[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)的板式可編程控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611043464.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106762414B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳熙;仇曉偉;李鵬;許萬(wàn)甦;趙尊全;馬紅星;李志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京華電天仁電力控制技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D7/04
• 分類(lèi)號(hào): F03D7/04;G05B19/05
• 代理公司: 北京智繪未來(lái)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮

一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)的板式可編程控制器，包括主控板和IO板。所述主控板集成控制單元、電源單元、SPI?IO驅(qū)動(dòng)單元、以太網(wǎng)通信單元、Canopen通信單元；所述IO板集成通信控制單元、電源單元、SIP?IO驅(qū)動(dòng)單元、SPI驅(qū)動(dòng)單元和GPIO單元，實(shí)現(xiàn)有源24V數(shù)字量輸入、有源24V數(shù)字量輸出、SSI模擬量輸入以及RTD熱電阻溫度采集模擬量輸入，IO通道數(shù)量根據(jù)變槳控制器定制，足夠所需參數(shù)采集。采用大小核雙核控制，雙重故障診斷邏輯，以板式結(jié)構(gòu)代替模塊化結(jié)構(gòu)，從而有效增強(qiáng)控制系統(tǒng)可靠性，減小控制器體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)的板式可編程控制器(PLC)。

背景技術(shù)

變槳不僅是風(fēng)機(jī)功率控制部件，也是實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力剎車(chē)安全部件。變槳運(yùn)動(dòng)控制器是變槳控制柜內(nèi)核心控制器件，直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)安全。近幾年我國(guó)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展迅猛，開(kāi)始從粗放式數(shù)量擴(kuò)張向提高質(zhì)量、降低全壽命周期風(fēng)電成本的方向轉(zhuǎn)變。然而對(duì)國(guó)外品牌PLC的依賴限制了風(fēng)電企業(yè)產(chǎn)品靈活生產(chǎn)能力和對(duì)設(shè)備安全可靠性的自主控制能力，不能有效降低設(shè)備生產(chǎn)成本與發(fā)電成本。此外，傳統(tǒng)PLC形狀固定，模塊較多，對(duì)變槳軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)約束性較高，模塊固定與通信設(shè)計(jì)方案較為局限。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服當(dāng)前風(fēng)電變槳控制系統(tǒng)自主化發(fā)展的瓶頸，本發(fā)明提出一種集成多路高速同步IO通信口的板式PLC，以板式結(jié)構(gòu)代替模塊化結(jié)構(gòu)，從而有效減小PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體積。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)的板式可編程控制器，控制器采用雙核控制板式結(jié)構(gòu)，包括主控板和IO板，其特征在于：

所述IO板和主控板采用SPI方式實(shí)現(xiàn)通信；

所述IO板負(fù)責(zé)收發(fā)模擬量、數(shù)字量數(shù)據(jù)，將所采集變槳系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)基于SPI通訊上傳至主控板，同時(shí)接收主控板下發(fā)的模擬量、數(shù)字量輸出指令，轉(zhuǎn)換后將指令輸出至被控設(shè)備；

所述主控板接收IO板上傳的變槳系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)變槳系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換后發(fā)送至主控PLC，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包括風(fēng)電機(jī)組電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)、軸箱環(huán)境數(shù)據(jù)、位置反饋；主控板同時(shí)接收風(fēng)機(jī)主控PLC下發(fā)的槳葉位置角度控制指令，轉(zhuǎn)換為槳葉實(shí)際應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度并向伺服驅(qū)動(dòng)器下發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片位置角度的控制。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

所述IO板包括IO板電源單元、通信控制單元、SPI驅(qū)動(dòng)單元、GPIO驅(qū)動(dòng)單元、IO板側(cè)SPI-IO驅(qū)動(dòng)單元；

所述IO板電源單元通過(guò)電源轉(zhuǎn)換，為整個(gè)IO板提供直流電源；

所述SPI驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)四路兩線制熱電阻信號(hào)采集通道，通過(guò)連接PT100溫度傳感器采集變槳系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)連接伺服電機(jī)SSI編碼器采集葉片轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、位置角度數(shù)據(jù)；

所述GPIO驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置獨(dú)立IO通道，實(shí)現(xiàn)有源24V數(shù)字量輸入和有源24V數(shù)字量輸出；

所述IO板側(cè)SPI-IO驅(qū)動(dòng)單元負(fù)責(zé)和主控板連接通訊，將IO板所采集變槳系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至主控板；

所述通信控制單元包含IO處理器，分別與IO板電源單元、SPI驅(qū)動(dòng)單元、GPIO驅(qū)動(dòng)單元、IO板側(cè)SPI-IO驅(qū)動(dòng)單元相連，負(fù)責(zé)SPI驅(qū)動(dòng)單元和GPIO驅(qū)動(dòng)單元所執(zhí)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)的調(diào)度以及IO板側(cè)SPI-IO驅(qū)動(dòng)單元與主控板的主從通信任務(wù)處理。

所述IO處理器設(shè)定獨(dú)立于主控板的通訊故障診斷處理邏輯，當(dāng)判斷通訊狀態(tài)異常時(shí)，將啟用相應(yīng)故障模式，使風(fēng)電機(jī)組整體進(jìn)入緊急停機(jī)狀態(tài)，配合主控板故障診斷達(dá)到雙重的故障保護(hù)功能。