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欧姆龙plc做pid控制在通风机监控系统的应用

作者:plc小王 来源:西门子plc 发布日期:2019-06-17 12:00 阅读: 二维码分享

  
       在风力发电系统中,欧姆龙PLC PID控制桨距技术涉及风力涡轮机的安全可靠运行,影响风力涡轮机的使用寿命,欧姆龙plc通风机监视梯形图平滑输出功率,减小扭矩振荡并减少机舱控制俯仰角。振荡不仅可以优化输出功率,还可以有效降低噪声,稳定发电机的输出功率,并改善叶片和整个机器的应力条件。可变桨距风力涡轮机具有比固定桨距风力涡轮机更好的风能捕获特性,并且现代大型风力涡轮机大多使用桨距控制。
      本文针对国外知名风电公司的液压变桨距风力发电机组,采用可编程控制器(PLC)作为风力发电机的变桨控制器。变桨控制器具有控制方式灵活,编程简单,抗干扰能力强的特点。介绍了液压变桨系统的工作原理,设计了变桨控制器的软件系统。***后,对着名的国外风力发电公司的风力涡轮机进行了实验,验证了桨距控制器可以在变桨距风力涡轮机上安全稳定地运行。

  1、引言

  随着风电技术的不断成熟和发展,变桨距风力发电机的优越性更加突出:它可以提高风电机组运行的可靠性,并可以保证较高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线。具有可变桨距机构的风力涡轮机可以减轻叶轮的重量并大大改善整个机器的应力状况,使风力涡轮机在不同风速下保持***佳转换效率,***大化输出功率并提高系统性能。
      随着风力发电机功率等级的增加,变桨技术的使用是时代的潮流。目前,有两种主要类型的变桨执行器:液压变桨距和电动变桨距。根据它们的控制方法,它们可以分为两种类型:均匀间距和独立间距。独立变桨技术是在统一俯仰的基础上发展起来的,每个叶片根据自身的控制规律独立改变俯仰角,可以有效解决叶片和塔架负荷不均匀的问题,结构紧凑简单。它易于应用各种控制和高可靠性,并越来越受到国际风电市场的欢迎。 兆瓦变速恒频变桨距风力涡轮机是世界上***先进的风力涡轮机类型。
       从未来的发展趋势来看,它将不可避免地取代固定间距风力发电机并成为风力发电机的主要模型。其中,变桨技术在变速恒频风力发电机的研究中发挥着重要作用,是实现变速恒频技术的前提。研究这项技术,提高风力发电机的灵活性,延长机组寿命是国外研究的热门话题。但是,这个国家的研究很少。
      该项目由这个具有前瞻性的项目资助,拥有独立的知识产权。控制技术对于打破发达国家对先进风电技术的垄断,推动中国风电产业的进一步发展具有重要意义。 为了在变桨系统中获得足够高可靠性的控制器,欧姆龙的CJ1M系列可编程控制器用作变桨系统的控制器,并设计了欧姆龙PLC软件程序。在一家着名的国外风力发电公司的风力涡轮机上进行了实验。

  2、变桨距风力机及其控制方式

  变桨距调速是现代风力涡轮机的主要速度控制方法之一。图1示出了可变桨距风力涡轮机的简化图。调速器通过增加桨距角来减小由于风速的增加而使叶轮加速的趋势。当风速增加时,俯仰液压缸移动,推动叶片沿增加俯仰角的方向旋转,以减小叶片吸收的风能,并保持风力涡轮机在额定速度范围内运行。当风速降低时,执行相反的操作,并且风轮吸收的功率保持基本恒定。液压控制系统具有传动扭矩大,重量轻,刚性高,定位准确,液压执行机构动态响应快的优点,可以保证叶片更快更准确地调节到预定的螺距[4] [ 5]。目前,我国生产和经营的大型风力发电机的大多数变距装置都使用液压系统作为动力系统。

欧姆龙plc,监控系统

  图2显示了桨距控制器的框图。在发动机集成到电网中之前,速度控制器根据发动机速度反馈信号进行变桨控制,并根据速度和风速信号确定叶片处于待机或羽状位置;在发动机集成到电网中之后,功率控制器起作用,功率调节器通常由PI(或PID)控制,并且功率误差信号经受PI操作以获得桨距角位置。

欧姆龙plc,监控系统

  当风力涡轮机处于停止状态时,俯仰角为90°,此时气流不会对叶片产生扭矩;当风力涡轮机从停止状态变为运行状态时,俯仰角为90度,一定速度(约1/s)减小到待机角度(本系统为15);如果风速达到网格风速,则俯仰角继续减小到3(当俯仰角大约为3时获得***佳风能吸收)系数);发电机接入电网后,当风速低于额定风速时,俯仰角保持在3;当风速高于额定风速时,根据功率反馈信号,控制器向比例阀输出-10V。 10V电压,控制比例阀输出流量的方向和大小。变桨液压缸通过比例阀输出的流量和方向操纵叶片的桨距角,以保持输出功率接近额定功率。如果发生故障或停止命令,控制器将输出快速羽化命令,允许风力涡轮机快速关闭,羽化速度高达20/s。

  3、变桨控制器的设计

  3.1系统的硬件构成

  在该实验中,使用外国风力公司的众所周知的风力发电机作为实验对象。额定功率550KW,采用液压变桨系统。液压变桨系统的示意图如图3所示。从图3中可以看出,液压比例阀的螺距可以通过改变液压比例阀的电压来改变。当风力发电机出现故障或紧急停止时,电磁阀JB可以关闭,JA和JC可以打开,蓄压器可以打开。 1中的液压油快速进入变桨缸并将叶片推到顺桨位置(90)。

欧姆龙plc,监控系统

  该系统使用欧姆龙的CJ1M系列PLC。发电机的功率信号由高速功率变送器以模拟量(0~10V对应功率0~800KW)的形式输入PLC,桨距角反馈信号(0~10V对应桨距角) 0~90)模拟量输入到PLC的模拟输入单元;液压传感器1,2也以模拟量的形式输入。这里,选择四个模拟输入单元CJ1W-AD041;模拟输出单元为CJ1W-DA021,输出信号为-10V至10V,信号输出到比例阀,控制音高或弹出速度;机器的速度由高速计数单元CJW-CT021选择。通过连接到发生器的光电编码盘检测发生器的速度,并且每转10个脉冲输入到计数单元CJW-CT021。 

  3.2 系统的软件设计 系统的主要功能由欧姆龙PLC PID实现。当满足风力涡轮机启动条件时,欧姆龙PLC PID发出命令以将叶片桨距角从90°恒定速度减小;当发电机连接到电网时,欧姆龙plc根据反馈功率进行功率调节。保持低于额定风速的高风能吸收系数。在额定风速以上,通过调节俯仰角将输出功率维持在额定功率。当出现故障停止或紧急停止信号时,PLC控制电磁阀J-A和J-C打开,J-B关闭,使叶片快速切换到俯仰角为90°的位置。 二手pac根据音调控制程序流程如图学生溪所示。
       当风速高于起始风速时,欧姆龙PLC PID指令通过模拟输出单元向比例阀输出1.8V电压,使叶片以0.9/s的速度变为15。此时,如果发电机的速度大于800r/min或速度持续超过700r/min持续一分钟,则刀片继续进入桨叶至3位置。当PLC检测到高速计数单元的速度信号大于1000r/min时,它发出并网命令。如果在达到第3档后2分钟没有将俯仰角连接到电网,则模拟输出单元将向比例阀输出-4.1V的电压,并且俯仰角将缩回到15位置。

欧姆龙plc,监控系统

  在发电机连接到电网后,通过调节俯仰角来调节发电机的输出功率。功率调整程序的流程图如图5所示。当实际功率大于额定功率时,PLC的模拟输出单元CJ1W-DA021输出与功率偏差成比例的电压信号,并使用LMT命令将输出电压限制在-4.1V(对应于4.6/s的俯仰速度)。当功率偏差小于零时,必须进入桨叶以增加功率。当桨叶进给时,输出到比例阀的***大电压为1.8V(对应于0.9/s的桨距速度)。为了防止频繁的往复俯仰,当功率偏差为10kW时不进行俯仰。

欧姆龙plc,监控系统

  在桨距plc控制系统中,高风速部分的可变桨距调节功率是非常重要的部分。如果卸载速度太慢,会发生过功率或过流,甚至发电机也会烧毁;如果调整速度太快,不仅会出现调整现象,输出功率也会大幅波动,节距和变桨轴承的使用寿命会缩短。它会影响发电机的输出功率并减少发电量。在该系统中,不同的桨距速度用于过功率卸载和欠功率馈送。卸载速度高于进给速度,这防止发电机功率在大阵风的情况下过高。 图6是俯仰功率调节部分的梯形图。 100.08是启动功率调整命令。
     当满足功率调整条件时,继电器100.08从0变为1; D2100存储发动机功率与实际功率之间的偏差。当偏差ΔP满足-10kW <1。 δp< 10kw,0分配给D2100;当功率偏差为负时,60.07为1,d2100中的功率偏差按一定比例缩放,并通过lmt命令限制输出到比例阀。输出的***小值对应-4.1v电压;如果继电器60.07为0,即功率偏差为正,则通过scl3命令对d2100的值进行定标,并通过lmt命令输出到比例阀,***大输出电压为1.8v。
      总结:以上就是小编对欧姆龙plc pid控制在通风机监控系统的应用个人见解,如果这方面的问题和需要,可以联系我们的在线客服或者热线电话咨询!


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