1.5WM机组主控系统
1.5MW双馈-西门子主控-单核程序升级说明
目录0.文档版本记录 (2)1.更新“单核IPC系统程序” (3)1.1备份重要文件和信息 (3)1.2制作PE启动盘 (5)1.3开始更新“系统程序” (5)1.4登录“单核IPC系统” (10)1.4.1登录系统 (10)1.4.2等待系统自动配置 (10)1.4.3等待自动进入塔底HMI界面 (11)1.4.4屏幕操作 (12)2.更新“应用程序” (13)2.1开始更新“应用程序” (13)2.1.1关闭软PLC和塔底HMI (13)2.1.2删除、拷贝程序文件 (15)2.1.3修改偏航扭缆角度和发电量等信息 (17)2.1.4重新启动软PLC和塔底HMI画面 (18)2.1.5修改硬件配置和其他参数 (20)2.2WindLib文件夹功能介绍 (23)3.更新机舱ktp1000触摸屏HMI画面 (24)3.1在笔记本PC上安装相关软件 (24)3.2使用笔记本PC下载ktp1000触摸屏HMI画面 (25)4.西门子主控系统在风场调试和配置说明 (28)4.1打开IPCtools (28)4.2关闭EWF功能 (29)4.3配置时间同步 (30)4.4修改IP地址和风机名称 (31)4.5开启EWF功能 (32)5.其他操作说明 (33)5.1首先关闭WinCC RunTime，即塔底HMI监控画面。
(33)5.2点击桌面“IPC关机或者重启”软件。
(33)6.主控PLC模块状态说明 (34)6.1模块状态 (34)6.1.1IPC模块状态 (34)6.1.2塔底ET200S从站模块状态 (35)6.1.3机舱的ET200S从站模块状态 (35)6.2WinAC RTX状态 (37)0.文档版本记录文档名称发布版本V1发布时间2016-03-14撰写人WYQ 修订版本发布时间修改人修订版本发布时间修改人1.更新“单核IPC系统程序”更新“单核IPC系统程序”时，首选需要对风机的重要信息进行备份，然后再启动PE系统，通过PE系统内的Ghost程序（选择研发部发布的最新GHO镜像文件），实现单核IPC系统程序更新。
1.5MW风机主控及电气回路
一、双馈机组技术介绍，二、控制系统介绍，三、通讯及安全链系统，四、重要设备软硬件，五、控制模式介绍一、双馈机组技术介绍1、双馈机组运行原理2、发电原理介绍变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子绕组电压频率关系的数学表达式：f1=（p/120）×nr±f2式中：f1为定子电压频率；p为电机的极数；nr为双馈发电机的转速；f2为转子励磁电压频率。
由上式可知，当转速nr发生变化时，若调节f2变化，可使f1保持恒定不变，实现双馈发电机的变速恒频控制亚同步运行n r＜n1时，（即0＜S＜1）f2取正号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为：P电磁=P机械+P转差P上网=P电磁（定子馈电，转子由变频器提供励磁）超同步运行n r＞n1时，（即S＞1）f2取负号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为：P机械=P转差+P电磁P上网=P转差+P电磁（定子馈电+转子馈电）注：n1为发电机的同步转速。
3、控制策略介绍叶尖速比：叶轮的叶尖线速度与风速之比。
叶尖速比在5-15时，具有较高的风能利用系数Cp。
通常可取6-8 。
二、控制系统介绍1、控制系统结构塔底柜：塔筒柜/变流器机柜机舱柜：变桨控制柜/机舱控制柜2、控制系统硬件组成PLC 主站塔底从站机舱从站（20）：数字量机舱从站（22）：模拟量3、重要卡件介绍PROFIBUS 现场总线主站接口：CX1500-M310CPU：CX1020电源模块：CX1100-0002Profibus总线耦合器：BK3150端子供电模块：KL9210数字输入输出模块：KL1104、KL2134模拟输入模块：KL3204电网检测模块：KL3403：输入：三相电压、电流；计算：电压电流有效值，有功功率、视在功率、电流峰值、频率 安全链模块：KL1904、KL2904、KL6904差分模拟量输入模块：KL3404SSI编码器接口端子：KL5001三、通讯及安全链系统1、Profibus通讯结构Profibus总线终端器Profibus接线顺序：变流器——》Profibus主站CX1500-M310——》塔底柜BK3150（11号站）——》塔底柜光电转换器——》机舱柜光电转换器——》机舱柜BK3150（20号站）——》机舱柜BK3150（22号站）——》变桨系统2、安全链系统安全链是风机的最后一道保护，为一组串联的常闭接线电路，安全链动作会触发紧急停机，系统由3片KL1904，一片KL6904和一片KL2904组成。
金风1.5MW机组主控通用软件和CPU模块CX1020系统升级工作任务通知
金风1.5MW机组主控通用软件和CPU模块CX1020系统升级工作任务通知一、任务目的：（简要概括任务目的）1、1.5MW主控软件定期升级------2014年年度升级（优先级：高）水冷机组主控程序由1500-SW-V130606版升级到1500-SW-V141125版。
2、CX1020系统升级。
解决因CE系统内存泄露导致的通讯异常（优先级：低）二、任务目标完成时间：2015-1-30（主控软件升级）2015-12-30（CX1020系统升级）二、本次软件升级主要增加的功能简述1、发电机绝缘在线监测功能，该功能适用所有类型的机型。
增加绝缘在线监测设备后可以使用该功能（在加装设备时需要手动开启主控程序测试功能及更新中央监控软件）。
2、发电机烘潮功能。
适用于主动整流机型。
3、发电机微风转动除水功能，该功能适应所有类型的机型。
4、增加AVC远程控制功能，主要应用在远程无功控制。
5、增加对vensys变桨加热器、散热风扇的控制功能。
6、读取变流器buffer文件，并生成FC数据文件。
只适用于风冷被动整流机型（freqcon变流器，进口vensys变流器）。
三、本次软件升级主要优化内容简述1、各种无功控制方式功能的优化。
2、增加93叶片低风速并网策略。
3、能量管理平台的数据交互优化。
4、侧风偏航的功能的优化。
5、故障停机启机等级和复位等级的优化。
6、优化PLC内存泄露问题，更新了Weaprog文件下可执行文件。
7、优化解决87叶片发电机支架振动问题。
8、优化解决大磁钢电机在800kw左右限功率报有功功率高和功率不匹配故障问题。
只适用于风冷机组。
9、无功控制和显示的标准化。
容性无功为正值，感性无功为负值，与电网一致。
只适应于风冷机组。
广东罗定亚婆髻中广核风电场吕治彬2014-12-23。
1.5MW风力发电机组控制系统操作面板使用手册KFD-005000I_89_SM
密级：公司秘密东方电气自动控制工程有限公司DONGFANG ELECTRIC AUTO-CONTROLENGINEERING Co., Ltd.1.5MW风力发电机组控制系统操作面板使用手册编号KFD-005000ISM版本号A2010年09月编制10-09-13校对 10-09-21审核 10-09-23会签审定 10-09-24批准10-09-24编号 KFD-005000ISM换版记录版本号 日期 换 版 说 明A 2010.9 首次发布目录序号章节内容页数备注1 概述 12 0-1 登入登出 23 0-2 主界面 34 0-3 风机状态 65 0-4 参数设置 116 0-5 控制 47 0-6 统计 48 0-7 I/O模块 69 0-8 报警 2概述风力发电机组控制系统DYWCS5000配置有专为具有授权的风场调试和运行人员使用的触摸式液晶操作面板。
每套系统配2套液晶操作面板，分别安装在机舱控制柜和变频器处。
该面板可操作性强，人机界面使用方便，可以通过该面板对风机进行各项操作、浏览风机运行状态、修改各项参数、查看统计信息、查看报警信息等。
0-1登入登出1.1登入图0-1-1人机界面成功启动后即进入用户登陆界面(0-1-1)，使用者点击，弹出，点击该文字，弹出虚拟键盘如下图。
图0-1-2键盘按键包括“A-Z,a-z,0-9,←(删除)，回车(确认输入)，Clr(清除所有)，Del(删除后面的字符)，Ese(退出)，SPC等（图0-1-2）。
默认显示大写字母；选择a-z显示小些字母；选择0-9显示数字。
输入密码后点击回车获得相应权限，即可根据不同权限进入主页。
不同用户权限级别可进行不同权限的操作。
各权限分别为：1级：浏览，只能查看风机状态，不能进行任何操作；2级：供业主使用，可查看风机状态，对风机进行启、停、偏航、复位等控制；3级：供维护人员使用，除具备2级功能外，还具备修改参数功能；4级：厂内调试使用，可以进行任何操作。
2.1--金风1.5兆瓦风力发电机组控制系统介绍
主电缆
电机侧二极管整 流单元
斩波升压单元 网侧逆变单元
AC
DC DC
DC DC
DC
DC
AC
主断路器
进线电缆
开关柜
Freqcon变流器
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
动
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
塔架
机组主控制柜
变流控制器
I/O D 信P 号总
▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
主控制器(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
变桨系统
▲桨距调节 ▲桨距角采集 ▲异常保护 ▲故障诊断及保护
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
10 / 35 kV f = 50 Hz
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统 Switch变流配金置风的15系00统千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V
进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
D
P 总 线
冷 却 水 管
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
1.5兆瓦风机电控系统介绍
对于处于旷野之中高耸物体，无论怎么样防护，都不可能完全避免雷 击。因此，对于风力发电机组的防雷来说，应该把重点放在遭受雷击 时如何迅速将雷电流引入大地，尽可能地减少由雷电导入设备的电流， 最大限度地保障设备和人员的安全，使损失降低到最小的程度。金风 1.5MW风力发电机组的防雷系统就是遵循这一原则而设计的，从叶尖 到机组基础，各部分均采用了严密的防雷击保护措施（见上图），防 雷按照IEC61024标准所规定的I级保护等级要求，参照执行IEC 61400-24、DIN VDE 0127、GB50057-1994等标准金风1.5MW风力 发电机组的防雷系统，根据相应的防雷标准，我们将风力发电系统的 内外部分分了多个电磁兼容性防雷保护区。其中，在机舱、塔身和主 控室内外可以分为LPZ0、LPZ1和LPZ2三个区（如上图）。针对不同 防雷区域采取有效的防护手段，主要包括雷电接受和传导系统、过电 压保护和等电位连接等措施，这些都充分考虑了雷电的特点而设计， 实践证明这一方法简单而有效。
控制及安全保护
整个运行过程都处于主控PLC严密控制之中。其安全保护系统分三层结构：计算机 系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在机组发生超常振动、过速、电 网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对于电流、功率保护，采用两套相互独立的 保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后。电控系统会在系统恢复 正常后自动复位，机组重新启动。 具体运行过程为： A、当风速持续10分钟（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于10.1转／ 分时并入电网。 B、随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于12m/s时，达到额定出力，超 出额定风速机组进行恒功率控制。 C、当风速高于２２米/秒持续10分钟，将实现正常刹车（变桨系统控制叶片进行顺桨， 转速低于切入转速时，风力发电机组脱网）。 D、当风速高于28米/秒并持续10秒钟时，实现正常刹车；当风速高于33米/秒并持续1 秒钟时，实现正常刹车。 E、当遇到一般故障时，实现正常刹车。 F、当遇到特定故障时，实现紧急刹车（变流器脱网，叶片以7°/s的速度顺 桨）。
金风1.5mw主控程序刷新
主控程序刷新作业指导流程1、从其他风机上准备一个PLC主控程序（Y），拷贝至电脑桌面上（检修电脑桌面用风机号命名的主控程序可以直接使用）。
2、用一字端子起取下需要刷新的风机号（X 风机）的PLC卡，将所有文件全部进行拷贝到电脑桌面上。
3、将X风机的plc卡进行格式化，把准备好的PLC主控程序（Y）拷贝至x风机的PLC卡上，把原来风机（X风机）的INTE文件夹（原来风机发电量数据）替换至CF卡内。
4、把拷贝后的CF卡，装回主控模块中（装入时注意方向，CF卡一边窄、一边宽，要与卡槽相对应）拔下主控PLC输出端网线，进行上电。
（因程序内未改IP地址，必须拔掉输出网线，避免IP对冲）5、更改主控程序IP地址：将电脑与PLC通过网线连接起来，通过电脑上安装的CE软件进入，输入IP地址192.168.151.Y，更改成原来的风机IP，进入后如下选择RUN...,进入后找到表中的SOFTWARE→BECKHOFF→TwinCAT→Sy stem ，后如图原65机组IP为C0A897410101(以风机65号为例，65为10进制，换算成16进制等于41)，将IP地址其中的41改为42（十进制66换算为十六进制等于42），修改完毕点击OK，关闭小窗口。
(主控程序只能识别16进制,10进制192.168.151.65.01.01转换为16进制为C0A897410101)6、更改主控通讯IP地址：选择如下图中的Control Panel→Network and Dial-up Connetions→PCI-TCI8255X27、如下图，选择通讯IP栏：将IP地址192.168.151.Y改为192.168.151.X，子网掩码默认不变，点击OK8、插回主控网线，上电，打开就地监控TWECAT软件，重新与PLC建立连接，查看通讯、主控程序是否正常。
点击OK之后，恢复PLC上的网线，再将电脑与交换机通过网线连接。
8、选择如下图选项9、在空客内输入E5-10F机组的IP地址192.168.151.66，回车，选择弹出的对应风机IP，单机选择对应的IP之后，如下图箭头选择对应的风机IP地址，选择OK后，如下图箭头所指处变为红色证明已连接上，恢复正常。
1.5WM机组主控系统介绍
数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动器等负载。数 字量输出模块将CPU内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放 大的作用。输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交 流负载的双向晶闸管或固态继电器。（如图所示）
模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成是A/D 转换器。（如图所示）
模拟量输出模块用于将CPU送给它的数字信号转换成为比例的电流信号或电压信号，对执 行机构进行调节或控制，其主要组成部分是D/A转换器。（如图所示）
3.4、倍福PLC模块
KL9010是K_BUS终端端子(模块)
KL9010总线末端端子可用于总线 耦合器和总线端子之间的数据交换。 每一个站都可在右侧使用KL9010 作为总线末端端子。总线末端端子 不具有任何其它功能或连接能力。
PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上 提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。
3.3、PLC输入和输出模块的基本原理
数字输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器，例如二线式光电开关和接近开 关等。数字量输入模块将从现场传来的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号电平。输入电 路中一般设有RC滤波电路，以防止由于输入触点的抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号，输 入电流一般为数毫安。（如图所示）
பைடு நூலகம்
维护模式激活 No
OR
Yes No
停机正常
Yes
维护
OR
Yes 维护模式激活 No
维护模式下电 No
机转速故障
Yes
OR
5.2 启动和并网控制
风力发电机的起动和并网过程如下：由风向传感器测出风向主控制 器使偏航驱动机构动作，从而使风力发电机组对准风向。同时检测风速 （只要有风发电机转子就有转动，随着风速的增加发电机的感应电压也 逐步增加，即电机端电压逐步升高），当风速超过切入风速时，机组开 始启动，当机组达到一定条件时，通过全功率变流器控制的功率模块和 变流器网侧电抗器、电容器的LC滤波作用使系统输出电压等于电网电压、 频率也达到并网条件，同时检测电网电压与变流器网侧电压之间的相位 差，当其为零或相等（过零点）时实现并网发电（这些条件在金风 1.5MW机组里全部通过变流装置的控制来实现，变流装置通过锁相控制 和SPWM调制等使机组输出达到并网条件）。
金风1.5MW风力发电机组温控系统
重量/包装: 0.38 kg
温度调节部分-6/11
3.1.5
柜体加热器
型号：SK 3105.200 800W 230VAC
备用熔断器：自动保险器/熔丝 6A
重量/包装: 1.22 kg
温度调节部分-7/11
3.2 温度调节回路
3.2.1 主控系统温度调节回路
最大风压 : 0 .. 200 Pa
额定电压 : 230VAC
输入电流 : 0.24/0.28 A
输入功率 : 50/61W
电机转速 : 3120/min
使用频率 : 50/60Hz
防护等级 : IP44 温度范围 : -25 .. 75°C
噪音指数 : 69 dB(A)。
温度调节部分- 3/11
/min)
端 子：2引线
轴承类型：滚珠轴承
重 量：2.72kg。
温度调节部分-4/11
3.1.4
水冷散热风扇。
型号：042 500DV-A2 400V 50Hz
功率：1.5kW
风量：71003 /h
温度调节部分-5/11
3.1.5
柜体加热器
型号：SK3105.330 110-240VAC/30W
简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有
温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度
（居里温度）时，它的电阻值随着温度
的升高呈阶跃性的增高。金风1.5MW
机组内一般采用过热保护用PTC电阻。
温度检测部分-4/10
2.1.4 倍福模块KL3204
KL3204 模拟量输入端子可
直接连接电阻型传感器。总
-0.1℃，三通阀关闭一次，然后在持续检测6s前后检测进阀温度差值，如果温差小
金风1.5MW 风力发电机组简介就地监控
变流器/冷却系 统页面
此页面包括：变 流器数据、冷却 系统数据、变流 器运行状况鸡冷 却系统信号。 这些数据中包括 变流器各个部分 的温度，水冷系 统的温度、压力 和流量，水冷系 统各元器件的运 行状态，变流系 统的运行状态。
偏航/液压系统页 面
此页面包括：偏航系 统信息、液压偏航状 态信号、动作等级。 这些数据中包括偏航 位置、偏航速度、解 缆日期、加脂日期， 偏航电机和液压泵的 工作时间，偏航和液 压系统工作的数字量 等。
金风1.5MW风力发电机组简介
吕进岗
1 2 3 4
人机交换界面简介及简单操作 1.5MW风力发电机组电气控制系统简介
一、人机交换界面简介及简单操作
通过此软件我们 可以登录到通讯 局域网中任何一 台就地的面板机 中（处联网状态 并装有VNC软件） 进行任意的操作。 运行run vnc viewer跳出对话框， 输入要登录电脑 的IP地址如： 192.168.150.**， 点击OK，跳出第 二个对话框输入 密码：2010，点 击OK进入到相应 的电脑中。
f文件b文件数据时序图100102030405060708090100114428743057371685910021145128814311574171718602003214622892432257527182861300431473290343335763719386240054148429144344577472048635006514952925435557857215864pitchpositionblade1pitchpositionblade1二15mw风力发电机组电气控制系统的组成及简介变桨系统变流系统主控系统整流单元逆变单元控制单元传感器单元执行单元变桨传感器变桨执行器件变桨控制单元变桨备电控制单元滤波单元监控系统工业以太网监控软件总线系统直驱15mw电控系统组成保护单元人机交互风机控制参数设置查阅信息网络远程监控统计报表风机控制参数设置查阅信息主控制器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变浆系统桨距调节桨距角采集异常保护变流系统电力变换功率控制转矩控制功率因数调节传感器数字量采集模拟量采集15mw风力发电机组电气控制系统的拓扑结构1主控系统金风15mw风力发电机组的主控系统以德国beckhoff公司生产的嵌入式plc控制器为核心
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0 初始化
5.1 机组几种主要动作关系 图
2 停机
3 待机
4 启动
5 并网
1 停机过程
9 维护
判断1及相应处理1
初始化 无故障、停机 正常、有启动 信号、初始化 启动模式为0
No
停机过程
No
初始化正常
Yes No
Yes
无扭缆 停机
解缆处理
Yes
手动或强制变 桨模式 相应处理1
No
通过判断1
No
故障、停机
变桨系统 变流系统 主控系统 监控系统
变 桨 传 感 器
变 桨 执 行 器 件
变 桨 控 制 单 元
变 桨 备 电
整 流 单 元
逆 变 单 元
控 制 单 元
滤 波 单 元
控 制 单 元
传 感 器 单 元
执 行 单 元
总 线 系 统
工 业 以 太 网
监 控 软 件
各个部分之间的关系
人机交互 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息 网络/远程监控 ▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
启动并网流程
5.3 主控系统的控制及安全保护
整个运行过程都处于主控PLC严密控制之中。其安全保护系统分三层结构：主控制 PLC系统，独立于PLC的安全链，器件本身的保护措施。在机组发生超常振动、过速、 电网异常、出现极限风速等故障时保护机组，对电流、功率等的保护，采用两套相互独 立的保护机构。当电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后，电控系统会在系统恢 复正常后自动复位，机组重新启动。 具体运行过程为： A、当风速持续10分钟（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于10转／分 时并入电网。
围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。
PLC有什么特点？ 1、通用性强，使用方便； 2、功能强，适应面广； 3、可靠性高，抗干扰能力强 ； 4、编程方法简单，容易掌握 ； 5、PLC控制系统的设计、安装、调试和维修工作量少，极为方便。控制程序变化方便，具有很好的 柔性； 6、体积小、重量轻、功耗低。 PLC的应用 1、开关量逻辑控制 ；2、运动控制 ；3、闭环过程控制 ；4、数据处理 ；5、通讯联网
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CPU通过PC104总线进行内部通讯。
CX1020内部的通讯结构
PC 104总线 以太网口1
以太网口2
各个子站内部及对外的通讯结构
BC/BK3150
K-Bus总线
Profibus-DP
3.5、倍福PLC模块的组态运行
PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上 提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。
3.3、PLC输入和输出模块的基本原理
数字输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器，例如二线式光电开关和接近开 关等。数字量输入模块将从现场传来的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号电平。输入电 路中一般设有RC滤波电路，以防止由于输入触点的抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号，输 入电流一般为数毫安。（如图所示）
PLC的组成 PLC由四部分组成 ：中央处理单元（CPU板）、输入输出（I/O）部件和电源部件
3.2、PLC的工作原理
PLC采用分时操作原理，从第一条程 序开始，在无中断或跳转控制的情况 下，按程序存储顺序的先后，逐条执 行执行程序，直到程序结束。然后再 从头开始扫描执行，并周而复始地重 复进行。由于CPU的运算处理速度很 快，所以从宏观上来看，PLC外部出 现的结果似乎是同时完成的。整个过 程包括内部处理、通信服务、输入处 理、程序执行、输出处理五个阶段。
输入/输出按组态文件进行
四、现场总线Profibus-DP
4.1 Profibus-DP定义了三种设备类型
4.2 Profibus-DP单主系统
注意：我们1.5MW的电控系统就是采用的Profibus-DP单主系 统。
4.3 Profibus-DP多主系统
注意：我们的机组一般的通讯速率是3MBit/s,所以总线循环 时间低于10ms。
三、PLC模块的功能及组态结构
3.1、PLC的基础知识
什么是PLC？ 可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，国际电工委员会（IEC）于
1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编 程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令， 并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外
CX1020
CX1100
KL9210 KL6904 KL9010
主控器由CX1500-M310模块负责DP通讯，由CX1020负责机组程序 的逻辑判断，由CX1100负责CPU的供电及后续模块的通讯，由KL9210负 责后续模块的供电，由KL6904负责安全链的判断和管理。
各个功能模块内部的通讯图
主控制系统的设计和实施结果能够满足风力发电机组无 人值守、自动运行、安全保护的要求。
谢谢！
维护
停机控制或发 生故障
No
OR
Yes Yes
停机过程 OR 维护模式激活 维护模式下电 机转速故障
No
No
OR
Yes
Yes
停机正常
No
5.2 启动和并网控制
风力发电机的起动和并网过程如下：由风向传感器测出风向主控制 器使偏航驱动机构动作，从而使风力发电机组对准风向。同时检测风速 （只要有风发电机转子就有转动，随着风速的增加发电机的感应电压也 逐步增加，即电机端电压逐步升高），当风速超过切入风速时，机组开 始启动，当机组达到一定条件时，通过全功率变流器控制的功率模块和 变流器网侧电抗器、电容器的LC滤波作用使系统输出电压等于电网电压、 频率也达到并网条件，同时检测电网电压与变流器网侧电压之间的相位 差，当其为零或相等（过零点）时实现并网发电（这些条件在金风 1.5MW机组里全部通过变流装置的控制来实现，变流装置通过锁相控制 和SPWM调制等使机组输出达到并网条件）。
4.4 1.5MW机组的Profibus-DP结构
变桨1 DP
变流DP 红：3 绿：4 屏蔽：1水冷DPFra bibliotek主控DP
LVD柜 DP
变桨2 DP
变桨3 DP
五、主控系统的功能
主控制系统是机组可靠运行的核心，主要完成数据采集及输入、输出信 号处理；逻辑功能判定；对外围执行机构发出控制指令；与机舱柜通讯，接 收机舱信号，并根据实时情况进行判断发出偏航或液压站的工作信号；与三 个独立的变桨柜通信，接收三个变桨柜的信号，并对变桨系统发送实时控制 信号控制变桨动作；对变流系统进行实时的检测，根据不同的风况对变流系 统输出扭矩要求，使风机的发电功率保持最佳；与中央监控系统通讯、传递 信息。控制包括机组自动启动，变流器并网，主要零部件除湿加热，机舱自 动跟踪风向，液压系统开停，散热器开停，机舱扭缆和自动解缆，电容补偿 和电容滤波投切以及低于切入风速时自动停机。
金风1.5兆瓦机组主控制系统工作原理讲解
作者：孙伟
主要内容： 一、1.5MW风力发电机组电气控制系统的组成
二、 1.5MW风力发电机组电气控制系统的拓扑结构
三、PLC模块的功能及组态结构 四、现场总线profibus—DP 五、主控系统的功能
一、1.5MW风力发电机组电气控制系统的组成
直驱1.5MW电控系统组成
数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动器等负载。数 字量输出模块将CPU内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放 大的作用。输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交 流负载的双向晶闸管或固态继电器。（如图所示）
模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成是A/D 转换器。（如图所示） 模拟量输出模块用于将CPU送给它的数字信号转换成为比例的电流信号或电压信号，对执 行机构进行调节或控制，其主要组成部分是D/A转换器。（如图所示）
主控制器(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
变浆系统 ▲桨距调节 ▲桨距角采集 ▲异常保护
变流系统 ▲电力变换 ▲功率控制 ▲转矩控制 ▲功率因数调节
传感器 ▲数字量采集 ▲模拟量采集
二、 1.5MW风力 发电机组电气控 制系统的拓扑结 构
金风1.5MW风力发电机组的主控系统以德国beckhoff公司生 产的嵌入式PLC控制器为核心。PLC控制器主要实现风力发电机 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，配备有多种通讯接口，能够实现就地通讯 和远程通讯。采用PROFIBUS-DP现场总线组网，安全可靠。其 中主控系统是机组可靠运行的核心，主要完成数据采集及输入、 输出信号处理；逻辑功能判定；对外围执行机构发出控制指令； 与机舱柜及变桨控制系统通讯，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。