西门子6ES7222-1BF22-0XA8质量保障
一、MW级风力发电机组控制特性
随着风力发电技术的发展，机组容量逐步大型化，现代大型风力发电机组的控制技术是关键，其具有以下几方面的特点：
1、自然界的风力具有随机变化的特点，机组需实时捕获风力的大小、方向信息，调整机组的运行参数，尽可能使机组在佳效率工作状态运行。
2、大型风电机组的塔架、轴承、齿轮箱、叶片等关键部件的载荷受力情况复杂，主控系统需综合考虑机组的运行情况，尽量减缓各类载荷对机组长期运行的寿命影响。
3、风电机组在运行过程中需监视电网、风况、机组运行的参数，对机组的并网、脱网进行**控制，确保运行过程的安全性和可靠性。
4、风电机组往往安装在风力资源丰富的沙漠、海岛等场合，需通过远程监控实现无人值守，对控制产品的可靠性提出非常高的要求。
二、WPCS主控系统基本功能
主控系统协调变桨系统、变流器系统，实现机组的发电控制，是风机控制的核心，针对上述风力机的特性，主控系统设计需实现以下四方面的目标：
1、根据风力资源、机组状况，控制机组生产满足电网需求的电力，尽可能减少对电网的冲击，保证电网的稳定运行。
2、在发电过程中，需保证机组本身各传动系统的安全稳定运行，诊断相关故障信息，保证机组本身的安全运行。
3、风机的载荷控制，尽量减缓载荷对机组寿命的影响。
4、跟踪大风力资源，尽可能使机组工作在佳效率状态。
MW级风电机组的控制特性复杂，控制系统需仔细设计，以求在上述目标之间平衡。
2.1机组自动启停控制
主控根据风力参数、电网参数以及机组各系统相关的运行状况，自动在各过程之间切换，完成机组的发电控制，系统的各状态之间切换状态图如下：
图1.1，机组运行状态切换简图
当系统上电后，主控系统进入“开机”状态，检测各参数正常后，系统进入“待机”状态，如检测的状态不正常，则根据级别进入其他各类停机状态；
在“待机”状态，系统开始执行机组的各单元的控制程序，如偏航系统、齿轮箱系统、变桨系统、变流器系统等等，检测机组自身参数、电网条件、风况条件，满足条件要求，切换至“启动升速”状态；在“待机”状态，机组可通过操作盘上的按钮切换至“手动”状态，完成偏航、变桨系统的手动控制。
在“启动升速”状态，系统会根据不同的风速条件选择启动方式，控制变桨角度，让风轮开始旋转，开始初的转速开环控制，当转速满足低要求后，系统开始启动变流器执行“启励”、“并网”等控制任务，进入“发电运行”状态。
2.2主控故障保护
主控系统根据实时运行的诊断数据和预先设置的故障级别，将系统的故障停机分为如下三类：
1、正常停机：主控控制变桨系统、变流器系统，按照设定减负荷速度控制转速、转矩，实现机组的正常停机。
2、快速停机：由于发生了危害机组安全的故障，主控直接控制变桨系统顺桨，快速降低机组负荷，实现安全停机。
3、安全链停机：独立于主控的后备保护回路，采用“失电动作”设计，有效保护机组的安全，停机条件包括塔座、机舱急停按钮，塔座、机舱控制系统看门狗，变流器故障，电网保护装置动作，机组超速，振动保护动作，扭缆越限等条件。
2.3机组在线诊断
风电机组自动化程度高、运行环境恶劣，主控程序需实现各类运行参数的诊断和统计，包括风况参数、电网参数、变桨系统、变流器系统、偏航系统、齿轮箱、发电机、液压系统、润滑系统等等。
主控系统实时监视机组的运行状况，控制机组的各类辅机运行，根据各类诊断结果的不同级别，执行包括纪录、报警、正常停机、快速停机、安全链动作等各类不同的机组保护方式，主控将机组信息实时传送至远端的监控中心。
2.4机组变速、变桨距控制
大型风力机通过控制发电机转速和变桨系统的桨距角度实现发电控制，运行曲线（如下图）分为功率优化区和功率限制区两个部分。
1、当低于额定功率时，通过控制发电机转速实现在小于额定功率情况下的佳叶尖速比运行。如图转速点A’以下的范围为开环控制区（机组启动过程）；B~C’为佳叶尖比运行区；C’点为机组的额定转速区，当机组运行达到C’点后，机组进入恒转速运行。
2、当机组功率达到E点时，进入功率限制运行区，通过调节变桨距角度，限制机组输入功率为额定功率。常规调节方法由于变桨角执行的响应速度很难完全跟踪风速的能量变化，会导致功率的波动，在这里可通过特殊的恒功率算法，使机组在阵风模式依然可获得稳定的功率输出。
图1.2，转速、转矩运行曲线
如图1.3功率曲线图所示，将此功率曲线分成四个工作区域，即恒速运行工作区A、佳Cp追踪工作区、恒速运行工作区B、额定点以上运行工作区。
在图1.2中恒速运行工作区A对应于A’-B段；佳Cp追踪工作区对应于B-C’段、恒速运行工作区B对应于C’-E段、额定点以上运行工作区对应于E点。
图1.3，功率曲线
在额定风速以下运行区，控制器控制风机大化的捕获风能提高发电量。在额定风速以上运行区，控制器控制风机卸掉多余的机械能，维持机组工作在额定点附近。恒速工作区A：风机自启动到转速达到小并网转速，则进入恒速工作区A，控制器控制风机并网，并随着风速的增加控制机组的输出功率增大，直到达到佳Cp曲线（图1.2中的B点）；佳Cp佳追踪工作区：控制器控制风机运行于佳Cp曲线之上，动态调整风力发电几组的输出功率实现大风能捕获；恒速工作区B：此时风力发电几组的发电机转速已经达到额定转速，输出功率尚未达到额定值，随着风能的增加调节机组输出功率增大，直到输出功率到达额定值，如此可以有效地防止在几组达到额定之前由于大阵风的影响而出现机组超速的现象；额定风速以上运行区，控制器控制风机卸掉多余的机械能，维持机组工作在额定点附近。
2.5机组载荷优化
风力发电机组在运行过程中载荷情况复杂，控制系统的动作也不可避免对机组的载荷产生影响，在各种工况下风力机组疲劳载荷、极限载荷对机组的运行效率、使用寿命都有非常至关重要的影响，系统设计时需仔细分析风机主要部件包括叶轮、传动系统、塔架的各阶振动模态以及相互的作用，充分考虑了各类复杂的动力学问题，通过发电机转矩控制、叶片变桨角度控制，尽可能减缓载荷对机组长期运行寿命的影响。
Cmapbell图常用于机组振动模态的分析，下图是某1.5MW机型经BLADED软件模态线性化分析后得到的机组各部件的振动模态图，图中列出了塔架、叶片等机组各部件的振动模态，机组在设计阶段就应开展固有频率、阻尼率和可能引起的谐振问题的分析，以及引起谐振工作区域的分析，如机组的运行频率应尽可能辟开塔架的固有频率，以免引起共振。主控软件需针对机组的相关特征频率进行优化和控制，常规载荷优化括：风轮-塔架耦合振动控制、机组传动链扭振控制。
1 引言
起源于美国的速冻食品近年国际增长速度高达20％—30％。速冻食品将成为世界上发展快的食品，其销售量在发达国家将占全部食品的60％—70％，已取代罐头食品的垄断地位而跃居加工食品的首位。目前，我国已有生产速冻食品企业近200家，品种达300多个，年生产量达1000万吨。速冻方便食品的出口量已超过意大利居一位。
我国速冻食品从生产厂家至商店及家庭冷冻链已经形成，随着人民生活水平的提高，对食品的卫生、营养、保鲜和方便性等方面的追求，以及速冻食品在国际贸易份额不断增大，速冻食品的发展前景十分广阔。
速冻食品是将经预处理过的食品，在30分钟内迅速通过-1℃—-5℃的大冰晶区，在低于-18℃的环境下保藏和运输的食品。速冻食品在我国市场上出现才十几年光景，但因其迅速发展的态势而被誉为食品业的一轮朝阳。
2 基于台达机电平台的控制系统
螺旋式速冻机由于结构紧凑,冻品范围广等优点而广泛应用于速冻行业。螺旋速冻机是速冻鸡块、水饺、汤圆、虾、鱼等油炸食品、面食制品、肉禽类制品、水产品等及小包装食品的主流设备。但如何能使螺旋速冻机在正常使用过程中保证速冻食品工艺实现，避免冻时过长，避免冻裂等问题是螺旋速冻机食品速冻机的关键问题。
2.1 PLC主控中心
PLC主机选用台达DVP14SS11R2，作为螺旋速冻机的控制中心，进行程序控制及通讯命令的发送，外围开关量信号的采集及执行器件的控制命令发送、配方数据的储存等功能。
电源模块选用台达DVPPS01，为控制系统提供稳定的DC24V电源。
PLC扩展模块选用台达2个DVP16SP11R采集DI/DO控制点信号。
2.2人机界面
人机界面选用1个台达DOP-B07触摸屏，提供良好、友善的人机界面，可以通过人机界面进行整机速度、配方参数、故障信息、风机水泵控制等。
2.3 温度控制
温度控制选用台达温控模块DVP04TC-S，采集螺旋速冻机的工作温度，能否正确控制系统优质的生产出产品，温度的准确采集非常关键。
2.4 变频驱动
变频驱动选用台达2台VFD-M055变频器，一台变频VFD-M驱动传送带运行，另一台变频VFD-M调节传送带平衡，速度均衡等功能。
基于台达机电平台的螺旋速冻机控制系统配置框架如图1所示。
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3 主要功能设计
3.1自动/手动控制模式选择
通过触摸屏选择自动或手动控制模式，如图2所示。
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自动运行可以通过选择与之相对应的组号参数进行自动控制运行，设置好“冷冻温度”一项里，与之相对应的“速度”就会显示在“达温网带速度”一项里。将“未达温网速度”和“进料温度”设定好后即按“启动”启动设备，如图3所示。
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3.2 HMI配方管理
由于温度难免会由于环境、负荷、生产效率等综合因数产生变化，但食品在不同温度的冷冻时间上却是非线性的关系，通过台达HMI的强大配方功能进行不同产品进行不同的温度-速度设定,如图4所示。
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4 结束语
项目测试和试生产证明，台达自动化控制系统构建的平台能够完美、高效、高质地生产出各类包装，包括速冻鸡块、水饺、汤圆、虾、鱼等油炸食品、面食制品、肉禽类制品、水产品等食品的包装。而随着电控系统的高效、成熟，应用价值极高的台达自动化方案，将能为食品机械的升级换代提供更多助力，为社会做出更大贡献。
1 引言
恒温恒湿箱主要是针对于电工、电子产品，以及其元器件，及其它材料在高温、低温、湿热的环境下贮存、运输、使用时的适应性试验。该试验设备主要用于对产品按照国家标准要求或用户自定要求，在低温、高温、高温高湿例行条件下，对产品的物理以及其他相关特性进行环境模拟测试，测试后，通过检测，来判断产品的性能，是否仍然能够符合预定要求，以便供产品设计、改进、鉴定及出厂检验用。恒温恒湿试验箱外形如图1所示。
2 系统设计
2.1 工艺描述
设备主要由制冷系统、加热系统、除湿系统、加湿系统、水箱、恒温恒湿箱体等主要部分组成。设备以PLC与温度控制器自动化平台，系统集成温度传感器、湿度传感器、触摸屏、固态继电器等，组成恒温恒湿箱电气控制系统。使用温度传感器获得温度的感应电压，直接接入至一台温度控制器中，根据自动整定获得的PID参数，输出0-10V的线性电压对加热系统进行控制。使用湿度传感器获得湿度的感应电压，直接接入另一台温度控制器中，根据自动整定获得的PID参数，采用PWM控制方法控制固态继电器按照计算得出的通断频率，从而调节加湿系统开关的导通时间，达到使箱体内湿度恒定的目的。
2.2控制内容及功能要求
加热系统启动后，制冷系统则跟随启动，温度控制器按照自动整定好的PID参数输出0-10V的线性电压，来控制加热系统的输出比例，从而按照周期变化后，终使温度的当前值恒定在设定值的正负0.1度之内。
加湿系统启动后，除湿系统则跟随启动，温度控制器按照自动整定好的PID参数，采用PWM控制方法控制固态继电器按照计算得出的通断频率，从而调节加湿系统开关的导通时间，终使湿度的当前值恒定在设定值的正负0.3%之内。当湿度的设定值在规定范围内，则加湿控制阀门按照预先设定的开关百分比，对加湿控制阀门进行控制，并显示开关阀门的状态与当前开度。
系统具有液位报警信号，采集到液位报警信号后，可根据工作前设定的报警等级，对整个系统进行停机处理或仅显示报警信息等处理，并可以对产生报警信号的时间进行记录，以备日后检查使用。并且设定有报警屏蔽开关，即报警屏蔽开关打开时，当系统产生报警的时候，系统只显示报警信息，当时报警器不发出声响。
触摸屏中设置有可对自动整定好的PID参数进行微调的页面，当温度控制器自动整定的参数并不能完全符合控制要求时，可以手动输入PID参数，温度控制器执行自动整定的功能，也并不影响PID参数。
系统可对当前的温度与湿度每隔一个固定时间存盘一次，存储在U盘中，并可在计算机中使用Excel工具软件打开查看。系统中采用的传感器可随时变更，以满足不同型号与工艺的产品使用，产品采用的传感器不同，只需在触摸屏中修改传感器的类型并对相关参数进行设定即可。系统具有照明灯开关按钮，当需要照明时，打开照明灯开关按钮，延时固定时间后，照明灯自动关闭。系统中温湿度的控制共采用单段控制与分段控制两种模式，当使用单段控制时，系统将温湿度稳定在设定值的偏差范围内即可；当使用分段控制时，启动启动后自动按段设定参数执行，当当前值在设定值允许的偏差范围内且每分钟的波动度、达到稳定时间后，系统自动切换到第二段参数执行，依次类推，以满足同类产品在不同温湿度段的检测工作。
3 台达自动化产品解决方案
3.1 人机界面
HMI采用台达A系列触摸屏实现精致细腻的互动显示操作，多种语言自由切换，大量图元图库，功能强大的在线、离线仿真功能，配方趋势及数据存储、打印功能可满足各种工艺需求。温湿度控制画面如图2所示。系统参数画面如图3所示。曲线记录画面如图4所示。温控参数自整定画面等不再罗列。
3.2 PLC主机
台达EH2系列PLC高速处理速度，工程量值转换功能，支持浮点运算，多轴同动，内置Modbus总线通讯方式。
3.3 温度控制
台达DTC系列温度控制器，集成Modbus总线，高度的集成化，便于集成于控制柜内，设定简单，控制温度高。
3.4 系统通讯
快速的Modbus通讯，简化了触摸屏与PLC、温度控制器之间的繁琐接线，消除了常规控制方式所带来的种种不安全潜在因素，不需要改变任何接线的多模式自由切换方式使控制更为简单，信息的实时反馈确保系统可靠运行。
4 结束语
本系统采用了台达自动化全套解决方案。具有以下几大优点：通过Modbus通讯控制方式，不但有效降低了成本、减少了客户工作量，为以后系统的扩展及更新提供了方便的条件；完善的故障检测功能，保证设备运行可靠；人性化的编程软件，给客户编程工作带来了极大的方便；新的控制系统不仅给客户带来了成本的极大优化，替换下了客户原有使用的单片机控制系统，使温度与湿度控制以及逻辑控制均可集成在控制箱体内，极大的节约了安装空间，并且PLC的灵活性能更好的根据工艺的要求进行修改设计，提高了客户在行业中的竞争力；依靠台达大陆子公司中达电通强大的销售与售后支持网络，使客户的设备在任何地方均可享受快捷、便利、优质的售后服务。
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