MW級風力發(fā)電機組PLC平臺可靠性設計.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、調整能源結構對我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義。風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，目前我國風電行業(yè)，MW級風力發(fā)電機的PLC控制器關鍵技術缺失，高度依賴進口，進而導致風機整機的生產價格居高不下。因此，研發(fā)一套擁有自主知識

2、產權且具有較高可靠度的PLC控制器，對于實現風機的國產化率，提高風機質量，降低整機成本都具有十分重要的意義。
　　本文結合“MW級風力發(fā)電機組PLC控制系統國產化”項目的部分研究內容，針對PLC工作環(huán)境復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。通過主/備CPU模塊的協處理器傳輸同步數據，實現主/備PLC之間的狀態(tài)同步。當主控PLC出現故障時，熱備PLC能夠快速接管主控權，從而實現不停機連續(xù)運行。
　

3、　本文深入研究可靠性的有關理論，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。在分析傳統的硬件功能診斷與軟件功能診斷方法的基礎上，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故障的準確定位。改進的心跳檢測法通過PUSH與PULL結合的策略，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。
　　本文還設計并實現主/備PLC之間的數據同步。在研

4、究傳統冗余PLC的間接式同步法與直接式同步法的基礎上，提出一種監(jiān)測式數據同步方法。該方法中，主控PLC通過協處理器監(jiān)測I/O模塊的輸入數據。一旦有新數據讀入，協處理器立刻記錄新數據并與PLC的狀態(tài)數據組合，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)一致并實現同步。這種監(jiān)測式數據同步法所需的同步數據量小，并且沒有過多的占用CPU資源。在主控PLC出現故障時，熱備PLC能夠自動且快速的接