王进伟
深能南京能源控股有限公司 江苏 南京 210019
摘要:主控系统是风力发电机组的核心，通过数字量和模拟量的输入来完成数据的采集，然后根据内部设定的程序，完成逻辑功能的判断，最后通过模拟量和数字量的输出达到控制机组和保障机组安全稳定运行的目的。
关键词：数据；逻辑；控制
1 主控系统工作内容
⑴主控系统是机组可靠运行的核心，主要完成以下工作：
⑵采集数据并处理输入、输出信号；判定逻辑功能；
⑶对外围执行机构发出控制指令；
⑷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；
⑸与中央监控系统通讯、传递信息。
2 数字模拟
⑴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。
⑵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。
⑶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，主要由A/D转换器组成。
⑷模拟量输出模块 将CPU送给它的数字信号转换成电流信号或电压信号，对执行机构进行调节或控制，主要由D/A转换器组成。
⑸CX5020：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Windows CE，可以通过CERHOST软件进行访问。
⑹KL9210：KL9210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。
⑺PROFIBUS-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12 Mbaud，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。
3 端子控制器
⑴BX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IEC 61131-3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x 16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。
⑵KL1104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。
⑶KL2134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。
⑷KL2408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。
⑸KL3204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。
⑹KL3404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。
⑺KL4001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。
⑻KL4001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。
⑼KL5001 SSI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过程映像区中。各种操作模式、传输频率和内部位宽可以永久地保存在控制寄存器中。在机组中主要用于旋转编码器的数据采集。
⑽KL3454模拟量输入端子模块可处理4-20mA范围内的信号。电流信号被转化成数字信号后，其分辨率为12位，并在电隔离的状态下被传送至上一级自动化设备。在KL3454总线端子模块中，有4个输入端为2线制型，并有一个公共接地电位端。24V电源触点连接到端子模块，用于连接2线制传感器，而无需外部电源。
⑾KL9010总线终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作为总线终端端子。总线末端端子不具有任何其它功能或连接能力。
4 结束语
风力发电作为我国绿色能源的重要组成部分，对于改善我国环境有着十分重要的意义。在风力发电系统的运行过程中，发电机组电气控制系统是直接关乎着风力发电效率的，由此可见发电机组电力控制系统的重要性。
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