風(fēng)光互補大賽樣題

1、2015年全國高職技能大賽“康尼杯”風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項任務(wù)書（樣題）選手須知（1）任務(wù)書如果出現(xiàn)缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，進(jìn)行任務(wù)書的更換。（2）競賽內(nèi)容包括系統(tǒng)安裝、布線與接線、程序設(shè)計、測試、分析、設(shè)計、答題、焊接和提交成果。競賽時間共6小時，參賽隊?wèi)?yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。參賽選手在競賽過程中根據(jù)任務(wù)書要求，將各系統(tǒng)的運行記錄或程序文件存儲到指定的計算機的盤目錄下，未存儲到指定位置的運行記錄或程序文件不予給分。（3）參賽選手提交的試卷不得寫上姓名或與身份有關(guān)的信息，否則成績無效。（4）參賽選手認(rèn)定競賽設(shè)備的器件有故障可提出更換，器件經(jīng)現(xiàn)場裁判測定完好屬

2、參賽選手誤判時，每次扣該參賽隊3分。（5）競賽過程中，參賽選手要遵守操作規(guī)程，確保人身及設(shè)備安全，并接受裁判員的監(jiān)督和警示。競賽過程中由于參賽選手人為原因造成的器件損壞，不予更換。競賽過程中由于參賽選手人為原因造成貴重器件損壞，停止該隊比賽，競賽成績作為零分。（6）在競賽過程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場秩序等行為，裁判按照規(guī)定扣減相應(yīng)分?jǐn)?shù)。情節(jié)嚴(yán)重的取消競賽資格，競賽成績記為零分。 （7）競賽結(jié)束時，參賽選手要清潔工位。一、競賽設(shè)備描述競賽設(shè)備以“KNT-WP01型風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)”為載體，該設(shè)備由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)力供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)和監(jiān)

3、控系統(tǒng)組成，如圖1所示。（a） （b） （c） （d） （e） （f）圖1 KNT-WP01型風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)外形圖（a）光伏供電裝置（b）風(fēng)力供電裝置（c）光伏供電系統(tǒng)（d）風(fēng)力供電系統(tǒng)（e）逆變與負(fù)載系統(tǒng)（f）監(jiān)控系統(tǒng)1光伏供電裝置光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運動機構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關(guān)、微動開關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成。光伏供電裝置的光伏電池組件偏移方向的定義和擺桿移動方向的定義如圖2所示，靠近擺桿的投射燈定義為投射燈1（簡稱燈1），另1盞投射燈定義為投射燈2（簡稱燈2

4、）。型號、參數(shù)相同的4塊光伏電池組件和光線傳感器沒有安裝在光伏供電裝置上。2光伏供電系統(tǒng)光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP核心單元、信號處理單元、接口單元、西門子S7-200 CPU226PLC、繼電器組、蓄電池組、可調(diào)電阻、斷路器、開關(guān)電源、應(yīng)用軟件、接線排、網(wǎng)孔架等組成。光伏供電系統(tǒng)的光伏供電控制單元沒有接線且從網(wǎng)孔架上拆除、西門子S7-200 CPU226PLC除了AC220V電源線和接地線外，其他接線已拆除；繼電器組接線已拆除。圖2 光伏供電裝置外形圖及方向定義 3風(fēng)力供電裝置風(fēng)力供電裝置主要由水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機、塔架和基礎(chǔ)、測

5、速儀、測速儀支架、軸流風(fēng)機、軸流風(fēng)機支架、軸流風(fēng)機框罩、單相交流電動機、電容器、風(fēng)場運動機構(gòu)箱、護(hù)欄、連桿、滾輪、萬向輪、微動開關(guān)和接近開關(guān)等設(shè)備與器件組成。如圖3所示是風(fēng)力供電裝置示意圖，風(fēng)場運動機構(gòu)箱運動方向的定義已在圖中標(biāo)明。水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機由葉片、輪轂、發(fā)電機、機艙、尾舵、側(cè)風(fēng)偏航機械傳動機構(gòu)組成，除了葉片、輪轂、尾舵之外，其他部件已安裝完成。另外，測速儀沒有安裝在測速儀支架上。圖3 風(fēng)力供電裝置示意圖 4風(fēng)力供電系統(tǒng)風(fēng)力供電系統(tǒng)主要由風(fēng)電電源控制單元、風(fēng)電輸出顯示單元、觸摸屏、風(fēng)力供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門子S7-200 CPU224PLC、變頻器、繼電器組

6、、可調(diào)電阻、斷路器、應(yīng)用軟件、開關(guān)電源、接線排、網(wǎng)孔架等組成。風(fēng)力供電系統(tǒng)的風(fēng)力供電控制單元沒有接線且從網(wǎng)孔架上拆除、西門子S7-200 CPU224PLC除了AC220V電源線、接地線以及Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1的接線外，其他接線已拆除。5逆變與負(fù)載系統(tǒng)逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、DSP核心單元、DC-DC升壓單元、單相橋逆變單元、變頻器、三相交流電機、發(fā)光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。逆變與負(fù)載系統(tǒng)的接線均完成。6監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由計算機、組態(tài)軟件、接線排、網(wǎng)孔架等組成。二、競賽任務(wù)任務(wù)一：光伏供電裝置1光伏電池組件、光

7、線傳感器的安裝 要求： （1）將4塊光伏電池組件正確地安裝在光伏供電裝置上，緊固件不松動。（2）將光線傳感器安裝在4塊光伏電池組件的中部位置，緊固件不松動。2光伏電池組件開路電壓和短路電流的測量要求：（1）分別在關(guān)閉燈1和燈2、燈1亮、燈1和燈2亮的三種情況下，用萬用表測量光伏供電裝置中任意1塊光伏電池組件的開路電壓和短路電流，在表1中記錄該光伏電池組件的開路電壓值和短路電流值。（2）將2塊光伏電池組件串聯(lián)連接。分別在關(guān)閉燈1和燈2、燈1亮、燈1和燈2亮的三種情況下，用萬用表測量該串聯(lián)連接的光伏電池組件的開路電壓和短路電流，在表1中記錄該串聯(lián)連接的光伏電池組件的開路電壓值和短路電流值。（3）將

8、2塊光伏電池組件并聯(lián)連接。分別在關(guān)閉燈1和燈2、燈1亮、燈1和燈2亮的三種情況下，用萬用表測量該并聯(lián)連接的光伏電池組件的開路電壓和短路電流，在表1中記錄該并聯(lián)連接的光伏電池組件的開路電壓值和短路電流值。表1 光伏電池組件開路電壓和短路電流的測量數(shù)據(jù)光伏電池組件關(guān)閉燈1和燈2燈1亮燈1和燈2亮開路電壓（V）短路電流（A）開路電壓（V）短路電流（A）開路電壓（V）短路電流（A）1塊2塊串聯(lián)2塊并聯(lián)3簡述問題（1）請根據(jù)表1記錄的光伏電池組件的開路電壓值和短路電流值，簡述型號和參數(shù)相同的光伏電池組件的串聯(lián)、并聯(lián)的開路電壓值和短路電流值與單塊光伏電池組件開路電壓值和短路電流值之間的關(guān)系。（2）在實訓(xùn)中

9、，同學(xué)將KNT-WP01型風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)的2塊光伏電池組件并聯(lián)，燈1和燈2關(guān)閉，用性能良好的萬用表測量該并聯(lián)光伏電池組件的輸出電壓值為-2.8V；打開燈1，用性能良好的萬用表測量該并聯(lián)光伏電池組件的輸出電壓值為+0.7V。請敘述可能的原因。4光伏電池組件接線要求：光伏電池組件的開路電壓和短路電流測量結(jié)束后，請將4塊光伏電池組件并聯(lián)連接，焊接連接線并用膠帶纏繞包扎。任務(wù)二：光伏供電系統(tǒng)1西門子S7-200 CPU226PLC的配置要求：西門子S7-200 CPU226PLC的輸入輸出配置如表2所示，I0.0連接功能模塊輸出，有關(guān)功能模塊輸出的描述請見任務(wù)七第1條第（2）、（3）項的內(nèi)容。表

10、2 S7-200 CPU226PLC的輸入輸出配置表序號輸入輸出配置序號輸入輸出配置1I0.0功能模塊輸出23I2.6擺桿西東向限位開關(guān)2I0.1燈1按鈕24I2.7不使用3I0.2燈2按鈕25Q0.0啟動按鈕指示燈4I0.3東西按鈕26Q0.1向東按鈕指示燈5I0.4西東按鈕27Q0.2向西按鈕指示燈6I0.5停止按鈕28Q0.3向北按鈕指示燈7I0.6向北按鈕29Q0.4向南按鈕指示燈8I0.7向南按鈕30Q0.5燈1按鈕指示燈、KA7線圈9I1.0旋轉(zhuǎn)開關(guān)自動擋31Q0.6燈2按鈕指示燈、KA8線圈10I1.1啟動按鈕32Q0.7東西按鈕指示燈11I1.2急停按鈕33Q1.0西東按鈕指示

11、燈12I1.3向東按鈕34Q1.1停止按鈕指示燈13I1.4向西按鈕35Q1.2繼電器KA3線圈14I1.5光線傳感器（光伏組件）向東信號36Q1.3繼電器KA4線圈15I1.6光線傳感器（光伏組件）向西信號37Q1.4繼電器KA5線圈16I1.7光線傳感器（光伏組件）向北信號38Q1.5繼電器KA6線圈17I2.0光線傳感器（光伏組件）向南信號39Q1.6繼電器KA1線圈18I2.1擺桿接近開關(guān)垂直限位40Q1.7繼電器KA2線圈19I2.2光伏組件向東、向西限位開關(guān)411M0V20I2.3光伏組件向北限位開關(guān)422M0V21I2.4光伏組件向南限位開關(guān)431LDC24V22I2.5擺桿東西

12、向限位開關(guān)442LDC24V2繪制S7-200 CPU226輸入輸出接口圖依據(jù)表2定義的PLC的輸入輸出配置，請在圖4上繪制S7-200 CPU226輸入輸出接口圖。要求：（1）S7-200 CPU226輸入的有關(guān)端口分別畫出按鈕、開關(guān)、傳感器等符號圖形，注明各按鈕、開關(guān)、傳感器的去向。（2）輸出的有關(guān)端口分別畫出所接的指示燈、繼電器線圈等符號圖形，注明各指示燈、繼電器線圈的去向。（3）輸出接口圖中相關(guān)繼電器要反映互鎖關(guān)系。3西門子S7-200 CPU226PLC的布線與接線要求：根據(jù)表2西門子S7-200 CPU226PLC的配置，完成西門子S7-200 CPU226PLC的布線與接線，接線

13、的線徑和顏色要求見表3。比賽工位提供了設(shè)備出廠時的線標(biāo)套管，接線的線標(biāo)套管號碼與表2要求一致。在進(jìn)行西門子S7-200 CPU226PLC的布線與接線時，不改變光伏供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕的功能。圖4 繪制S7-200 CPU226輸入輸出接口圖表3 S7-200 CPU226PLC接線的線徑和顏色要求序號起始端結(jié)束端線型序號起始端結(jié)束端線型1L1接線排L0.75mm2紅色25I2.0略0.3mm2藍(lán)色2N接線排N0.75mm2黑色26I2.1略0.3mm2藍(lán)色3GND接線排PE0.75mm2黃綠色27I2.2略0.3mm2藍(lán)色41M略0.3mm2白色28I2.3略0.3mm2藍(lán)色5

14、2M略0.3mm2白色29I2.4略0.3mm2藍(lán)色61L略0.3mm2紅色30I2.5略0.3mm2藍(lán)色72L略0.3mm2紅色31I2.6略0.3mm2藍(lán)色83L略0.3mm2紅色32I2.79I0.0略0.3mm2藍(lán)色33Q0.0略0.3mm2藍(lán)色10I0.1略0.3mm2藍(lán)色34Q0.1略0.3mm2藍(lán)色11I0.2略0.3mm2藍(lán)色35Q0.2略0.3mm2藍(lán)色12I0.3略0.3mm2藍(lán)色36Q0.3略0.3mm2藍(lán)色13I0.4略0.3mm2藍(lán)色37Q0.4略0.3mm2藍(lán)色14I0.5略0.3mm2藍(lán)色38Q0.5略0.3mm2藍(lán)色15I0.6略0.3mm2藍(lán)色39Q0.6略0

15、.3mm2藍(lán)色16I0.7略0.3mm2藍(lán)色40Q0.7略0.3mm2藍(lán)色17I1.0略0.3mm2藍(lán)色41Q1.0略0.3mm2藍(lán)色18I1.1略0.3mm2藍(lán)色42Q1.1略0.3mm2藍(lán)色19I1.2略0.3mm2藍(lán)色43Q1.2略0.3mm2藍(lán)色20I1.3略0.3mm2藍(lán)色44Q1.3略0.3mm2藍(lán)色21I1.4略0.3mm2藍(lán)色45Q1.4略0.3mm2藍(lán)色22I1.5略0.3mm2藍(lán)色46Q1.5略0.3mm2藍(lán)色23I1.6略0.3mm2藍(lán)色47Q1.6略0.3mm2藍(lán)色24I1.7略0.3mm2藍(lán)色48Q1.7略0.3mm2藍(lán)色4光伏供電控制單元的安裝、布線與接線要求：（1

16、）將光伏供電控制單元安裝在光伏供電系統(tǒng)的網(wǎng)孔架上，緊固件不松動。（2）完成光伏供電控制單元的布線與接線。光伏供電控制單元與DC24V電源有關(guān)的接線線徑、顏色、線標(biāo)套管的要求見表4。表4 光伏供電控制單元與DC24V電源有關(guān)的接線的線徑和顏色要求序號起始端結(jié)束端線型1DT5.1略0.3mm2紅色2DT6.6略0.3mm2白色5繼電器組的配置、布線與接線要求：（1）繼電器KA1、KA2用于擺桿偏轉(zhuǎn)電機的控制，繼電器KA3、KA4用于光伏組件東西方向偏轉(zhuǎn)電機的控制，繼電器KA5、KA6用于光伏組件南北方向偏轉(zhuǎn)電機的控制，繼電器KA7用于投射燈1的控制，繼電器KA8用于投射燈2的控制。（2）正確布線與

17、接線，K01-K20套管號碼是繼電器組用于硬件互鎖標(biāo)記。6光伏電池組件跟蹤光源的PLC程序設(shè)計與測試要求：（1）光伏供電控制單元的選擇開關(guān)有兩個狀態(tài)，選擇開關(guān)撥向手動控制狀態(tài)時，S7-200 CPU226PLC可以進(jìn)行燈1和燈2狀態(tài)控制、光伏電池組件跟蹤光源、擺桿運動的手動控制。選擇開關(guān)撥向自動控制狀態(tài)時，按下啟動按鈕，S7-200 CPU226PLC執(zhí)行光伏電池組件跟蹤光源的自動控制程序。（2）S7-200 CPU226PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下向東按鈕，向東按鈕的指示燈亮，光伏電池組件向東偏轉(zhuǎn)。在光伏電池組件向東偏轉(zhuǎn)的過程中，再次按下向東按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時，向東按鈕的指

18、示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉(zhuǎn)運動。光伏電池組件向東偏轉(zhuǎn)處于限位位置時，向東按鈕的指示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉(zhuǎn)運動。如果按下向西按鈕，向西按鈕的指示燈亮，光伏電池組件向西偏轉(zhuǎn)。在光伏電池組件向西偏轉(zhuǎn)的過程中，再次按下向西按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時，向西按鈕的指示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉(zhuǎn)運動。光伏電池組件向西偏轉(zhuǎn)處于限位位置時，向西按鈕的指示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉(zhuǎn)運動。光伏電池組件向東偏轉(zhuǎn)和向西偏轉(zhuǎn)在程序上采取互鎖關(guān)系。向北按鈕和向南按鈕的作用與向東按鈕和向西按鈕的功能相同，光伏電池組件向北偏轉(zhuǎn)和向南偏轉(zhuǎn)在程序上采取互鎖關(guān)系。 （3）S7-200 CPU226PLC處在手動

19、控制狀態(tài)時，按下燈1按鈕或燈2按鈕，燈1按鈕或燈2按鈕的指示燈亮，燈1或燈2亮。再次按下燈1按鈕或燈2按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時，燈1按鈕指示燈或燈2按鈕指示燈熄滅，燈1或燈2熄滅。 （4）S7-200 CPU226PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下東西按鈕，東西按鈕指示燈亮，擺桿由東向西方向移動。在擺桿由東向西方向移動的過程中，再次按下東西按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時，東西按鈕的指示燈熄滅，擺桿停止運動。擺桿由東向西方向移動經(jīng)過垂直位置到達(dá)限位位置時（也可能不經(jīng)過垂直位置而到達(dá)限位位置），東西按鈕的指示燈熄滅，擺桿停止移動。如果按下西東按鈕，西東按鈕的指示燈亮，擺桿由西向東方向移動

20、。在擺桿由西向東方向移動的過程中，再次按下西東按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時，西東按鈕指示燈熄滅，擺桿停止運動。擺桿由西向東方向移動經(jīng)過垂直位置到達(dá)限位位置時（也可能不經(jīng)過垂直位置而到達(dá)限位位置），西東按鈕的指示燈熄滅，擺桿停止移動。擺桿由東向西方向運動和由西向東方向運動在程序上采取互鎖關(guān)系。（5）S7-200 CPU226PLC處在自動控制狀態(tài)，按下啟動按鈕，燈1和燈2亮，擺桿向東移動，光伏電池組件進(jìn)行對光跟蹤。擺桿向東移動經(jīng)過垂直位置到達(dá)限位位置時（也可能不經(jīng)過垂直位置而到達(dá)限位位置）停止移動。當(dāng)光伏電池組件跟蹤結(jié)束時，擺桿由東向西方向移動，光伏電池組件又進(jìn)行對光跟蹤。擺桿向西移動經(jīng)過

21、垂直位置到達(dá)限位位置時停止移動，當(dāng)光伏電池組件跟蹤結(jié)束時，擺桿由西向東方向移動，光伏電池組件再次進(jìn)行對光跟蹤。擺桿到達(dá)垂直接近開關(guān)位置時停止移動，光伏電池組件對光跟蹤結(jié)束時，燈1和燈2熄滅，自動程序結(jié)束。光伏電池組件處于對光跟蹤的過程中，按下停止按鈕或按下急停按鈕時，自動程序結(jié)束。7光伏電池組件的輸出特性測試將光伏供電控制單元的選擇開關(guān)撥向手動控制狀態(tài)，調(diào)節(jié)光伏供電裝置的擺桿處于垂直狀態(tài)，調(diào)節(jié)光伏電池組件正對著燈1或燈2。要求：（1）調(diào)節(jié)光伏供電系統(tǒng)的可調(diào)變阻器，阻值從0逐漸變化到1000。依次記錄燈1和燈2不亮?xí)r光伏電池組件輸出所對應(yīng)的電壓測量值和電流測量值，填寫在表5中，每次記錄的對應(yīng)的電

22、壓值和電流值為一組，記錄12組。（2）調(diào)節(jié)光伏供電系統(tǒng)的可調(diào)變阻器，阻值從0逐漸變化到1000。依次記錄點亮燈1時光伏電池組件輸出對應(yīng)的電壓測量值和電流測量值，填寫在表6中，每次記錄的對應(yīng)的電壓值和電流值為一組，記錄12組。（3）調(diào)節(jié)光伏供電系統(tǒng)的可調(diào)變阻器，阻值從0逐漸變化到1000。依次記錄同時點亮燈1和燈2時光伏電池組件輸出對應(yīng)的電壓測量值和電流測量值，填寫在表7中，每次記錄的對應(yīng)的電壓值和電流值為一組，記錄12組。表5 燈1和燈2不亮?xí)r的光伏電池組件輸出電壓和輸出電流的測量值組號電壓U/V電流I/A組號電壓U/V電流I/A172839410511612表6 點亮燈1時的光伏電池組件輸出

23、電壓和輸出電流的測量值組號電壓U/V電流I/A組號電壓U/V電流I/A172839410511612表7 同時點亮燈1和燈2時的光伏電池組件輸出電壓和輸出電流測量值組號電壓U/V電流I/A組號電壓U/V電流I/A1728394105116128繪制光伏電池組件的輸出功率曲線要求：根據(jù)表5、表6和表7中記錄的電壓測量值和電流測量值，在圖5的光伏電池組件輸出特性曲線圖上繪制3條光伏電池組件的輸出功率曲線，并標(biāo)明坐標(biāo)的參數(shù)單位和計量單位。圖5 光伏電池組件輸出功率曲線9簡述問題在某光照度下，KNT-WP01型風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)中的可調(diào)變阻器獲取了光伏電池組件的最大輸出功率，如果光照度適當(dāng)增強，要求

24、可調(diào)變阻器仍然獲取光伏電池組件的最大輸出功率，那么如何調(diào)整可調(diào)變阻器的阻值？并說明理由。10設(shè)計光伏路燈系統(tǒng)（1）30W光伏路燈系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計條件：路燈功率30W，路燈工作電壓12V，每天工作時間6h，保證連續(xù)7個陰雨天能正常工作。光伏電池安裝地區(qū)峰值日照時數(shù)為3.5h。光伏電池組件工作電壓為18V，光伏電池組件綜合損失系數(shù)為1.05，蓄電池充電效率為0.85。（可以適當(dāng)補充設(shè)計條件，但不能更改現(xiàn)有的設(shè)計條件）。（2）畫出光伏路燈系統(tǒng)框圖。11正確地設(shè)置直流電壓表和直流電流表的參數(shù)任務(wù)三：風(fēng)力供電裝置1葉片、輪轂、尾舵的安裝。要求：將葉片、導(dǎo)流罩、尾舵正確地安裝在風(fēng)力發(fā)電機上，緊固件不松動。2

25、測速儀的安裝要求：將測速儀安裝在測速儀支架上，緊固件不松動。3接插座CON10的接線比賽工位提供了連接偏航機械傳動機構(gòu)部位和CON10 XP側(cè)的電纜線和接插座。要求：（1）完成接插座CON10的XP側(cè)的接線，可靠無松動。（2）電纜線與側(cè)風(fēng)偏航機械傳動機構(gòu)部位的直流電動機、側(cè)風(fēng)偏航傳感器的接線焊接可靠。任務(wù)四：風(fēng)力供電系統(tǒng)1西門子S7-200 CPU224PLC的配置要求：西門子S7-200 CPU224PLC的輸入輸出配置如表8所示。表8 S7-200 CPU224PLC的輸入輸出配置表序號輸入輸出配置序號輸入輸出配置1I0.0側(cè)風(fēng)偏航初始位開關(guān)15Q0.0逆時按鈕指示燈2I0.1側(cè)風(fēng)偏航45

26、到位開關(guān)16Q0.1側(cè)風(fēng)偏航按鈕指示燈3I0.2側(cè)風(fēng)偏航90到位開關(guān)17Q0.2恢復(fù)按鈕指示燈4I0.3風(fēng)場機構(gòu)順時到位開關(guān)18Q0.3啟動按鈕指示燈5I0.4風(fēng)場機構(gòu)逆時到位開關(guān)19Q0.4停止按鈕指示燈6I0.5旋轉(zhuǎn)開關(guān)自動擋20Q0.5順時按鈕指示燈7I0.6啟動按鈕21Q0.6繼電器KA9線圈8I0.7急停按鈕22Q0.7繼電器KA10線圈9I1.0順時按鈕23Q1.0繼電器KA11線圈10I1.1逆時按鈕24Q1.1繼電器KA12線圈11I1.2側(cè)風(fēng)偏航按鈕251M0V12I1.3恢復(fù)按鈕262M0V13I1.4停止按鈕271L+24V14I1.5風(fēng)速檢測信號282L+24V2西門子

27、S7-200 CPU224PLC的布線與接線要求：根據(jù)表8西門子S7-200 CPU224PLC的配置，完成西門子S7-200 CPU224PLC的布線與接線，接線的線徑和顏色要求見表9。賽場工位提供了設(shè)備出廠時的線標(biāo)套管，接線的線標(biāo)套管號碼與表9要求一致。在進(jìn)行西門子S7-200 CPU224PLC的布線與接線時，不改變風(fēng)力供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕的功能。表9 S7-200 CPU224PLC接線的線徑和顏色要求序號起始端結(jié)束端線型序號起始端結(jié)束端線型1L1接線排L0.75mm2紅色17I1.0略0.3mm2藍(lán)色2N接線排N0.75mm2黑色18I1.1略0.3mm2藍(lán)色3GND接

28、線排PE0.75mm2黃綠色19I1.2略0.3mm2藍(lán)色41M略0.3mm2白色20I1.3略0.3mm2藍(lán)色52M略0.3mm2白色21I1.4略0.3mm2藍(lán)色61L略0.3mm2紅色22I1.5略0.3mm2藍(lán)色72L略0.3mm2紅色23Q0.0略0.3mm2藍(lán)色83L略0.3mm2紅色24Q0.1略0.3mm2藍(lán)色9I0.0略0.3mm2藍(lán)色25Q0.2略0.3mm2藍(lán)色10I0.1略0.3mm2藍(lán)色26Q0.3略0.3mm2藍(lán)色11I0.2略0.3mm2藍(lán)色27Q0.4略0.3mm2藍(lán)色12I0.3略0.3mm2藍(lán)色28Q0.5略0.3mm2藍(lán)色13I0.4略0.3mm2藍(lán)色29

29、Q0.6略0.3mm2藍(lán)色14I0.5略0.3mm2藍(lán)色30Q0.7略0.3mm2藍(lán)色15I0.6略0.3mm2藍(lán)色31Q1.0略0.3mm2藍(lán)色16I0.7略0.3mm2藍(lán)色32Q1.1略0.3mm2藍(lán)色3風(fēng)力供電控制單元的安裝、布線與接線要求：（1）將風(fēng)力供電控制單元安裝在風(fēng)力供電系統(tǒng)的網(wǎng)孔架上，緊固件不松動。（2）完成風(fēng)力供電控制單元的布線與接線。風(fēng)力供電控制單元與DC24V電源有關(guān)的接線線徑、顏色、線標(biāo)套管的要求見表10。表10 風(fēng)力供電控制單元與DC24V電源有關(guān)的接線的線徑和顏色要求序號起始端結(jié)束端線型1DT12.1略0.3mm2紅色2DT12.10略0.3mm2白色4風(fēng)電系統(tǒng)的P

30、LC程序設(shè)計與測試（1）風(fēng)力供電控制單元的選擇開關(guān)有兩個狀態(tài)，選擇開關(guān)撥向手動控制狀態(tài)時，S7-200 CPU224PLC可以進(jìn)行風(fēng)場運動和側(cè)風(fēng)偏航運動的手動控制。選擇開關(guān)撥向自動控制狀態(tài)時，按下啟動按鈕，S7-200 CPU224PLC執(zhí)行自動控制程序。（2）S7-200 CPU224PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下順時按鈕，順時按鈕指示燈亮，風(fēng)場運動機構(gòu)箱順時移動，當(dāng)風(fēng)場運動機構(gòu)箱順時移動到限位開關(guān)時，順時按鈕指示燈熄滅，風(fēng)場運動機構(gòu)箱停止移動。風(fēng)場運動機構(gòu)箱在作順時移動時，再次按下順時按鈕或停止按鈕或急停按鈕時，順時按鈕的指示燈熄滅，風(fēng)場運動機構(gòu)箱停止移動。S7-200 CPU224PLC

31、處在手動控制狀態(tài)時，按下逆時按鈕，逆時按鈕指示燈亮，風(fēng)場運動機構(gòu)箱逆時移動，當(dāng)風(fēng)場運動機構(gòu)箱逆時移動到限位開關(guān)時，逆時按鈕指示燈熄滅，風(fēng)場運動機構(gòu)箱停止移動。風(fēng)場運動機構(gòu)箱在作逆時移動時，再次按下逆時按鈕或停止按鈕或急停按鈕時，逆時按鈕的指示燈熄滅，風(fēng)場運動機構(gòu)箱停止移動。風(fēng)場運動機構(gòu)箱順時運動和逆時運動在程序上采取互鎖關(guān)系。（3）S7-200 CPU224PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下偏航按鈕，偏航按鈕指示燈亮，風(fēng)力發(fā)電機作側(cè)風(fēng)偏航動作，尾翼偏轉(zhuǎn)到45左右的位置，側(cè)風(fēng)偏航結(jié)束，偏航按鈕指示燈熄滅。風(fēng)力發(fā)電機作側(cè)風(fēng)偏航的過程中，再次按下偏航按鈕或停止按鈕或急停按鈕，側(cè)風(fēng)偏航結(jié)束，偏航按鈕指示燈

32、熄滅。側(cè)風(fēng)偏航結(jié)束時，點擊恢復(fù)按鈕，恢復(fù)按鈕指示燈亮，風(fēng)力發(fā)電機撤銷側(cè)風(fēng)偏航，在此過程中，再次按下恢復(fù)按鈕或停止按鈕或急停按鈕，撤銷側(cè)風(fēng)偏航動作停止，恢復(fù)按鈕指示燈熄滅。在撤銷側(cè)風(fēng)偏航的過程中，當(dāng)尾翼回到初始狀態(tài)時，撤銷側(cè)風(fēng)偏航的動作結(jié)束，恢復(fù)按鈕指示燈熄滅。（4）S7-200 CPU224PLC處在自動控制狀態(tài)時，按下啟動按鈕，啟動按鈕指示燈亮，風(fēng)場運動機構(gòu)箱作順時運動，即運動2秒停1秒的間斷運動。變頻器頻率從20Hz上升至50Hz（1秒上升2 Hz），然后從50Hz下降至20Hz（1秒下降2Hz），處于循環(huán)狀態(tài)，軸流風(fēng)機相應(yīng)作變速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)場運動機構(gòu)箱順時移動到限位開關(guān)時，風(fēng)場運動機構(gòu)箱作

33、逆時運動，即運動2秒停1秒的間斷運動，當(dāng)風(fēng)場運動機構(gòu)箱逆時移動到限位開關(guān)時，風(fēng)場運動機構(gòu)箱停止移動，自動運行程序結(jié)束。S7-200 CPU224PLC處在自動控制狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)速超過DSP控制器規(guī)定值時，風(fēng)力發(fā)電機作側(cè)風(fēng)偏航，當(dāng)風(fēng)速低于DSP控制器規(guī)定值時，風(fēng)力發(fā)電機撤銷側(cè)風(fēng)偏航。風(fēng)場運動機構(gòu)箱作順時運動和逆時運動在程序上采取互鎖關(guān)系。任務(wù)五：逆變與負(fù)載系統(tǒng)1示波器的使用要求：利用監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)的界面，設(shè)置逆變器輸出頻率為55Hz、輸出幅度為AC220V、逆變器死區(qū)為2100ns，利用示波器的FFT測量功能測量逆變器的輸出波形。截圖保存在U盤和手提電腦的桌面，文件名：55Hz波形。2變頻器的參數(shù)設(shè)置

34、要求：變頻器從30Hz開始，每1秒上升1Hz，到了40Hz之后每秒1秒下降1Hz，降到30Hz后重復(fù)循環(huán)。3分析請分析圖6逆變電路的DC-DC升壓工作原理。圖6 逆變電路的DC-DC升壓原理圖4正確地設(shè)置交流電壓表和交流電流表的參數(shù)任務(wù)六：監(jiān)控系統(tǒng)1設(shè)計光源跟蹤界面要求：（1）界面中所設(shè)計的各控件名稱與光伏供電系統(tǒng)中的光伏供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕、指示燈的名稱要對應(yīng)、功能要一致。（2）在界面中設(shè)計擺桿限位開關(guān)控件和擺桿限位指示燈控件，要求與實際的擺桿限位開關(guān)功能一致。當(dāng)擺桿到達(dá)限位時，相應(yīng)的擺桿限位指示燈控件亮。（3）在界面中設(shè)計光伏電池組件限位開關(guān)控件和限位指示燈控件，要求與實際的

35、光伏電池組件限位開關(guān)功能一致。當(dāng)光伏電池組件到達(dá)限位時，相應(yīng)的光伏電池組件限位指示燈控件亮。（4）在光源跟蹤界面中設(shè)計一個光伏電池組件輸出功率指示燈控件，在燈1和燈2點亮的情況下，當(dāng)光伏電池組件輸出功率達(dá)到最大輸出功率的90%以上時，該指示燈亮。（5）S7-200 CPU226PLC處在手動控制狀態(tài)時，點擊手動控制控件可以進(jìn)行任務(wù)二第6條第（2）（4）項燈1和燈2工作狀態(tài)、擺桿運動狀態(tài)、光伏電池組件跟蹤的遙測、遙控的手動操作。（遙測是指光源跟蹤界面能夠檢測投射燈、擺桿、光伏電池組件和光伏供電控制單元的工作狀態(tài)；遙控是指通過光源跟蹤界面來控制投射燈、擺桿、光伏電池組件的運動）（6）S7-200

36、CPU226PLC處在自動控制狀態(tài)時，分別點擊自動控制控件和啟動按鈕控件，啟動按鈕指示燈控件點亮、光伏供電控制單元的啟動按鈕指示燈亮，S7-200 CPU226PLC執(zhí)行任務(wù)二第6條第（5）項的自動控制程序。2設(shè)計風(fēng)力供電系統(tǒng)控制界面要求：（1）界面中所設(shè)計的各控件名稱與風(fēng)力供電系統(tǒng)中的風(fēng)力供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕、指示燈的名稱要對應(yīng)、功能要一致。（2）在界面中設(shè)計風(fēng)場機構(gòu)順時和逆時到位的限位開關(guān)控件和指示燈控件，要求與實際的風(fēng)場機構(gòu)順時和逆時到位的限位開關(guān)功能一致。當(dāng)順時或逆時到位的限位開關(guān)被壓下時，相應(yīng)的指示燈控件亮。（3）S7-200 CPU224PLC處在手動控制狀態(tài)時，點擊

37、手動控制控件可以進(jìn)行任務(wù)四第4條第（2）、（3）項風(fēng)場運動機構(gòu)箱運動、側(cè)風(fēng)偏航的遙測、遙控的手動操作。（4）S7-200 CPU224PLC處在自動控制狀態(tài)時，分別點擊自動控制控件和啟動按鈕控件時，啟動按鈕指示燈控件點亮、風(fēng)力供電控制單元的啟動按鈕指示燈亮，S7-200 CPU224PLC執(zhí)行任務(wù)四第6條第（4）項的自動控制程序。3設(shè)計逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面 要求： （1）逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面設(shè)置死區(qū)時間下拉框，下拉框中有300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700、3000共10項數(shù)據(jù)，時間單位：ns。這些數(shù)據(jù)是逆變器死區(qū)時間，供選擇和測量死區(qū)波形使用。（2）逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面設(shè)置調(diào)制比窗，調(diào)制比為0.7-1，分辨率為0.1。例如：選擇調(diào)制比為1時，逆變器輸出電壓幅度為AC220V1=AC220V；選擇調(diào)制比為0.7時，逆變器輸出電壓幅度為AC220V0.7=AC154V。調(diào)制比是供