【摘要】：風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，已經(jīng)成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)調(diào)整重要手段和途徑。近年來(lái)，風(fēng)電在我國(guó)得到了快速發(fā)展，然而在國(guó)內(nèi)風(fēng)電市場(chǎng)上，風(fēng)力發(fā)電的核心技術(shù)與整機(jī)部件主要依賴于國(guó)外。特別是大型風(fēng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)，幾乎完全被國(guó)外廠商壟斷。在此背景下，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型風(fēng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)對(duì)提高我國(guó)風(fēng)機(jī)核心技術(shù)與整機(jī)部件國(guó)產(chǎn)化率具有十分重要的意義。 本文結(jié)合湘電風(fēng)能有限公司的“MW級(jí)風(fēng)機(jī)PLC控制器”國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目，對(duì)整個(gè)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的通信方案進(jìn)行了詳細(xì)分析，并遵循數(shù)據(jù)的分布式采集和集中處理的設(shè)計(jì)理念，提出了一種全網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的開放式PLC通信系統(tǒng)解決方案。 在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過程中，采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，整個(gè)系統(tǒng)基于FPGA和W5100的網(wǎng)絡(luò)子模塊構(gòu)成。主控制模塊作為系統(tǒng)的核心，采用了PowerPC和FPGA的主從處理器模式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分工處理，克服了以往單CPU工作時(shí)系統(tǒng)資源占用率過高的問題。系統(tǒng)對(duì)外拓展了CAN、RS232、USB等通信接口，便于系統(tǒng)調(diào)試和外部控制設(shè)備的接入等。 本文重點(diǎn)對(duì)模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信鏈路和通信協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)；為了滿足風(fēng)機(jī)對(duì)變頻設(shè)備的通信控制需求，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CANopen主站通信協(xié)議功能；針對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂變槳控制的需求，設(shè)計(jì)了基于IP-CAN協(xié)議的遠(yuǎn)程CANopen從站；針對(duì)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的監(jiān)控需求，提出了基于Modbus/TCP通信協(xié)議的遠(yuǎn)程SCADA系統(tǒng)和基于ONC/RPC通信協(xié)議的HMI系統(tǒng)。本文對(duì)上述通信協(xié)議進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，在風(fēng)機(jī)模擬環(huán)境下進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。通過試驗(yàn)表明，系統(tǒng)各部分通訊正常且能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
【圖文】：

通過現(xiàn)場(chǎng)總線與變流系統(tǒng)和機(jī)艙控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，同時(shí)對(duì)外的總線接口，以滿足風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控的需求。艙遠(yuǎn)程 IO 控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集溫度、風(fēng)速和風(fēng)向等信號(hào)，通過遞給主控制器，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的偏航、解纜等功能。此外機(jī)艙遠(yuǎn)程 IO 站機(jī)艙油泵、風(fēng)扇等，，使風(fēng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)。轂控制系統(tǒng)位于風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)，它包括一個(gè)六邊形箱體，三個(gè)分開的部分負(fù)責(zé)一個(gè)葉片控制。其主要作用是完成輪轂遠(yuǎn)程變槳控制，輪轂緊急變槳控制等。其中緊急變槳控制是通過緊急電池箱提供的電源完

該方案采用 FSMC 作為本地的數(shù)據(jù)訪兩種總線并存的模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)利于后期的工業(yè)產(chǎn)品化生產(chǎn)�；谌W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部通信系統(tǒng)設(shè) 所示，在系統(tǒng)的每一個(gè)模塊上增加了一理器專門處理網(wǎng)絡(luò)上的通信數(shù)據(jù)包。該所有模塊當(dāng)作一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，所有的通IO 模塊既可以主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)，也可以被5100 的形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)提供兩一種方法是在 FPGA 上集成了一個(gè) Mic網(wǎng)絡(luò)包，該方法系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)潔，但是限制C 硬核，通過 VHDL 語(yǔ)言對(duì) FPGA 編程提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包交互速度，但是 VHDL
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM73;TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2547703