2.0MW机组控制系统拓扑图机组控制系统拓扑图一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍金风金风2.02.0兆瓦机组的电气控制系统的组成兆瓦机组的电气控制系统的组成二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统电气控制系统组成电气控制系统组成控制单元传感器单元执行单元总线系统变桨系统变桨系统变流系统变流系统主控系统主控系统冷却系统冷却系统监控系统监控系统变桨传感器变桨执行器变桨控制单元备电系统整流单元逆变单元直流保护单元控制单元滤波单元变流器冷却系统发电冷却系统以太网通信网络系统（SCADA）人机交互监控系统（手持终端）控制系统各个部分的主要功能控制系统各个部分的主要功能主控制器主控制器（风机系统逻辑控制风机系统逻辑控制）风机正常工作逻辑控制故障诊断及保护数据采集/统计与各个系统的数据交互控制人机交互人机交互风机控制参数设置查阅信息网络网络/远程监控远程监控统计报表风机控制参数设置查阅信息变流系统变流系统电力变换功率控制转矩控制功率因数调节故障诊断及保护冷却系统冷却系统温度的采集冷却的控制故障诊断及保护变桨系统变桨系统桨距调节桨距角采集异常保护故障诊断及保护传感器传感器数字量采集模拟量采集二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统金风2.0MW主控系统系统由变桨子站、机舱控制子站、低电压控制子站、水冷控制子站、变流控制子站、轮毂测控子站和主控器组成。

控制系统采用Profibus-DP通信，主站、子站分配不同的通信地址。

二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统金风2.0MW风力发电机组的主控系统以德国倍福公司生产的嵌入式PC控制器为核心，组成了机组的PAC控制系统。

控制器实现了机组的过程控制、安全保护、故障检测、参数设定、数据记录、数据显示以及人工操作的功能，配有多种通讯接口，可实现就地通讯和远程通讯。

采用PROFIBUS-DP现场总线组网，安全可靠。

二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统主控系统组成按位置划分主控柜机舱柜水冷柜轮毂测控柜传感器手持屏按功能划分按功能划分PLC控制系统安全链系统配电系统散热系统测量系统人机交互系统三、机组主控制系统的组成及功能三、机组主控制系统的组成及功能部分功能系统介绍-配电系统配电变压器配电变压器90kVA干式变压器，690V/400V，二次侧单套绕组，绝缘等级H级，自然冷却，420kg。

过流保护过流保护ABBS200系列微型断路器、MS系列马达过流保护器。

触电保护触电保护ABBF202、F204漏电保护器，接地。

浪涌保护浪涌保护Phoenix电源浪涌保护器三、机组主控制系统的组成及功能由两个独立的散热系统组成，每个系统主要由进风道、出风道、离心双速电机组成，出风道内安装有Pt100用于监测出风口温度。

两套散热设备位于主轴两侧对称位置。

双速电机实现冷却风扇电机高低速运行机制2极高速运行、4极低速运行。

部分功能系统介绍-发电机冷却系统三、机组主控制系统的组成及功能部分功能系统介绍-变流器冷却系统（水冷）冷却控制柜中的测量控制系统以德国贝福PLC扩展模块为控制核心。

PLC模块将传感器采集到的信号传递给主控制器，对冷却循环系统进行实时监控。

冷却系统的运行参数和报警信息都在主控制器中，并由主控制器进行统一管理。

主控制器与冷却控制系统的通信采用现场总线，冷却控制系统是主控器的扩展单元。

部分功能系统介绍-安全链保护系统双安全链回路系统，与1.5MW回路设计的最大不同是引入了变流安全链，使其能够成为完全独立的硬件安全输入、输出保护系统。

三、机组主控制系统的组成及功能四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理金风金风2.02.0兆瓦机组的主控制器组成兆瓦机组的主控制器组成金风2.0兆瓦风力发电机组的主控器由CX5020、KL9210、KL1104、KL2134、KL6021和KL9010组成。

其中CX5020模块既负责DP通讯又负责机组程序的逻辑判断，是整个系统的CPU单元。

KL9210负责CPU的供电及后续模块的通讯，KL1104是数字量的输入模块，KL2134是数字量的输出模块，KL6021是modbus通信模块负责与电量采集模块的通信，KL9010是主站终端模块。

CX5020KL9210KL1104KL2134KL6041KL9010主控系统是机组可靠运行的核心，主要完成以下工作：

采集数据并处理输入、输出信号；判定逻辑功能；对外围执行机构发出控制指令；与机舱柜及变桨控制系统进行通讯，接收机舱柜及变桨控制系统的信号；与中央监控系统通讯、传递信息。

执执行行机构输输出出模模块块主主控控程程序序输输入入模模块块检检测测器器件件组态数据交换组态四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理BX3100/BK3150在金风2.0兆瓦机组的控制系统中，主控制器通过现场总线Profibus-DP与各个子站进行交互通讯，各个功能模块通过K-Bus总线进行通讯，主控制器通过PC104总线接口进行内部通讯。

K-Bus总线总线Profibus-DP各个子站内部及子站与主站之间的通讯结构各个子站内部及子站与主站之间的通讯结构四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理机组中用到的贝福模块（或功能端子）机组中用到的贝福模块（或功能端子）1、主控制器CX50202、总线供电端子KL9210（电流信号）3、子站通信模块BK3150（总线耦合器）4、子站通信模块BX3100（总线端子控制器）5、4通道数字量输入端子KL11046、4通道数字量输出端子KL21347、8通道数字量输出端子KL24088、4通道模拟量输入端子KL32049、4通道模拟量输入端子KL340410、1通道模拟量输出端子KL400111、SSI传感器接口端子KL500112、4通道模拟量输入端子KL345413、RS422/RS485串行接口端子模块KL604114、K-Bus总线终端端子KL9010四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理金风2.0MW主控系统选用CX5020为主控系统的核心控制器CX5020带有两个独立的以太网端口（可定义两个独立的IP地址）和四个USB2.0接口。

一块位于盖板后面并可从外部拆装的可互换的CF卡作为CX5020的引导和存储介质，CX5020还内置了一个1秒钟UPS，可确保在CF卡上安全备份持久性应用数据，目前CX5020选用的操作系统是WindowsCE，可以通过CERHOST软件进行访问。

11、控制器、控制器CX5020CX5020KL9210供电端子可插入输入和输出端子之间的任意位置，以构建一个电位组，或给右侧端子供电。

供电端子提供的电压最高为交流230V。

具有诊断功能的端子可向控制器报告电压故障或短路。

在机组中主要给后续端子模块进行直流24V供电。

22、总线供电端子、总线供电端子KL9210KL9210四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理PROFIBUS-DP“紧凑型”总线耦合器BK3150扩展了Beckhoff总线端子系统，比较小巧且经济。

可以连接多达64个总线端子；若采用端子总线扩展技术，则可连接多达255个总线端子。

PROFIBUS总线耦合器具有自动波特率检测功能，速率最大可以达到12Mbaud，2个地址选择开关用于分配地址。

为了方便现场总线信号的通讯，提供1个D-sub9针接口。

33、子站通信模块、子站通信模块BK3150BK3150（总线耦合器）（总线耦合器）四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理44、子站通信模块、子站通信模块BX3100BX3100（总线端子控制器）（总线端子控制器）BX系列总线端子控制器由带现场总线和总线端子接口的可编程IEC61131-3控制器组成。

另外，BX设备配备有两个串行接口：

一个用于编程，另一个供自由使用。

设备自身还配备有2行x16字符的LCD液晶显示器、一个摇杆开关和一个实时时钟。

例如，CANopen从站，可通过集成的Beckhoff智能系统总线（SSB）连接，显示一个基于CANopen的总线子系统。

四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理KL1104数字量输入端子，从现场设备获得二进制控制信号，并以电隔离的信号形式将数据传输到更高层的自动化单元。

KL1104带有输入滤波。

每个总线端子含4个通道，每个通道都有一个LED指示其信号状态。

55、44通道数字量输入端子通道数字量输入端子KL1104KL1104四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理KL2134数字量输出端子将自动化控制层传输过来的二进制控制信号以电隔离的信号形式传到设备层的执行机构。

KL2134有反向电压保护功能。

每个总线端子含4个通道，每个通道都有一个LED指示其信号状态。

66、44通道数字量输出端子通道数字量输出端子KL2134KL2134四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理KL2408数字量输出端子将自动化控制层传输过来的二进制控制信号以电隔离的信号形式传到设备层的执行机构。

KL2408有反向电压保护功能。

其负载电流输出具有过载和短路保护功能。

每个总线端子含8个通道，每个通道都有一个LED指示其信号状态。

它所连接的元件必须和KL2408为同一接地。

在闭环中所有电源触点互相连通。

在KL2408中由24V电源触点为输出供电。

77、88通道数字量输出端子通道数字量输出端子KL2408KL2408四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理KL3204模拟量输入端子可直接连接电阻型传感器。

总线端子电路可使用2线制连接技术连接传感器。

整个温度范围的线性度由一个微处理器来实现。

温度范围可任意选定。

总线端子的标准设置为：

PT100传感器，分辨率为0.1。

故障信号显示灯显示传感器故障（例如断线）。

KL3204含4个通道。

在机组中主要用于采集温度信号。

88、44通道模拟量输入端子通道模拟量输入端子KL3204KL3204四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理KL3404模拟量输入端子可处理直流-10V和+10V范围的信号。

分辨率为12位，在电隔离的状态下被传送至上一级自动化设备。

在KL3404总线端子中，有4个输入端为2线制型，并有一个公共的接地电位端。

输入端的内部接地为基准电位。

运行LED显示端子与总线耦合器之间的数据交换。

99、44通道模拟量输入端子通道模拟量输入端子KL3404KL3404四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理KL4001模拟量输出端子可输出直流0V到10V范围的信号。

该端子可为处理层提供分辨率为12位的电气隔离信号。

总线端子的输出通道有一个公共接地电位端。

KL4001是单通道型，适用于带有接地电位的电气隔离信号。

它通过运行信号灯显示端子与总线耦合器之间的数据交换状态。

在机组中主要用于控制变桨输出信号。

1010、11通道模拟量输出端子通道模拟量输出端子KL4001KL4001四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理KL5001SSI接口端子可直接连接SSI传感器。

传感器电源由SSI接口提供。

接口电路产生一个脉冲信号以读取传感器数据，读取的数据以字的形式传送到控制器的