華能茂明二期風電項目風機采用明陽MY1.5se 型1.5MW風力發(fā)電機組，該機組為雙饋線風力發(fā)電機組，控制系統(tǒng)采用德國Beckhoff的硬件和軟件系統(tǒng)（實時軟PLC“TwinCAT”和嵌入式PC（CX1020））。主要部件組成：塔基控制柜位于風機底層；機艙控制柜位于風機機艙內(nèi)。

主控系統(tǒng)原理及調(diào)試常用代碼

整個控制系統(tǒng)以總線方式連接，控制柜質檢通過光纖現(xiàn)場總線進行通訊，通過CANbus接口實現(xiàn)振動監(jiān)控和變頻器的連接，通過Profibus接口實現(xiàn)變槳系統(tǒng)的連接，通過EtherNET接口將風機接入以太網(wǎng)組成集散控制系統(tǒng)，另有近200多個IO點直接接入控制系統(tǒng)。

該控制系統(tǒng)擁有兩個分離的EtherCAT（開放的實時以太網(wǎng)絡通訊協(xié)議）控制環(huán)，一個用于風機內(nèi)部，一個用于高速風場通信。通過EtherCAT總線冗余提高了安全性和可靠性。掃描時間為1ms，TwinCAT SAFE安全端子獨立于CPU運行，當CPU出現(xiàn)故障時，安全系統(tǒng)保證機組在極端情況下的順利停機。

1 安全鏈的工作原理

安全鏈是獨立于計算機系統(tǒng)的最高一級保護措施。采用反邏輯設計，將導致風力發(fā)電機組處于危險狀態(tài)的故障接點串聯(lián)成一個回路，一旦其中任何一個接點動作斷開，安全鏈將斷開，觸發(fā)緊急停機。緊急停機后，只能手動復位后才能重新起動。

風力發(fā)電機組安全鏈中包含的接點有：塔基急停按鈕信號；機艙急停按鈕信號；變槳急停信號；PCH振動大急停信號；扭纜開關保護信號；超速監(jiān)視器超速信號；PLC系統(tǒng)故障。

機組安全鏈中任意接點斷開都將引起機組急停，急停包括兩個狀態(tài)：急停1（剎車模式200）和急停2（剎車模式210）狀態(tài)。急停1狀態(tài)由除急停按鈕以外的安全鏈接點中的其他接點斷開引起，急停2狀態(tài)由急停按鈕觸發(fā)引起。

2 安全鏈斷開后，機組動作描述

• PLC發(fā)出變槳緊急順槳（EFC_signal）信號(389K4由吸合位置復位,205U3的1，2端子之間電壓為0)
• 機組緊急快速停機，變槳由蓄電池供電轉到91o
• 機艙DO輸出24VDC電源斷開（389K2由吸合位置復位，378ST0的2，3端子之間電壓為0），輸出指令切斷
• 當主軸轉速低于轉速監(jiān)視器設定抱閘轉速時，轉子制動器抱閘。

3 剎車模式200、剎車模式210

機組急停故障代碼，機組安全鏈中任意節(jié)點斷開都將引起機組急停，急停按鈕引起的急停及為剎車模式210，急停按鈕外的安全鏈接點引起的急停為剎車模式200。

主控系統(tǒng)的調(diào)試

本部分調(diào)試致是主控系統(tǒng)的調(diào)試檢查項目，以下過程認為變頻、變槳、偏航等系統(tǒng)調(diào)試已調(diào)試完畢，風機控制系統(tǒng)調(diào)試主要分為以下幾個步驟。

1 通電前檢查

主要檢查控制系統(tǒng)內(nèi)各部件固定，接地網(wǎng)連接可靠，內(nèi)部電源回路連接正確，各系統(tǒng)之間通訊線纜或光纖連接正確。檢查柜內(nèi)連接線絕緣良好。

2 通電后檢查

通電后，逐級、逐個開關合閘，并測量、檢查、記錄開關出口端電壓。

（1）將做好的系統(tǒng)Ghost至主控PLC的CF卡中。

（2）為確保系統(tǒng)內(nèi)程序正常，可對系統(tǒng)內(nèi)各程序進行重新安裝確保程序的完整性。

（3）設定本機的IP地址。

（4）用筆記本連接PLC設定各項參數(shù)。

（5）檢查各系統(tǒng)與主控系統(tǒng)通訊正常。

（6）檢查接入主控系統(tǒng)各IO信號是否正確。

（7）復位安全鏈，檢查各安全接點斷開是否能夠引起機組急停（即剎車200和剎車210模式），并檢查機組動作邏輯是否正確。

（8）在安全鏈正常時，且各設備的相關保護條件不成立，通過控制面板的手動控制界面可進行手動控制，檢查各部分能夠正常動作。

（9）經(jīng)過以上調(diào)試，主控系統(tǒng)調(diào)試基本完成，可以進行風機的并網(wǎng)、超速等試驗。

主控系統(tǒng)調(diào)試中的故障及處理方法

1 無法搜到WinCE系統(tǒng)

原因及解決方法。

（1）本機與WinCE不在同一個域中：檢查本機的IP地址是否為192.168.1.XXX。(XXX為1~255任意數(shù))。

（2） 系統(tǒng)GHOST不正常，或未進行GHOST：重新GHOST系統(tǒng)。

（3） PLC的IP地址與本機一致：更換本機調(diào)試電腦的IP地址。在PLC處于運行模式下搜索系統(tǒng)，確保本地連接正常。如果搜索一次兩次搜索不到，可以多搜索幾次。

2 搜索系統(tǒng)模塊時，無法搜索到部分模塊

原因及解決方法。

（1）模塊通訊故障，能搜索到塔基柜模塊，無法搜索到機艙柜模塊：檢查光纖通訊，交換通訊端口，檢查光纖盒通訊端口，直到光電轉換器3個指示燈全亮且呈閃爍通訊正常。

（2）模塊故障：檢查所有模塊數(shù)量、類型、位置是否正確;更換終端模塊KL9010；從能搜索到的模塊開始，按照模塊順序逐一增加下一個模塊和終端模塊KL9010。重新搜索直到找到問題模塊。檢查問題模塊接線、更換模塊。通常是光纖通訊不對引起?？山粨Q通訊端口。但有時是模塊接觸不良導致，建議在調(diào)試前先將所有模塊壓緊。

3 無法下載安全鏈

原因及解決方法。

（1）找不到安全鏈序列號：檢查安全鏈模塊KL6904序列號；重新運行系統(tǒng)；更換KL6904。

（2）KL6904序列號錯誤：檢查搜索KL6904序列號與模塊本身序列號是否一致。

（3）密碼錯誤：重新輸入密碼，重新下載。

（4）無TwinSAFE Verifier11_09 ：安裝軟件TcSAFEVerifier11_09.exe即可。

（5）以上條件都正常，就是無法下載安全鏈。TwinCAT程序庫文件不全，補充庫文件。備注：安全鏈的下載是在模塊搜索和運行正常的基礎上進行的。一般是KL6904序列號引起。

4 安全鏈無法復位

原因及解決方法：

（1）剎車模式210

• 由輪轂急停導致的，檢查機艙柜輪轂急停信號是否短接（LUST系統(tǒng)短接，聯(lián)調(diào)SSB系統(tǒng)時不短接，單調(diào)主控時短接）
• 機艙急停觸發(fā)、拔出機艙急停。如果拔出后仍然報機艙急停故障，檢查機艙急停信號輸入線路是否正確。
• 塔基急停觸發(fā)、拔出塔基急停。如果拔出后仍然報塔基急停故障，檢查塔基急停信號輸入線路是否正確。

（2）由PCH引起的剎車模式200

• 檢查PCH是否安裝，并給PCH復位（將25針腳插頭的25腳接0伏 2秒左右）；
• 檢查25針腳插頭接線是否正確。

（3）其他問題導致的剎車模式200

• 檢查安全模塊需要短接的通道是否短接（廠內(nèi)調(diào)試）。
• 檢查所有的安全模塊KL6904、KL2904、KL1904的序列號和模塊狀態(tài)是否正常。
• 檢安全鏈模塊接線是否正確。
• 接觸器或者繼電器輸入線圈電阻失效導致安全鏈輸出端口錯誤
• 以上都正常，對照原理圖將安全鏈該短接的輸入都短接，再復位安全鏈。復位成功，則逐一恢復接線，直到找出問題通道。然后檢查該通道的所有接線以及元器件。例如：常開常閉點的檢查和繼電器電阻檢查
• 如果復位不了，可更換安全鏈模塊。

5 剎車模式199,安全鏈復位不了

對照原理圖檢查需要短接安全鏈模塊通道是否短接，例如：順時針解纜和逆時針解纜。

6 遠程無法復位安全鏈

本地可以復位安全鏈檢查塔基和機艙是否處于機組維護模式。取消機組維護模式。

首先可通過狀態(tài)代碼界面確定是3種急停中的哪種急停導致的故障。然后重點檢查其急停按鈕和回路。檢查時應先按照解決方法由1到4逐一檢查。在前幾項正常的情況下采用5檢查

7 強制輸出，接觸器無動作

原因及解決方法。

（1）安全鏈沒有復位：復位安全鏈

（2）接線：檢查輸出通道信號是否正常。輸出通道到元器件的接線是否正常

（3）元器件：通道信號輸出正常、接線無誤、更換元器件。

8 動作接觸器和空開，檢測不到輸入信號

原因及解決方法：

（1）檢查：檢查元器件側的接線和元器件到輸入模塊通道的接線是否正常。（例如元器件的信號輔助觸點常開常閉接線是否正常）

（2）元器件：元器件動作后，輔助觸點無動作。更換元器件。

（3）模塊：以上兩點都正確，有信號輸入模塊?？上到y(tǒng)讀不到信號。檢查模塊是否鏈接到系統(tǒng)。刷新模塊最后更新模塊。

9 PCH通訊不正常

原因及解決方法。

（1）接線導致：檢查EL6751模塊插頭接線是否正常。模塊端和PCH端通訊插頭的3、8針腳接線是否一致。

（2）終端電阻：檢查通訊頭兩端是否都焊接有120歐姆的終端電阻。

（3）屏蔽線：檢查屏蔽線有沒有接到位。

（4）25針插頭接線錯誤： 檢查25針腳插頭電源輸入是否正常。

（5）PCH參數(shù)設置錯誤：重新設置PCH參數(shù)。

10 PCH無法復位

原因及解決方法。

（1）接線錯誤：對照原理圖檢查PCH的25針腳接線。

（2）PCH內(nèi)部故障：接線無誤時，更換PCH。通常用硬件線復位，即將25針腳接0伏2秒以上

調(diào)試過程分析

風機控制調(diào)試過程，主要注意不要有漏項，尤其是安全鏈內(nèi)的各接點檢查。調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題大部分是由于接線錯誤或接線接觸不良引起的，很少是由于元件損壞引起的，因此出現(xiàn)問題，應首先考慮接線檢查。控制通訊問題多是由于軟件設置引起，例如IP地址設定等，因此，出現(xiàn)問題應首先檢查各參數(shù)設定是否正確，檢查程序是否完整。

總之，風機調(diào)試要做到細致入微。做到按部就班，不可操之過急，以免因為疏漏造成風機故障。

（編自《電氣技術》，作者為劉英杰。）