本发明涉及风力发电控制技术领域，具体是一种基于plc的风力发电控制系统。
背景技术：
风能的利用是一个涉人多种学科的综合应用体系，在这个体系中空气动力学、气象学、地理学、结构力学、机械与电气工程、材料科学都占据着重要的地位，而一个完善的风力发电控制系统就更是这些学科的综合体现。风力发电控制系统的核心控制对象是风轮机，而风轮机一般都是工作在环境不可控的露天自然风场当中，环境因素复杂多变，整个系统的运行会受到风轮机尾流、塔影、垂直风速变化、偏航、叶片、桨距调节方式、运行方式等多种因素的影响。这就造成了控制系统必须具有一定的复杂性才可以达到可靠性和安全性的基本要求。目前的风力发电控制系统工作稳定性差，系统的现场计算与控制能力存在延迟现象，易造成系统的误判，增加检修成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于plc的风力发电控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于plc的风力发电控制系统，包括上位监控模块、plc控制模块、dsp数据处理模块、数据采集模块、控制模块，所述上位监控模块设置有监控平台，所述监控平台包括数据处理器、监控面板，所述监控面板设有上下两个界面，所述上界面为监控功能区，所述监控功能区包括生产区域的动态画面及图形显示区、相应区域的设备状况、物流状态实时监控和动态的模拟显示区、故障及时报警区，所述下界面为控制命令按钮区，所述控制命令按钮区设置有任务开始命令、任务监控操作命令、任务新增命令，上位监控模块连接plc控制模块，所述plc控制模块用于对风力发电机组的控制，plc控制模块连接dsp数据处理模块，所述dsp数据处理模块连接数据采集模块，dsp数据处理模块用于数据采集模块传送数据的计算并上传给plc控制模块，所述数据采集模块包括风力发电设备数据采集单元、整流设备数据采集单元、逆变设备数据采集单元，数据采集模块设有风力机组的转速采集电路、发电机的电压采集电路、直流侧电感的电压和电流采集电路、网侧的交流电压采集电路及直流母线电压采集电路，所述dsp数据处理模块连接控制模块，所述控制模块包括变桨距控制单元、偏航控制单元、并网控制单元。
作为本发明进一步的方案：所述plc控制模块采用l35e型plc，plc控制模块设置有四种工作状态，所述plc控制模块的四种工作状态包括运行状态、待机状态、停机状态和紧急停机状态，且plc控制模块设定有依据风向风速的工作状态转换判断条件。
作为本发明进一步的方案：所述dsp数据处理模块采用tms320f2812型芯片处理器，所述tms320f2812型芯片处理器为32位定点数字讯号处理器，频率为150mhz，采用哈佛总线结构，具有统一的存储模式，支持96个外部中断。
作为本发明进一步的方案：所述数据采集模块设置有转速传感器、风速传感器、电压传感器、电流传感器。
作为本发明进一步的方案：所述变桨距控制单元设置有角度传感器，用于检测与调节桨距角。
作为本发明进一步的方案：所述风力发电系统设置有通信模块，所述通信模块设置有局部与整体两种通信方式，所述局部通信采用can现场总线结构，所述整体通信采用工业以太网的方式，所述工业以太网包括设备层、控制层和信息层三层结构，所述设备层处于底层，控制层处于中间层，信息层处于上层，所述设备层设置有网络交换机，用于can总线与工业以太网的数据传递，所述网络交换机设置有3个1000m工业以太环网接口和10个100m工业以太环网接口，其中2个1000m以太网接口用于构建千兆以太网，另一个备用，所述控制层连接plc控制模块与dsp数据处理模块，由100m以太网将数据传送至plc控制模块及dsp数据处理模块中进行现场数据的处理，所述信息层采用tcp／ip协议，将从控制层传来的信息传送至上位机监控系统。
作为本发明进一步的方案：所述风力发电系统设置有报警装置及故障制动电阻。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该系统设置的通信模块中以太网是工业以太网，具有工作稳定性强、数据传输速率快的优点；整个系统采用分层结构，将dsp数据处理模块和plc控制模块分布于以太网的控制层，使系统具有了良好的现场计算与控制能力，同时也有利于系统的扩展。
附图说明
图1为一种基于plc的风力发电控制系统结构框图；
图2为一种基于plc的风力发电控制系统工作原理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种基于plc的风力发电控制系统，包括上位监控模块1、plc控制模块2、dsp数据处理模块3、数据采集模块4、控制模块5，所述上位监控模块1设置有监控平台，所述监控平台包括数据处理器、监控面板，所述数据处理器用于完成设备控制信息以及生产数据的处理工作，所述监控面板设有上下两个界面，所述上界面为监控功能区，所述监控功能区包括生产区域的动态画面及图形显示区、相应区域的设备状况、物流状态实时监控和动态的模拟显示区、故障及时报警区，所述下界面为控制命令按钮区，所述控制命令按钮区设置有任务开始命令、任务监控操作命令、任务新增命令，上位监控模块1连接plc控制模块2，所述plc控制模块2用于对风力发电机组的相应控制，plc控制模块2连接dsp数据处理模块3，所述dsp数据处理模块3连接数据采集模块4，dsp数据处理模块3用于数据采集模块4传送数据的计算并上传给plc控制模块2，所述数据采集模块4包括风力发电设备数据采集单元41、整流设备数据采集单元42、逆变设备数据采集单元43，数据采集模块4设有风力机组的转速采集电路、发电机的电压采集电路、直流侧电感的电压和电流采集电路、网侧的交流电压采集电路及直流母线电压采集电路，数据采集模块4用于风力发电控制系统的数据采集，所述dsp数据处理模块3连接控制模块5，所述控制模块5包括变桨距控制单元51、偏航控制单元52、并网控制单元53，控制模块5用于变桨距、偏航、并网等功能模块的控制。
所述plc控制模块2采用l35e型plc，plc控制模块2设置有四种工作状态，所述plc控制模块2的四种工作状态包括运行状态、待机状态、停机状态和紧急停机状态，且plc控制模块2设定有依据风向风速的工作状态转换判断条件。
所述dsp数据处理模块3采用tms320f2812型芯片处理器，所述tms320f2812型芯片处理器为32位定点数字讯号处理器，频率为150mhz，采用哈佛总线结构，具有统一的存储模式，最大支持96个外部中断，可以很好地完成风力控制器中所需要的采样及控制功能；dsp数据处理模块3计算后的数据可为plc控制提供相应的数据基础，这些数据送入plc后，依据plc控制模块2内设定的判断条件进行系统控制，控制命令由plc下达给dsp数据处理模块3后，再转发给控制系统5，从而实现变桨距、偏航、并网等功能模块的控制。
所述数据采集模块4设置有转速传感器、风速传感器、电压传感器、电流传感器、电压表、电流表。
所述变桨距控制单元51设置有角度传感器，用于检测与调节桨距角。
所述风力发电系统设置有通信模块，所述通信模块设置有局部与整体两种通信方式，所述局部通信采用can现场总线结构，利用can总线传输总线传输采集数据和控制命令，并提供can接口与工业以太环网相连，所述整体通信采用工业以太网的方式，所述工业以太网包括设备层、控制层和信息层三层结构，所述设备层处于底层，控制层处于中间层，信息层处于上层，所述设备层设置有网络交换机，用于can总线与工业以太网的数据传递，所述网络交换机设置有3个1000m工业以太环网接口和10个100m工业以太环网接口，其中2个1000m以太网接口用于构建千兆以太网，另一个备用，所述控制层所述控制层连接plc控制模块2与dsp数据处理模块3，由100m以太网将数据传送至dsp及plc中进行现场数据的处理，所述信息层采用tcp／ip协议，将从控制层传来的信息传送至上位机监控系统。
所述风力发电系统设置有报警装置及故障制动电阻。
本发明的工作原理为：系统首先进行初始化，并对系统的参数进行检查，主要是系统的硬件运行参数、电网运行参数等，查看各部分是否有运行异常，如果有，则报警，如果运行参数正常，则进行风向及风速的测试工作，并依据风向风速来决定具体的运行状态；
当风向及风速在切人风速与切出风速之间时，系统进入运行状态，偏航控制单元对风，变桨距控制单元根据风速调节桨距角，系统进入发电状态，整流设备、逆变设备工作，并网接触器投入使用，机组向电网馈送电；当风速低于切入风速时，整个系统由运行状态进入待机状态，风力发电机空转，偏航控制单元对风，变桨距控制单元调节桨距角至15°，整流设备停止工作，并网接触器投入，逆变设备工作；当逆变设备母线电压小于设定值时，逆变设备停止工作，风力发电机空转，桨距角调至90°，整流设备不工作，并网接触器断开；当系统出现故障或系统工作参数不稳定时，制动电阻投入使用，叶片顺桨，整流设备、逆变设备不工作，并网接触器断开，系统进入停机状态或紧急停机状态。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。