一種plc與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器的制造方法
【專利摘要】一種PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，所述一體化變槳控制器包括控制器殼體、板式PLC系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)器，所述板式PLC系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)器均設(shè)置在控制器殼體內(nèi)部，其中，板式PLC系統(tǒng)通過板槽安裝在控制器殼體內(nèi)部的上側(cè)，所述伺服驅(qū)動(dòng)器安裝在控制器殼體的下側(cè)；所述板式PLC系統(tǒng)通過接口與伺服驅(qū)動(dòng)器相連。本實(shí)用新型減少了變槳內(nèi)部中間環(huán)節(jié)，簡化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而配合風(fēng)機(jī)主控實(shí)現(xiàn)電控一體化、國產(chǎn)化的目標(biāo)。
【專利說明】
一種PLG與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變楽控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電站變槳控制系統(tǒng)的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]變槳不僅是風(fēng)機(jī)功率控制部件，也是實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力剎車安全部件。變槳運(yùn)動(dòng)控制器是變槳控制柜內(nèi)核心控制器件，直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)安全。近幾年我國風(fēng)電行業(yè)發(fā)展迅猛，開始從粗放式數(shù)量擴(kuò)張向提高質(zhì)量、降低全壽命周期風(fēng)電成本的方向轉(zhuǎn)變。然而對國外品牌PLC的依賴限制了風(fēng)電企業(yè)產(chǎn)品靈活生產(chǎn)能力和對設(shè)備安全可靠性的自主控制能力， 不能有效降低設(shè)備生產(chǎn)成本與發(fā)電成本。此外，傳統(tǒng)PLC為模塊式與10模塊組合使用，變槳控制系統(tǒng)應(yīng)用所需10模塊較多導(dǎo)致體積較大;PLC系統(tǒng)通過外接線與伺服驅(qū)動(dòng)器連接，對變槳軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)約束性較高，模塊固定與通信設(shè)計(jì)方案較為局限。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服目前風(fēng)電變槳控制系統(tǒng)自主化發(fā)展的瓶頸，本實(shí)用新型提出一種多通信方式兼容的、一體化緊湊架構(gòu)的變槳控制器，該控制器內(nèi)集成全功能的板式PLC系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)器，通過縮小PCB板面積和優(yōu)化腔內(nèi)結(jié)構(gòu)，有效減小變槳控制器體積。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，所述一體化變槳控制器包括控制器殼體、板式PLC系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:
[0006]所述板式PLC系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)器均設(shè)置在控制器殼體內(nèi)部，其中，板式PLC系統(tǒng)通過板槽安裝在控制器殼體內(nèi)部的上側(cè)，所述伺服驅(qū)動(dòng)器安裝在控制器殼體的下側(cè)；
[0007]所述板式PLC系統(tǒng)通過接口與伺服驅(qū)動(dòng)器相連。
[0008]本實(shí)用新型進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案:
[0009]所述板式PLC系統(tǒng)包括CPU模塊和10模塊，所述CPU模塊設(shè)置在CPU模塊PCB板上，所述10模塊設(shè)置在10模塊PCB板，兩PCB板通過板槽平行固定于控制器殼體內(nèi)部上側(cè)；
[0010]所述伺服驅(qū)動(dòng)器與兩PCB板垂直相對的放置在殼體內(nèi)部下側(cè)。[〇〇11]所述板式PLC系統(tǒng)的CPU模塊采用ARM9，10模塊采用MSP430，CPU模塊和10模塊之間通過SPI總線連接。
[0012]所述CPU模塊PCB板平行設(shè)置在10模塊PCB板的上方；[〇〇13]所述CPU模塊PCB板從左至右依次為開設(shè)電源接口、雙以太網(wǎng)接口以及雙Canopen 從站接口；
[0014]其中，所述電源接口與外部24V輸入電源接線相連，所述雙以太網(wǎng)口通過網(wǎng)線與上位機(jī)相連，所述Canopen從站接口與伺服驅(qū)動(dòng)器相連；所述電源接口、雙以太網(wǎng)接口、 Canopen從站接口的出線方向均垂直于電路板。[〇〇15]10模塊PCB板上部設(shè)計(jì)有兩排26位端子，在板頂角位置設(shè)置Canopen主站DB9接口，在10模塊PCB板上還設(shè)置了 SPI走線端子；
[0016] 所述26位端子為過墻端子，通過插針連接10輸入，10輸入包含16路有源D1、16路有源D0、4路兩線制熱電阻信號采集通道、1路編碼器信號采集通道，端子均配備彈簧端子插頭;所述Canopen主站DB9接口通過接線與所述伺服驅(qū)動(dòng)器相連;所述SPI走線端子通過插針連接CPU板。[〇〇17]10模塊PCB板板設(shè)計(jì)高速同步10通信口，包括有源24V數(shù)字量輸入、有源24V數(shù)字量輸出、RTD模擬量輸入、SSI模擬量輸入。
[0018]板槽位于控制器殼體內(nèi)部上側(cè)垂直固定;控制器殼體頂蓋上設(shè)置12位過墻端子， 所述12位過墻端子連接所述伺服驅(qū)動(dòng)器的10端口。
[0019]所述控制器殼體呈長方體，所述控制器殼體頂蓋預(yù)留伺服驅(qū)動(dòng)器接線過孔、PLC接線過墻端子孔、多個(gè)銅柱固定孔及接地螺母；
[0020]多個(gè)銅柱通過對應(yīng)的銅柱固定孔內(nèi)通伺服驅(qū)動(dòng)器接線，以通電及固定控制器殼體;銅柱外側(cè)采用尼龍;多個(gè)銅柱分兩層錯(cuò)開布置;接地螺母與大地連接。
[0021]所述伺服驅(qū)動(dòng)器為AC2伺服驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)行電壓為24V、36V、48V、72V、80V。[〇〇22]本實(shí)用新型的有益效果是:調(diào)整傳統(tǒng)變槳內(nèi)部PLC加變頻驅(qū)動(dòng)變槳控制架構(gòu)，以基于嵌入式ARM平臺(tái)的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器取代獨(dú)立變槳PLC的設(shè)計(jì)，減少變槳內(nèi)部中間環(huán)節(jié)，簡化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變槳內(nèi)部控制與驅(qū)動(dòng)的融合，進(jìn)而配合風(fēng)機(jī)主控實(shí)現(xiàn)電控一體化、國產(chǎn)化的目標(biāo)，對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義?！靖綀D說明】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。[〇〇24]圖1是本實(shí)用新型板式PLC系統(tǒng)的CPU模塊PCB板接口結(jié)構(gòu)圖；[〇〇25]圖2是本實(shí)用新型板式PLC系統(tǒng)的10模塊PCB板接口結(jié)構(gòu)圖；[〇〇26]圖3是本實(shí)用新型PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型控制器殼體頂板外觀結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇28]附圖標(biāo)記包括，[〇〇29]1-電源接口，2-雙以太網(wǎng)接口，3-雙Canopen從站接口，4-Canopen主站DB9接口，5-26位端子，6-SPI走線端子，7-CPU板，8-10板，9-AC2伺服驅(qū)動(dòng)器，10-12位過墻端子，11-尼龍，12-銅柱，13-接地螺母，14-外殼，15-PLC接線過墻端子孔，16-AC2伺服驅(qū)動(dòng)器接線過孔?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0031]在圖1中，本實(shí)用新型腔內(nèi)的PLC板式系統(tǒng)CPU板頂端設(shè)計(jì)從左至右依次為電源接口 1、雙以太網(wǎng)接口 2以及雙Canopen從站接口 3，板子尺寸設(shè)計(jì)為200mm*140mm。所述電源接口與外部24V輸入電源接線相連，保證控制器供電；所述雙以太網(wǎng)口通過網(wǎng)線與上位機(jī)相連;所述電源接口、雙以太網(wǎng)接口、Canopen從站接口的出線方向均朝垂直于電路板，穿過機(jī)殼側(cè)壁(長寬為155mm*230mm的側(cè)壁)與外部通信，冗余的接口設(shè)計(jì)增強(qiáng)了數(shù)據(jù)通信可靠性。 [〇〇32]圖2是本實(shí)用新型腔內(nèi)所集成板式PLC系統(tǒng)的10板結(jié)構(gòu)圖，板上設(shè)計(jì)有兩排26位端子5，板頂角位置設(shè)計(jì)為Canopen主站DB9接口 4，并設(shè)計(jì)SPI走線端子6。所述26端子為過墻端子，通過插針連接10輸入，采集10信號，所述10輸入通道類型包含16路有源D1、16路有源D0、 4路兩線制熱電阻信號采集通道、1路編碼器信號采集通道，端子均配備彈簧端子插頭，滿足現(xiàn)場空間及抗震的需求;所述Canopen主站DB9接口通過接線與AC2伺服驅(qū)動(dòng)器相連;所述 SPI走線端子通過插針連接CPU板，保證兩板間信號傳輸。
[0033]圖3是本實(shí)用新型的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化控制器殼體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，板槽位于箱體一端垂直固定，如圖位置分別為CPU板7和10板8，Canopen主站DB9接口 4朝向機(jī)殼內(nèi)的 AC2伺服驅(qū)動(dòng)器9所在方向，實(shí)現(xiàn)PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器間信號傳輸，機(jī)殼對應(yīng)位置不開口。所述 12位端子10固定于機(jī)殼頂蓋上，用于外接AC2信號，所述26位端子5出線方向平行與電路板， 穿過機(jī)殼頂蓋(長寬為230mm*280mm的頂蓋)；所述AC2伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行電壓24V、36V、48V、 72/80V，空載300毫秒可達(dá)額定轉(zhuǎn)速。26位端子是PLC的10端子，12位端子是AC2的10端子。
[0034]圖4為本實(shí)用新型控制器殼體頂板外觀結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型殼體近長方體，頂板預(yù)留孔結(jié)構(gòu)為AC2伺服驅(qū)動(dòng)器接線過孔16、PLC接線過墻端子孔15、銅柱12固定孔及接地螺母13。銅柱內(nèi)通伺服驅(qū)動(dòng)器接線，具有通電及固定殼體雙重作用;銅柱外側(cè)采用尼龍11達(dá)到絕緣屏蔽作用;殼體設(shè)計(jì)兩層銅柱的位置相互錯(cuò)開，方便一次性安裝;接地螺母13與大地連接，增強(qiáng)控制器抗干擾性及安全性;控制器外殼14采用灰色外觀，內(nèi)含金屬粉末的小尺寸塑殼封裝，通信接口分布于頂部與側(cè)面，達(dá)到良好抗振性能和防電磁干擾性。
[0035]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。[〇〇36]
【申請人】結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，所述一體化變槳控制器包括控制器殼體、 板式PLC系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述板式PLC系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)器均設(shè)置在控制器殼體內(nèi)部，其中，板式PLC系統(tǒng)通過板 槽安裝在控制器殼體內(nèi)部的上側(cè)，所述伺服驅(qū)動(dòng)器安裝在控制器殼體的下側(cè)；所述板式PLC系統(tǒng)通過接口與伺服驅(qū)動(dòng)器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，其特征在于:所述板式PLC系統(tǒng)包括CPU模塊和10模塊，所述CPU模塊設(shè)置在CPU模塊PCB板上，所述10 模塊設(shè)置在10模塊PCB板，兩PCB板通過板槽平行固定于控制器殼體內(nèi)部上側(cè)；所述伺服驅(qū)動(dòng)器與兩PCB板垂直相對的放置在殼體內(nèi)部下側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，其特征在于:所述板式PLC系統(tǒng)的CPU模塊采用ARM9，10模塊采用MSP430，CPU模塊和10模塊之間通過 SPI總線連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，其特征在于:所述CRJ模塊PCB板平行設(shè)置在10模塊PCB板的上方；所述CPU模塊PCB板從左至右依次為開設(shè)電源接口(1)、雙以太網(wǎng)接口(2)以及雙 Canopen從站接口(3);其中，所述電源接口(1)與外部24V輸入電源接線相連，所述雙以太網(wǎng)口通過網(wǎng)線與上 位機(jī)相連，所述Canopen從站接口與伺服驅(qū)動(dòng)器相連；所述電源接口、雙以太網(wǎng)接口、 Canopen從站接口的出線方向均垂直于電路板。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，其特征在于:10模塊PCB板上部設(shè)計(jì)有兩排26位端子(5)，在板頂角位置設(shè)置Canopen主站DB9接口 (4)，在10模塊PCB板上還設(shè)置了SPI走線端子(6);所述26位端子(5)為過墻端子，通過插針連接10輸入，10輸入包含16路有源D1、16路有 源D0、4路兩線制熱電阻信號采集通道、1路編碼器信號采集通道，端子均配備彈簧端子插 頭;所述Canopen主站DB9接口通過接線與所述伺服驅(qū)動(dòng)器相連;所述SPI走線端子通過插針 連接CPU板。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，其特征在于:10模塊PCB板設(shè)置高速同步10通信口，包括有源24V數(shù)字量輸入、有源24V數(shù)字量輸出、 RTD模擬量輸入、SSI模擬量輸入。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，其特征在于:板槽位于 控制器殼體內(nèi)部上側(cè)垂直固定;控制器殼體頂蓋上設(shè)置12位過墻端子(10)，所述12位過墻 端子(10)連接所述伺服驅(qū)動(dòng)器的10端口。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，其特征在于:所述控制器殼體呈長方體，所述控制器殼體頂蓋還預(yù)留伺服驅(qū)動(dòng)器接線過孔(16)、PLC 接線過墻端子孔(15 )、多個(gè)銅柱固定孔及接地螺母(13);多個(gè)銅柱(12)通過對應(yīng)的銅柱固定孔內(nèi)通伺服驅(qū)動(dòng)器接線，以通電及固定控制器殼 體;銅柱(12)外側(cè)采用尼龍(11);多個(gè)銅柱(12)分兩層錯(cuò)開布置;接地螺母(13)與大地連 接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器一體化變槳控制器，其特征在于:所述伺服驅(qū)動(dòng)器為AC2伺服驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)行電壓為24V、36V、48V、72V、80V。
【文檔編號】F03D7/00GK205605358SQ201620354774
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】陳熙, 李鵬, 許萬甦, 仇曉偉, 趙尊全, 馬紅星, 李志強(qiáng)
【申請人】北京華電天仁電力控制技術(shù)有限公司