主控系统倍福PLC及其基本控制原理

主控系统是机组可靠运行的核心，主要完成以下工作：采集数据并处理输入、输出信号；判定逻辑功能；对外围执行机构发出控制指令；与机舱柜及变桨控制系统进行通讯，接收机舱柜及变桨控制系统的信号；与中央监控系统通讯、传递信息。然后本文主要介绍的内容是信号输入、逻辑判断和信号输出三个内容，分别以视频和文字两种方式介绍。（拓扑结构见图一）

图一

01

视频内容

以变桨电机风扇动作为例，介绍风扇动作前是如何完成数据采集，又是如何逻辑判断，最后是怎样控制风扇动作。

02

文字内容

注意：以下文字中列举信号采集与输出都是以金风机组的国产Vensys变桨系统为例做的举例说明。

信号输入

信号输入分数字量信号和模拟量信号，对应倍福模块符号的首个数字分别为1和3。

2.1、数字量输入：

数字输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器，例如二线式光电开关和接近开关等。数字量输入模块将从现场传来的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号电平。输入电路中一般设有RC滤波电路，以防止由于输入触点的抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号，输入电流一般为数毫安。（图二）

图二

2.11、KL1104：

介绍：KL1104数字量输入端子，从现场设备获得二进制控制信号，并以电隔离的信号形式将数据传输到更高层的自动化单元。KL1104 带有输入滤波。每个总线端子含4个通道，每个通道都有一个 LED 指示其信号状态。

国产Vensys数字量输入

2.2、模拟量输入：

模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，主要由A/D转换器组成。

（图三）

图三

2.21、KL3204：

介绍：KL3204 模拟量输入端子可直接连接电阻型传感器。总线端子电路可使用 2 线制连接技术连接传感器。整个温度范围的线性度由一个微处理器来实现。温度范围可任意选定。总线端子的标准设置为：PT100 传感器，分辨率为 0.1℃。故障信号显示灯显示传感器故障（例如断线）。KL3204 含 4 个通道。在机组中主要用于采集温度信号。

逻辑判断

CX5020：金风2.0MW主控系统选用CX5020为主控系统的核心控制器CX5020带有两个独立的以太网端口(可定义两个独立的IP地址)和四个 USB 2.0 接口。一块位于盖板后面并可从外部拆装的可互换的 CF 卡作为CX5020的引导和存储介质，CX5020还内置了一个1秒钟 UPS，可确保在 CF 卡上安全备份持久性应用数据，目前CX5020选用的操作系统是 Windows CE，可以通过CERHOST 软件进行访问。

信号输出

信号输出分数字量信号和模拟量信号，对应倍福模块符号的首个数字分别为2和4。

2.3、数字量输出：

数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动器等负载。数字量输出模块将CPU内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放大的作用。输出模块的功率放大元件有 驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交流负载的双向晶闸管或固态继电器。（图四）

图四

2.31、KL2408：

介绍：数字量输出端子将自动化控制层传输过来的二进制控制信号以电隔离的信号形式传到设备层的执行机构。KL2408有反向电压保护功能。其负载电流输出具有过载和短路保护功能。每个总线端子含 8 个通道，每个通道都有一个 LED 指示其信号状态。它所连接的元件必须和 KL2408 为同一接地。在闭环中所有电源触点互相连通。在 KL2408 中由 24 V 电源触点为输出供电。

国产Vensys数字量输出

2.4、模拟量输出：

模拟量输出模块 将CPU送给它的数字信号转换成电流信号或电压信号，对执行机构进行调节或控制，主要由D/A转换器组成。（图五）

图五

2.41、KL4001

介绍：KL4001 模拟量输出端子可输出 直流0 V 到 10 V 范围的信号。该端子可为处理层提供分辨率为 12 位的电气隔离信号。总线端子的输出通道有一个公共接地电位端。KL4001是单通道型，适用于带有接地电位的电气隔离信号。它通过运行信号灯显示端子与总线耦合器之间的数据交换状态。在机组中主要用于控制变桨输出信号。

其它

KL9210：

KL9210：KL9210供电端子可插入输入和输出端子之间的任意位置，以构建一个电位组，或给右侧端子供电。供电端子提供的电压最高为交流 230 V。具有诊断功能的端子可向控制器报告电压故障或短路。在机组中主要给后续端子模块进行直流24V供电。

KL9010：

KL9010总线终端端子可用于总线耦合器和总线端子之间的数据交换。每一个站都可在右侧使用KL9010作为总线终端端子。总线末端端子不具有任何其它功能或连接能力。

03

倍福资料