摘要：近年来，随着人们环保意识的逐渐提升，人们越来越提倡开发清洁能源。同时，随着工业的发展，工业生产对能源需求逐渐增大，风能作为一种清洁能源，其发展前景广阔。为此，为了推进风能的开发，必须要加大PLC在大型风电控制系统中的应用。本文就PLC在大型风电控制系统中的应用进行探讨，在介绍PLC控制系统的组成、具有的功能和优点基础上，阐释其具体的应用，以供参考。
关键词：PLC；大型风电控制系统；应用
近年来，随着全球能源缺乏，能源成为了人类社会发展的关键。为了解决能源问题，现阶段各个国家都开始开发利用清洁能源，这不仅可以对环境起到保护作用，而且会解决全球的能源问题。另外，风力发电控制系统对性能要求较高，为此，在大型风电控制中必须要加大PLC在大型风电控制系统中的应用，利用PLC技术，实现复杂的逻辑控制，增强系统的稳定性。
一、PLC控制系统的组成、具有的功能和优点
1.1PLC控制系统的组成部分
大型风力发电机组控制主要包括四个柜，分别为变桨控制柜，机舱控制柜，塔筒柜和变流机柜。并且根据其功能的不同将控制系统的硬件分别安装的在不同的部分。用于机舱控制，安装在机舱内部；用于地面控制，安装在塔架底部；用于轮毂控制，安装在轮毂内部。机舱的控制部分按功能可以分为三部分，控制部分，变频器与压力和保护控制。控制柜内部控制系统的硬件组成主要包括，可编程控制器（PLC）及其扩展模块、控制接触器、中间继电器、电源保护部分等。
1.2PLC控制系统具有的功能
可编程控制器PLC在其中起到重要作用。总的来说，控制系统主要控制机舱内各部分工作，如风况监控，变桨控制，温度控制等。控制系统整体采用功能模块结构，结构紧凑，主要完成数据采集及输入、输出信号处理，逻辑功能判定；向配电柜的执行机构发出控制指令；与机舱内的机舱控制柜、中央监控系统实时传递信息；根据信号的采集、处理和逻辑判断保障整套机组的可靠运行。其中控制系统中的主控制器主要采用德国西门子公司生产的S7-300系列PLC。中小型SIMATIC S7-300系列，可扩展32个模块。控制柜中的S7-300还对机舱控制柜所采集的信号进行统一处理。这些信号包括各个传感器、限位开关的信号；叶轮转速、发动机转速、风俗、温度、振动等信号。控制柜能够满足无人值守、独立运行、监测及控制的要求，运行数据与统计数值可通过就地或中央监控机记录和查询，控制柜是风力发电机组电气控制的核心，而可编程控制器PLC是控制柜中控制系统的核心。偏航解缆包括对风偏航等操作，是风力发电机系统中的重要环节，也是基于PLC风力发电控制系统的主要设计技术。在采集数据的时候，传感器如果发生故障，就得立刻启用备用的传感器，以保证风力发电机的正常运作。齿轮箱正常工作与否对风力发电机有很大的影响，从风能向电能的转换过程也必须是在齿轮箱正常工作的情况下才能完成的。
1.3PLC应用在大型风电控制系统中的优点
在风力发电控制系统中，主控制器为PLC，其主要的功能是使风车灵活的适应风向、并且具有恒定的输出功率，当风机转动值超出设定角度值时，系统便会自动解缆，并对风力大小进行监测，自动根据需要采取相应措施。
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在传统的风力发电控制系统中，控制方法存在诸多不足，结构复杂，编程繁琐，可靠性稳定性不强等众多因素引起较大的能量损失，致使风力发电的成本仍高于常规电力成本。而控制系统以PLC为主控制器，其结构简单，编程方便，可实施性强，并且具有较强的抗干扰能力，可靠性高，易于维护，能够直观的反应现场信号的变化状态，通过编程工具能够直接观测出系统的运行情况，为维护人员查找故障提供了极大的方便，从而缩短了对系统的维护时间。新型的控制算法正在不断的研究和应用，可以大大的提高风能的利用率，有效的提高了风电机组的发电量，从而不断降低了风力发电的成本。
二、PLC 在大型风电控制系统中的应用
2.1应用PLC 技术，实现对风电的有效控制
PLC 技术运用的具体内容包括以下几点：（1）逻辑量控制及数字量的控制，在传统 PLC 项目设计的过程中，具有一定逻辑链的控制机制，1/0 控制方式简化了复杂的项目程序，同时也增加了处理其运用的效率。随着PLC 技术的优化与创新，PLC采用了逻辑控制与指令编程，并实现电路分支及串并联的功能优化处理。（2）PLC 系统的闭环控制，对于闭环控制技术而言，在其运行的过程中主要运用了模拟量的控制技术，系统运行中对温度、速度及流量等闭环的控制及处理，这一技术被广泛的运用在化工、电力及冶金等行业中。（3）数据的处理分析，在风电控制系统设计的过程中，通过 PLC 技术的运用可以实现合理的数学运用，其运算技术包括整体运算、浮点运算及逻辑预算等项目，通过 PLC 的数据存取，从而为风电系统的构建提供科学应用。（4）PLC 的运用控制，在大型风电控制系统运行构建的过程中，PLC 技术的运用可以实现直线运用、圆周运用及速度控制，并通过对运用及程序的控制分析，实现工程设计的合理性，软件创新设计的过程中，其大部分的功能是在 PLC设计基础上实现的，其中组态的 PLC 硬件、创建及系统的编辑是 PLC 的逻辑程序。
2.2 应用变桨距风力机控制 技术，帮助风电系统更好的工作
变桨距调速技术作为系统控制的基本方式之一，其工作原理主要是通过增大桨距角的调速，进而减小旋转的速度。变桨叶系统的工作原理是电磁阀最主要的控制单元，系统运行中将液压油作为传递中的基本介质，可以有效的改善桨叶运行的圆周率，从而使桨叶实现变桨距的过程。
三、以PLC作为控制系统的主控制器的发展前景
在今后的几十年内，国际上风力发电行业将是发展和增长速度最快的行业，风力发电技术也将进入其发展迅速的黄金时期；在我国国内，并网型风力发电机组装机容量的增长速度明显在加快，离网型风力发电机组的发展地域性广，潜力大，装机总容量将最终超越并网型的风力发电机组。与此同时，基于PLC为主控制器的控制系统也将会得到越来越广阔的发展空间。
四、结束语
总而言之，随着全球能源紧缺，如何提高资源的利用率成为了以后社会发展的关键。而风能作为清洁能源，将PLC技术应用在风电控制系统中会提高风能的利用率，提高风力发电机组的运行效率，同时，可以使风力发电技术得到可持续的运用，从而为大型风电系统的应用提供有效的保障。
参考文献：
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[3]陈素芳.PLC在大型风电控制系统中的运用[J].精品，2016（5）
论文作者:陈宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/1
标签：控制系统论文; 风电论文; 技术论文; 机舱论文; 系统论文; 风力发电论文; 风能论文; 《基层建设》2018年第27期论文;