單機(jī)控制系統(tǒng)

2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.1單機(jī)控制系統(tǒng)單機(jī)控制系統(tǒng)簡介單機(jī)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)選用模塊類型CX1020主控制器EK1110EtherCAT擴(kuò)展模塊BK1120總線耦合器EK1501/EK1521光纖通訊模塊Profibus通訊模塊-EL6731供電模塊KL9210及終端模塊KL9010三相電力測量模塊-KL3403編碼器測量模塊-KL50014/8通道數(shù)字量輸入模塊-KL1104/EL11084/8通道數(shù)字量輸出模塊-KL2134/EL20084通道0~10V輸入模塊-KL34044通道4~20mA輸入模塊-KL34544通道4~20mA輸出模塊-KL4424

PT100熱電阻輸入模塊-KL3202/KL3204安全模塊安全控制器KL69044通道數(shù)字量輸入安全模塊KL19044通道數(shù)字量輸出安全模塊KL2904通訊模塊狀態(tài)目 錄1.主控系統(tǒng)簡介風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)采用德國BECKHOFF（倍福）的PLC作為系統(tǒng)開發(fā)平臺。BECKHOFF是風(fēng)電行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的控制系統(tǒng)平臺，如：DEWIND-D8/D8.2/D6，金風(fēng)、國電聯(lián)合、重慶海裝、廣東明陽、浙江華儀等。此外，在變槳系統(tǒng)中也有非常之多的應(yīng)用，如：LUST變槳系統(tǒng)95%選用BECKHOFF，ATEC全部選用BECKHOFF。風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)由一個塔底控制柜、一個機(jī)艙控制柜、一個機(jī)艙遠(yuǎn)程緊急停機(jī)盒共同組成。機(jī)艙和塔底之間采用光纖進(jìn)行連接。系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)之間通過電氣滑環(huán)采用Profibus進(jìn)行通訊。通過通訊，在主控系統(tǒng)內(nèi)部可以直接查看變槳系統(tǒng)的故障，而不需要登塔。

單機(jī)控制系統(tǒng)與變流器之間的信號連接仍采用硬接線方式，只是相應(yīng)的信號采集模塊布置在變流器柜內(nèi)，之間通過Profibus線進(jìn)行連接。

BECKHOFF所有模塊工作溫度為0~55°，儲藏溫度為-25~85°。

BECKHOFF所有硬件均有狀態(tài)指示，通過觀察指示燈，可以判斷故障并予以排除。與SEC-1250安全鏈設(shè)計采用Pilz的安全繼電器所不同的是，SEC-2000采用的是通過SIL3認(rèn)證的安全模塊。2.單機(jī)控制系統(tǒng)--網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.控制器硬件連接

4.控制模塊

總線耦合器:總線端子和現(xiàn)場總線之間的聯(lián)接在一個總線耦合器上最多可帶

64(255)*個總線端子總線末端子5.電源連接

抽屜式標(biāo)簽域用于標(biāo)注文字說明標(biāo)簽電源觸點自動連接給傳感器/執(zhí)行器供電狀態(tài)LED指示可靠和快速的啟動安裝在標(biāo)準(zhǔn)35mmDIN導(dǎo)軌上，無需附加件標(biāo)記片用于標(biāo)準(zhǔn)端子塊6.單機(jī)控制系統(tǒng)—模塊的裝拆裝拆-1拆-22023/2/5SEWINDCo.,Ltd.96.單機(jī)控制系統(tǒng)選用模塊類型-1

序號模塊類型模塊描述應(yīng)用舉例備注1CX1020主控制器塔底柜2CX1100-0004控制器供電模塊配合控制器使用塔底柜3CX1020-0111控制器擴(kuò)展卡模塊配合控制器使用塔底柜4CX1000-N010控制器DVI+USB擴(kuò)展模塊配合控制器使用塔底柜5EK1110EtherCAT擴(kuò)展模塊配合控制器使用塔底柜6BK1120K-BUS模塊EtherCAT連接總線耦合器塔底柜、機(jī)艙柜7EK1521多模光纖EtherCAT通訊主模塊塔底柜8EK1501多模光纖EtherCAT通訊從模塊機(jī)艙柜9EL6731-000Profibus通訊主站模塊塔底柜、機(jī)艙柜10BK3150Profibus通訊從站模塊主控系統(tǒng)，變流器柜內(nèi)電源及終端11KL9210電源分配模塊塔底柜、機(jī)艙柜12KL9010K-BUS終端模塊塔底柜、機(jī)艙柜通用模塊13KL11044通道數(shù)字量輸入模塊塔底柜、機(jī)艙柜14KL21344通道數(shù)字量輸出模塊塔底柜、機(jī)艙柜15KL34044通道0-10V輸入模塊機(jī)艙振動信號機(jī)艙柜16KL34544通道4~20mA輸入模塊風(fēng)速風(fēng)向等機(jī)艙柜、變流柜17KL44244通道4~20mA輸出模塊轉(zhuǎn)矩設(shè)定、功率因素設(shè)定等變流器柜2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.102、單機(jī)控制系統(tǒng)選用模塊類型-2

序號模塊類型模塊描述應(yīng)用舉例備注18KL32022通道3線制PT10019KL34044通道2線制PT100特殊模塊20KL3403-0000三相電力測量模塊（1A）發(fā)電機(jī)功率，風(fēng)機(jī)靜功率塔底柜、變流器柜21KL3403-0010三相電力測量模塊（5A）發(fā)電機(jī)功率，風(fēng)機(jī)靜功率變流器柜（僅用于樣機(jī)）22KL5001編碼器測量模塊偏航角度測量機(jī)艙柜安全模塊23KL1904安全模塊-4通道數(shù)字量輸入模塊安全鏈信號塔底柜、機(jī)艙柜、變流器柜24KL2904安全模塊-4通道數(shù)字量輸出模塊安全鏈輸出-偏航、變槳、變流器變流器柜、機(jī)艙柜25KL6904安全模塊-安全控制器塔底柜變槳系統(tǒng)模塊26CP6608-0001-0000變槳系統(tǒng)主控制器3#軸柜內(nèi)27EK1100EtherCAT耦合器28EL10088通道數(shù)字量輸入模塊29EL20088通道數(shù)字量輸出模塊30EL6751CANopen通訊模塊與PitchMasterII進(jìn)行通訊31EL6731-0010Profibus通訊從站模塊與主控系統(tǒng)通訊2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.113、CX1020主控制器

SEC-W2000風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)采用德國BECKHOFF（倍福）的PLC作為系統(tǒng)開發(fā)平臺。其中主控制為CX1020。做為基于PC的控制器，CX1020具有以下特性：IntelCeleron處理器，1G時鐘頻率256MDDRRAM2GCF卡操作系統(tǒng)可選WindowXP和WindowCE（我公司選用WindowCE)

內(nèi)置2個RJ-45口的交換機(jī)，支持10/100M內(nèi)置DVI+USB口，可直接連接觸屏具有狀態(tài)燈指示2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.123、CX1020狀態(tài)指示燈CX1020-0000控制器狀態(tài)指示序號LED燈含義說明1PWR電源綠色—電源正常2LAN1以太網(wǎng)連接1綠色—RJ45口1連接正常3LAN2以太網(wǎng)連接2綠色—RJ45口2連接正常4TC控制器狀態(tài)綠色—運行模式藍(lán)色—組態(tài)模式5HDDCF卡狀態(tài)綠色--CF卡連接正常CX1020-0111CF卡6PWR電源指示綠色—電源正常7LOCKCF卡連接指示綠色—CF卡連接正常8CFCF卡讀寫指示紅閃—CF卡正在讀寫CX1100-0004電源模塊9PWR電源指示綠色—電源正常10L/AE-BUS總線工作狀態(tài)滅—E-BUS未連接點亮—E-BUS正常閃爍—E-BUS已連接，但存在數(shù)據(jù)沖突11RUNEtherCAT總線工作狀態(tài)滅—初始化模式，INIT快閃—準(zhǔn)備工作模式，PRE-OPERATIONAL（200ms亮，200ms滅）慢閃—保存操作模式，SAVE-OPERATIONAL（200ms亮，1000ms滅）快閃—引導(dǎo)操作模式，BOOTSTRAP（50ms亮，50ms滅）DVI+USB視頻口交換機(jī)口CF卡控制器（PC）電源連接控制器狀態(tài)指示燈CF卡狀態(tài)指示燈2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.134、EK1110EtherCAT擴(kuò)展模塊EK1110布置在CX1020后，做為EtherCAT總線的擴(kuò)展模塊，將CX1020與BK1120連接起來，同時做為EtherCAT的終端模塊。該模塊對外提供一個RJ45口，支持100M以太網(wǎng)。EK1110狀態(tài)Link/Act滅--與EtherCAT其他通訊模塊無連接亮--Linked,與EtherCAT其他通訊模塊建立連接閃--Active,與EtherCAT其他通訊模塊進(jìn)行通訊2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.145、BK1120總線耦合器BK1120用于將K-BUS模塊與EtherCAT總線進(jìn)行連接，可下掛64個K-BUS模塊（通過擴(kuò)展為255個）。RUN綠燈滅初始化模式Init閃爍預(yù)備操作模式Pre-Operation單閃安全操作模式Safe-Operation常亮正常操作模式Operational頻閃啟動模式BootstrapERROR紅燈滅無故障閃爍PLC故障、通訊故障2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.155、BK1120總線耦合器—續(xù)

現(xiàn)場總線Filedbus通訊燈Link黃燈滅無連接亮連接正常ACT綠燈閃爍正在與上/下一個通訊模塊通訊滅與上/下一個通訊模塊無連接亮與上/下一個通訊模塊無通訊2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.165、BK1120總線耦合器—續(xù)

現(xiàn)場總線K-BUS總線通訊燈IO-RUN綠燈滅K-BUS無連接亮K-BUS已激活I(lǐng)O-ERR紅燈滅IO模塊工作正常閃爍IO模塊工作不正常，根據(jù)具體的閃爍頻率判定故障情況………（略）2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.176、EK1501/EK1521光纖通訊模塊EK1501/EK1521作用是將EtherCAT信號轉(zhuǎn)換為光信號，最大程度避免塔筒動力電纜對控制系統(tǒng)的干擾，實現(xiàn)塔底控制系統(tǒng)和機(jī)艙控制系統(tǒng)的連接。EK1501為光纖通訊主站模塊，布置在塔底柜。（CX1020旁）EK1521為光纖通訊從站模塊，布置在機(jī)艙柜中。通過6芯單模光纖（W1250）和耦合器架，使用EK1501和EK1521將塔底控制系統(tǒng)和機(jī)場控制系統(tǒng)連接起來。6芯光纖，其中2芯用于連接主控系統(tǒng)；2芯連接到分別位于塔底柜和機(jī)艙柜中的光電轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)塔底交換機(jī)和機(jī)艙調(diào)試機(jī)的連接；另外2芯做備用。光電轉(zhuǎn)換器為ST接口主控光纖通訊模塊為SC接口光纖為單模光纖2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.187、Profibus通訊模塊-EL6731EL6731-0000Profibus通訊主模塊，布置在主控系統(tǒng)內(nèi)

EL6731-0010Profibus通訊從站，布置在變槳系統(tǒng)3#軸柜內(nèi)RUN綠燈滅EtherCAT初始化狀態(tài)INIT2Hz閃爍EtherCAT準(zhǔn)備操作狀態(tài)PREOP1Hz閃爍EtherCAT安全模式狀態(tài)SAFEOP亮EtherCAT正常操作模式OPBF紅燈滅主站、從站工作正常1Hz閃爍主站正常，至少一個從站正常亮主站通訊故障CPU-Error紅燈亮EL6731CPU錯誤2Hz閃爍EL6731初始化注意：EL6731產(chǎn)品系列號為0806的存在通訊BUG，模塊運行不穩(wěn)定，應(yīng)更換為0907及以后的產(chǎn)品2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.197、Profibus通訊模塊-BK3150從站

IO-RUNBFDIA含義亮滅滅一切正常亮亮滅/閃爍1、總線正常，但從站已裝載，需重啟主站2、總線通訊錯誤，需檢查配置文件

a.下連K-Bus模塊輸出為0b.下連K-Bus模塊輸出無變化滅滅滅與主站無數(shù)據(jù)交換，需重啟PLC滅亮亮總線未激活，需重啟主站/檢查Profibus電纜滅亮滅/閃爍總線正常，但K-Bus不工作。需重啟主站/檢查配置文件地址設(shè)定注意1、更換BK3150后，注意Profibus地址設(shè)定必須一致！！2、重新制作Profibus線時，必須注意Profibus電纜必須兩端接地，否則不能有效屏蔽電磁干擾??！2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.208、供電模塊KL9210及終端模塊KL9010

24VDC接地線必須連接KL9210供電模塊KL9010終端模塊2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.219、三相電力測量模塊-KL3403

KL3403通過高速采樣（16us）交流三相電壓和電流，在檢測電流、電壓的同時還可通過模塊內(nèi)置的高速均方根計算（64000次/秒），直接輸出頻率、有功功率、無功功率、功率因素。KL3403可接受500VAC的電壓值，根據(jù)型號的不同，所接受的電流范圍不同。其中KL3403-0000接受范圍為1A，KL3403-0010接受范圍為5A.安裝在變流器柜的KL3403信號來自于變流器柜，用于檢測發(fā)電機(jī)出口功率。安裝在塔底柜內(nèi)KL3403信號來自于箱變，具體位于箱變400VAC出口斷路器的上方，用于檢測發(fā)電機(jī)出口功率扣除發(fā)電機(jī)自用電后的凈功率。1、電壓、電流均采用三相四線制，亦即N線為公共端2、更換后的KL3403需要用KS2000進(jìn)行設(shè)置3、電流通常采用CT（電流互感器）轉(zhuǎn)接，由于CT的特性，在更換KL3403模塊或更換CT時，包括變流器柜、主控柜、箱變在內(nèi)的設(shè)備必需斷電，否則將導(dǎo)致CT的燒毀?。。∽⒁?！ERRLx燈點亮，表示該相與N線之間的電壓差低于設(shè)定的門檻值（100V）2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.22

9、三相電力測量模塊-KL3403（KS2000設(shè)置）

123設(shè)置過程1、連接BK3150（變流器柜）或EK1521（塔底主控柜）2、選中KL34033、選中需配置的通道（Channel1）4、對所有通道進(jìn)行設(shè)置2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.239、三相電力測量模塊-KL3403（KS2000設(shè)置續(xù)）

應(yīng)選中應(yīng)選中2500:14應(yīng)選中不選中不選中不選中不選中應(yīng)選中0.01100200502023/2/5SEWINDCo.,Ltd.249、三相電力測量模塊-KL3403常見故障

現(xiàn)象可能原因故障排除出現(xiàn)負(fù)功率CT接線方向錯誤箱變斷電查線電壓與電流相位不一致箱變斷電查線頻率顯示不正確電壓缺N相補(bǔ)接N線對應(yīng)信號斷路器跳閘存在某相電壓接到N線端子箱變斷電查線電流測量值明顯不正確CT測量范圍與KL3403型號不對應(yīng)對比技術(shù)要求，更換CT或KL3403模塊注意查線時必須將箱變電源斷掉，否則可能導(dǎo)致CT燒毀2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.2510、編碼器測量模塊-KL50012MW風(fēng)電機(jī)組中采用了IVO公司的絕對值編碼器測量機(jī)艙位置和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。其中，機(jī)艙位置編碼器位于扭纜開關(guān)上方，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速測量編碼器位于電氣滑環(huán)末端。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速編碼器輸出的脈沖信號輸入到速度測量模塊，產(chǎn)生4~20mA的轉(zhuǎn)速信號和18.5rpm（2184rpm）超速保護(hù)信號。編碼器與模塊的連接編碼器模塊注意機(jī)組調(diào)試后、更換偏航編碼器、更換編碼器模塊后應(yīng)將機(jī)艙位置對準(zhǔn)北方后將偏航編碼器位置置零2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.2611、4/8通道數(shù)字量輸入模塊-KL1104/EL1108

通道狀態(tài)指示通道連接端子24DC電源總線可在此測試24VDC電源1、輸入點狀態(tài)亮表示接點閉合2、現(xiàn)場問題處理時可檢查24VDC電源3、通道1、2、3、4對應(yīng)的端子是1、5、4、82023/2/5SEWINDCo.,Ltd.2712、4/8通道數(shù)字量輸出模塊-KL2134/EL2008

輸出點狀態(tài)通道接線端子24VDC電源總線可在此測試24VDC電源1、輸入點狀態(tài)亮表示接點閉合2、現(xiàn)場問題處理時可檢查24VDC電源3、通道1、2、3、4對應(yīng)的端子是1、5、4、82023/2/5SEWINDCo.,Ltd.2813、4通道0~10V輸入模塊-KL3404

通道狀態(tài)指示通道連接端子24VDC電源總線1、LEDRUN燈亮表示該端子有接線且信號正常。2、如果LEDRUN燈滅，有以下幾種情況：

a.該通道未使用

b.現(xiàn)場接線電纜斷線

c.模塊故障3、通道1、2、3、4對應(yīng)的端子是1/2、5/6、3/4、7/8典型應(yīng)用：1、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速2、機(jī)艙振動2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.2914、4通道4~20mA輸入模塊-KL3454通道運行狀態(tài)指示通道連接端子24VDC電源總線典型應(yīng)用1、風(fēng)速2、風(fēng)向3、液壓站系統(tǒng)壓力通道故障狀態(tài)指示RUN綠燈亮工作正常滅1、通道未使用2、現(xiàn)場設(shè)備電纜故障、現(xiàn)場設(shè)備故障3、模塊故障ERROR紅燈亮通道功耗過大（電纜可能接觸不好）滅工作正常2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.3015、4通道4~20mA輸出模塊-KL4424

通道狀態(tài)指示燈通道連接端子24VDC電源總線1、LEDRUN燈亮表示該端子有接線且信號正常。2、如果LEDRUN燈滅，有以下幾種情況：

a.該通道未使用

b.現(xiàn)場接線電纜斷線

c.模塊故障3、通道1、2、3、4對應(yīng)的端子是1/2、5/6、3/4、7/82023/2/5SEWINDCo.,Ltd.3116、PT100熱電阻輸入模塊-KL3202/KL3204

2通道3線制PT1004通道2線制PT100通道狀態(tài)指示燈通道狀態(tài)指示燈2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.3217、安全模塊BECKHOFF安全模塊包括三種類型：KL6904 安全控制器KL1904 4通道數(shù)字量安全輸入模塊KL2904 4通道數(shù)字量安全輸出模塊BECKHOFF安全模塊是符合IEC-61508SIL3，其故障可能性小于千分之一，但高于萬分之一。BECKHOFF安全模塊采用TwinSAFE通訊協(xié)議，在通訊介質(zhì)上借用K-BUS和EtherCAT總線。BECKHOFF安全模塊可以分散布置在不同區(qū)域，一個BECKHOFF系統(tǒng)可最多連接1024個安全模塊。采用安全模塊執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組安全鏈控制，與安全繼電器相比具有以下優(yōu)勢：1、無內(nèi)部接線，減少接線工作量，增減靈活；2、安全鏈邏輯采用編程方式，修改靈活；3、豐富的功能模塊，便于實現(xiàn)各種不同的安全邏輯；4、集成在BECKHOFFPLC控制器中，過程量點可直接連接到PLC邏輯中進(jìn)行監(jiān)視；5、支持Profibus、實時以太網(wǎng)，對主控制系統(tǒng)的錯誤也可進(jìn)行檢測；注意1、各個安全模塊之間是通過地址進(jìn)行區(qū)別及通訊連接的，更換安全模塊時必須確保安全模塊的地址設(shè)定與之前的一樣。2、更換KL6904后需重新燒寫安全鏈邏輯，更換KL1904、KL2904后不需要燒寫控制邏輯3、控制邏輯的燒寫需要專業(yè)人員進(jìn)行?。?！2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.3317、安全模塊—安全信號及邏輯

塔底安全鏈監(jiān)測信號：--手動緊停--電壓監(jiān)測--PLC緊停--變流器系統(tǒng)要求緊停--外部信號緊停（預(yù)留）機(jī)艙安全鏈監(jiān)測信號：--手動緊停--手動遠(yuǎn)程緊停--扭纜--振動--變槳系統(tǒng)要求緊停塔底安全鏈控制輸出信號：--變流器緊停機(jī)艙安全鏈控制輸出信號：--變槳系統(tǒng)緊停（順槳）--禁止偏航--偏航剎車--高速軸剎車2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.3418、安全控制器KL69044路24VDC輸出（<500mA），直接外接繼電器輸出通道組態(tài)后，正常情況下相應(yīng)通道綠燈被點亮狀態(tài)診斷燈1--第一列第三個燈（綠燈）綠燈長亮安全模塊工作正?？焖匍W爍后慢閃1下安全模塊通訊錯誤快速閃爍后慢閃2下安全功能塊中存在錯誤快速閃爍后慢閃3下安全模塊通訊錯誤，且安全功能塊中存在錯誤1、安全模塊工作電壓范圍24VDC（-15%~+20%)2、診斷燈1、2的狀態(tài)對故障的判斷最重要3、更換模塊后，必須確保地址一致4、更換KL6904后，必須重新燒入安全控制邏輯（除非模塊已經(jīng)預(yù)燒寫好。注意診斷燈1診斷燈3診斷燈2診斷燈2輸出狀態(tài)24VDC電源總線輸出未使用2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.3518、安全控制器KL6904（續(xù)）狀態(tài)診斷燈2—第二列第三個燈（紅燈）滅正?？焖匍W爍后慢閃1下輸出通道1開路快速閃爍后慢閃2下輸出通道2開路快速閃爍后慢閃3下輸出通道3開路快速閃爍后慢閃4下輸出通道4開路快速閃爍后慢閃5下24VDC電壓低于-15%（20.4VDC）快速閃爍后慢閃6下24VDC電壓高于+20%（28.8VDC）快速閃爍后慢閃7下端子溫度太低快速閃爍后慢閃8下端子溫度太高快速閃爍后慢閃9下溫度測量不正確快速閃爍后慢閃10下輸出回路設(shè)計不正確，采用了外部供電方式或線路交叉狀態(tài)診斷燈3、4為模塊內(nèi)部狀態(tài)診斷信息，正常時應(yīng)該為滅。如果該2診斷燈點亮，則表示模塊自身存在故障，需返回BECKHOFF公司診斷。注意2023/2/5SEWINDCo.,Ltd.3619、4通道數(shù)字量輸入安全模塊KL1904通道指示燈狀態(tài)診斷指示燈輸入端子連接24VDC電源總線KL1904可接受4路安全數(shù)字輸入量輸入量的查詢電壓由模塊自身提供正常情況下，安全信號為長“1”信號，相應(yīng)通道指示燈被點亮狀態(tài)診斷燈1—第一列第三個燈（綠色）周期型閃爍（1Hz）工作正常快閃后慢閃1次F-參數(shù)（FailSafe）有錯誤，硬件有故障快閃后慢閃2次I-參數(shù)有錯誤，硬件有故障快閃后慢閃3次等待F-及I-參數(shù)快閃后慢閃4次F-及I-參數(shù)正確，等待KL