MW級風(fēng)力發(fā)電機組PLC平臺可靠性設(shè)計.pdf

1、目前，煤炭資源在我國一次性能源消費中所占的比例高于70％，并且煤炭消耗每年持續(xù)增長將近2億多噸。導(dǎo)致污染物排放量持續(xù)上漲，因此造成的環(huán)境污染問題越來越嚴重。加快發(fā)展可再生能源、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)對我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義。風(fēng)能作為一種可再生能源具有安全可靠、綠色環(huán)保的特點，必然成為新能源的首選。然而，目前我國風(fēng)電行業(yè)，MW級風(fēng)力發(fā)電機的PLC控制器關(guān)鍵技術(shù)缺失，高度依賴進口，進而導(dǎo)致風(fēng)機整機的生產(chǎn)價格居高不下。因此，研發(fā)一套擁有自主知識

2、產(chǎn)權(quán)且具有較高可靠度的PLC控制器，對于實現(xiàn)風(fēng)機的國產(chǎn)化率，提高風(fēng)機質(zhì)量，降低整機成本都具有十分重要的意義。
　　本文結(jié)合“MW級風(fēng)力發(fā)電機組PLC控制系統(tǒng)國產(chǎn)化”項目的部分研究內(nèi)容，針對PLC工作環(huán)境復(fù)雜而又要求高可靠度的特點，提出了一種基于雙處理器的PLC冗余架構(gòu)。通過主/備CPU模塊的協(xié)處理器傳輸同步數(shù)據(jù)，實現(xiàn)主/備PLC之間的狀態(tài)同步。當(dāng)主控PLC出現(xiàn)故障時，熱備PLC能夠快速接管主控權(quán)，從而實現(xiàn)不停機連續(xù)運行。
　

3、　本文深入研究可靠性的有關(guān)理論，比較不同冗余容錯方式對于提高PLC可靠性的效率，計算出適用的PLC冗余方式。在分析傳統(tǒng)的硬件功能診斷與軟件功能診斷方法的基礎(chǔ)上，提出自頂向下的故障診斷方法，即對故障模塊采取分級心跳檢測機制實現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位。改進的心跳檢測法通過PUSH與PULL結(jié)合的策略，能夠有效降低故障的誤判率，在保證故障診斷的高可靠性與實時性的同時又可以避免過大的通信開銷。
　　本文還設(shè)計并實現(xiàn)主/備PLC之間的數(shù)據(jù)同步。在研

4、究傳統(tǒng)冗余PLC的間接式同步法與直接式同步法的基礎(chǔ)上，提出一種監(jiān)測式數(shù)據(jù)同步方法。該方法中，主控PLC通過協(xié)處理器監(jiān)測I/O模塊的輸入數(shù)據(jù)。一旦有新數(shù)據(jù)讀入，協(xié)處理器立刻記錄新數(shù)據(jù)并與PLC的狀態(tài)數(shù)據(jù)組合，然后傳輸給熱備PLC。熱備PLC與主控PLC執(zhí)行相同的控制程序，從而保持了主/備PLC之間的狀態(tài)一致并實現(xiàn)同步。這種監(jiān)測式數(shù)據(jù)同步法所需的同步數(shù)據(jù)量小，并且沒有過多的占用CPU資源。在主控PLC出現(xiàn)故障時，熱備PLC能夠自動且快速的接