基于rockwell自動化PLC的風(fēng)力發(fā)電通訊系統(tǒng)

　　1引言

　　風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展很快，裝機(jī)容量不斷增大，在世界各地都受到了廣泛重視。在目前的變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)中，使用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）的雙饋型風(fēng)電系統(tǒng)市場份額最大，使用永磁同步發(fā)電機(jī)（PMSG）的直驅(qū)型系統(tǒng)發(fā)展很快[1-2]。不管是雙饋型還是直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)，其整體控制都比較復(fù)雜，需要有主控系統(tǒng)來協(xié)調(diào)變槳、偏航、變流器、測量、保護(hù)和監(jiān)控等多項(xiàng)環(huán)節(jié)，且風(fēng)電系統(tǒng)通常運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間可能存在一定的距離，因此通訊問題至關(guān)重要 [3-4]。

　　可編程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是一種專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)，采用可編程序的存儲器，在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的生產(chǎn)過程。PLC具有編程簡單，使用方便，抗干擾能力強(qiáng)，在特殊的環(huán)境中仍能可靠地工作，故障修復(fù)時(shí)間短，維護(hù)方便，接口功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[5]，因此非常適合風(fēng)電系統(tǒng)使用。

　　本文首先說明了了風(fēng)力發(fā)電通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇羅克韋爾自動化的Controllogix作為主控PLC，實(shí)現(xiàn)基于PLC的風(fēng)電通訊系統(tǒng)；基于VC++實(shí)現(xiàn)通訊系統(tǒng)上位監(jiān)控，討論了VC++實(shí)現(xiàn)原理，給出了基于Controllogix的直驅(qū)風(fēng)電通訊系統(tǒng)監(jiān)控效果。

　　2 風(fēng)力發(fā)電通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明

　　直接驅(qū)動型風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，包括風(fēng)電機(jī)組，永磁同步發(fā)電機(jī)，背靠背變流器，由DSP為核心構(gòu)成的變流器控制器，由PLC為核心構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電主控系統(tǒng)及上位機(jī)。通訊系統(tǒng)主要由PLC及上位機(jī)構(gòu)成，PLC還要與變流器控制DSP之間進(jìn)行通訊，由通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)的監(jiān)控，上位機(jī)與PLC之間采用串口通訊。PLC作為下位機(jī)使用，完成控制、數(shù)據(jù)采集，以及狀態(tài)判別等工作；上位機(jī)用來完成數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、信息存儲、狀態(tài)顯示、打印輸出等功能，從而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　由圖1可以看到，PLC既要與上位機(jī)連接，又要與變流器控制DSP連接，圖1中變流器采用雙DSP控制，其他還有變槳控制器等，可能涉及多個處理器，需要由PLC來進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，同時(shí)要由中央控制室的上位機(jī)進(jìn)行集中監(jiān)控，因此基于PLC的風(fēng)力發(fā)電通訊系統(tǒng)作用非常重要。

圖1 直接驅(qū)動型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　本文選用羅克韋爾自動化的Controllogix作為主控PLC，對直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電通訊系統(tǒng)進(jìn)行初步探索。Controllogix是羅克韋爾公司在1998年推出AB系列的模塊化PLC，是目前世界上最具有競爭力的控制系統(tǒng)之一，Controllogix將順序控制、過程控制、傳動控制及運(yùn)動控制、通訊、IO技術(shù)集成在一個平臺上，可以為各種工業(yè)應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支持，適用于各種場合，最大的特點(diǎn)是可以使用網(wǎng)絡(luò)將其相互連接，各個控制站之間能夠按照客戶的要求進(jìn)行信息的交換。對于Controllogix，在組建通訊網(wǎng)絡(luò)時(shí)，Ethernet/ip、controlnet是比較常用的通訊協(xié)議，除此之外，Controllogix還支持devicenet、DH+、RS232、DH485等，而RS-232/DF1端口分配器擴(kuò)展了控制器的通訊能力。因此，Controllogix比較適合用于構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電通訊系統(tǒng)。