一種plc與伺服驅動器一體化變槳控制器的制造方法
【專利摘要】一種PLC與伺服驅動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系統和伺服驅動器，所述板式PLC系統和伺服驅動器均設置在控制器殼體內部，其中，板式PLC系統通過板槽安裝在控制器殼體內部的上側，所述伺服驅動器安裝在控制器殼體的下側；所述板式PLC系統通過接口與伺服驅動器相連。本實用新型減少了變槳內部中間環節，簡化了內部結構，進而配合風機主控實現電控一體化、國產化的目標。
【專利說明】
一種PLG與伺服驅動器一體化變楽控制器
技術領域
[0001]本實用新型屬于風力發電技術領域，具體涉及一種應用于風力發電站變槳控制系統的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器。【背景技術】
[0002]變槳不僅是風機功率控制部件，也是實現風機空氣動力剎車安全部件。變槳運動控制器是變槳控制柜內核心控制器件，直接關系到風機安全。近幾年我國風電行業發展迅猛，開始從粗放式數量擴張向提高質量、降低全壽命周期風電成本的方向轉變。然而對國外品牌PLC的依賴限制了風電企業產品靈活生產能力和對設備安全可靠性的自主控制能力， 不能有效降低設備生產成本與發電成本。此外，傳統PLC為模塊式與10模塊組合使用，變槳控制系統應用所需10模塊較多導致體積較大;PLC系統通過外接線與伺服驅動器連接，對變槳軸箱的結構設計約束性較高，模塊固定與通信設計方案較為局限。【實用新型內容】
[0003]為了克服目前風電變槳控制系統自主化發展的瓶頸，本實用新型提出一種多通信方式兼容的、一體化緊湊架構的變槳控制器，該控制器內集成全功能的板式PLC系統與伺服驅動器，通過縮小PCB板面積和優化腔內結構，有效減小變槳控制器體積。
[0004]為實現上述目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種PLC與伺服驅動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系統和伺服驅動器，其特征在于:
[0006]所述板式PLC系統和伺服驅動器均設置在控制器殼體內部，其中，板式PLC系統通過板槽安裝在控制器殼體內部的上側，所述伺服驅動器安裝在控制器殼體的下側；
[0007]所述板式PLC系統通過接口與伺服驅動器相連。
[0008]本實用新型進一步包括以下優選方案:
[0009]所述板式PLC系統包括CPU模塊和10模塊，所述CPU模塊設置在CPU模塊PCB板上，所述10模塊設置在10模塊PCB板，兩PCB板通過板槽平行固定于控制器殼體內部上側；
[0010]所述伺服驅動器與兩PCB板垂直相對的放置在殼體內部下側。[〇〇11]所述板式PLC系統的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電源接口、雙以太網接口以及雙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，所述雙以太網口通過網線與上位機相連，所述Canopen從站接口與伺服驅動器相連；所述電源接口、雙以太網接口、 Canopen從站接口的出線方向均垂直于電路板。[〇〇15]10模塊PCB板上部設計有兩排26位端子，在板頂角位置設置Canopen主站DB9接口，在10模塊PCB板上還設置了 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動器相連;所述SPI走線端子通過插針連接CPU板。[〇〇17]10模塊PCB板板設計高速同步10通信口，包括有源24V數字量輸入、有源24V數字量輸出、RTD模擬量輸入、SSI模擬量輸入。
[0018]板槽位于控制器殼體內部上側垂直固定;控制器殼體頂蓋上設置12位過墻端子， 所述12位過墻端子連接所述伺服驅動器的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留伺服驅動器接線過孔、PLC接線過墻端子孔、多個銅柱固定孔及接地螺母；
[0020]多個銅柱通過對應的銅柱固定孔內通伺服驅動器接線，以通電及固定控制器殼體;銅柱外側采用尼龍;多個銅柱分兩層錯開布置;接地螺母與大地連接。
[0021]所述伺服驅動器為AC2伺服驅動器，運行電壓為24V、36V、48V、72V、80V。[〇〇22]本實用新型的有益效果是:調整傳統變槳內部PLC加變頻驅動變槳控制架構，以基于嵌入式ARM平臺的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器取代獨立變槳PLC的設計，減少變槳內部中間環節，簡化內部結構，實現變槳內部控制與驅動的融合，進而配合風機主控實現電控一體化、國產化的目標，對風電產業持續健康發展具有重要意義。【附圖說明】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[〇〇24]圖1是本實用新型板式PLC系統的CPU模塊PCB板接口結構圖；[〇〇25]圖2是本實用新型板式PLC系統的10模塊PCB板接口結構圖；[〇〇26]圖3是本實用新型PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器結構示意圖；
[0027]圖4是本實用新型控制器殼體頂板外觀結構示意圖。[〇〇28]附圖標記包括，[〇〇29]1-電源接口，2-雙以太網接口，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伺服驅動器，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伺服驅動器接線過孔。【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型的技術方案作詳細說明。應該強調的是下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。
[0031]在圖1中，本實用新型腔內的PLC板式系統CPU板頂端設計從左至右依次為電源接口 1、雙以太網接口 2以及雙Canopen從站接口 3，板子尺寸設計為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；所述雙以太網口通過網線與上位機相連;所述電源接口、雙以太網接口、Canopen從站接口的出線方向均朝垂直于電路板，穿過機殼側壁(長寬為155mm*230mm的側壁)與外部通信，冗余的接口設計增強了數據通信可靠性。 [〇〇32]圖2是本實用新型腔內所集成板式PLC系統的10板結構圖，板上設計有兩排26位端子5，板頂角位置設計為Canopen主站DB9接口 4，并設計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伺服驅動器相連;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是本實用新型的PLC與伺服驅動器一體化控制器殼體內結構設計圖，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朝向機殼內的 AC2伺服驅動器9所在方向，實現PLC與伺服驅動器間信號傳輸，機殼對應位置不開口。所述 12位端子10固定于機殼頂蓋上，用于外接AC2信號，所述26位端子5出線方向平行與電路板， 穿過機殼頂蓋(長寬為230mm*280mm的頂蓋)；所述AC2伺服驅動器運行電壓24V、36V、48V、 72/80V，空載300毫秒可達額定轉速。26位端子是PLC的10端子，12位端子是AC2的10端子。
[0034]圖4為本實用新型控制器殼體頂板外觀結構示意圖。本實用新型殼體近長方體，頂板預留孔結構為AC2伺服驅動器接線過孔16、PLC接線過墻端子孔15、銅柱12固定孔及接地螺母13。銅柱內通伺服驅動器接線，具有通電及固定殼體雙重作用;銅柱外側采用尼龍11達到絕緣屏蔽作用;殼體設計兩層銅柱的位置相互錯開，方便一次性安裝;接地螺母13與大地連接，增強控制器抗干擾性及安全性;控制器外殼14采用灰色外觀，內含金屬粉末的小尺寸塑殼封裝，通信接口分布于頂部與側面，達到良好抗振性能和防電磁干擾性。
[0035]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。[〇〇36]
【申請人】結合說明書附圖對本發明的實施例做了詳細的說明與描述，但是本領域技術人員應該理解，以上實施例僅為本發明的優選實施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發明精神，而并非對本發明保護范圍的限制，相反，任何基于本發明的發明精神所作的任何改進或修飾都應當落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種PLC與伺服驅動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系統和伺服驅動器，其特征在于:所述板式PLC系統和伺服驅動器均設置在控制器殼體內部，其中，板式PLC系統通過板 槽安裝在控制器殼體內部的上側，所述伺服驅動器安裝在控制器殼體的下側；所述板式PLC系統通過接口與伺服驅動器相連。2.根據權利要求1所述的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器，其特征在于:所述板式PLC系統包括CPU模塊和10模塊，所述CPU模塊設置在CPU模塊PCB板上，所述10 模塊設置在10模塊PCB板，兩PCB板通過板槽平行固定于控制器殼體內部上側；所述伺服驅動器與兩PCB板垂直相對的放置在殼體內部下側。3.根據權利要求2所述的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器，其特征在于:所述板式PLC系統的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.根據權利要求3所述的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器，其特征在于:所述CRJ模塊PCB板平行設置在10模塊PCB板的上方；所述CPU模塊PCB板從左至右依次為開設電源接口(1)、雙以太網接口(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，所述雙以太網口通過網線與上 位機相連，所述Canopen從站接口與伺服驅動器相連；所述電源接口、雙以太網接口、 Canopen從站接口的出線方向均垂直于電路板。5.根據權利要求4所述的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器，其特征在于:10模塊PCB板上部設計有兩排26位端子(5)，在板頂角位置設置Canopen主站DB9接口 (4)，在10模塊PCB板上還設置了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動器相連;所述SPI走線端子通過插針 連接CPU板。6.根據權利要求5所述的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器，其特征在于:10模塊PCB板設置高速同步10通信口，包括有源24V數字量輸入、有源24V數字量輸出、 RTD模擬量輸入、SSI模擬量輸入。7.根據權利要求1所述的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器，其特征在于:板槽位于 控制器殼體內部上側垂直固定;控制器殼體頂蓋上設置12位過墻端子(10)，所述12位過墻 端子(10)連接所述伺服驅動器的10端口。8.根據權利要求7所述的PLC與伺服驅動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留伺服驅動器接線過孔(16)、PLC 接線過墻端子孔(15 )、多個銅柱固定孔及接地螺母(13);多個銅柱(12)通過對應的銅柱固定孔內通伺服驅動器接線，以通電及固定控制器殼 體;銅柱(12)外側采用尼龍(11);多個銅柱(12)分兩層錯開布置;接地螺母(13)與大地連 接。9.根據權利要求1所述的PLC與伺服驅動器一體化變槳控制器，其特征在于:所述伺服驅動器為AC2伺服驅動器，運行電壓為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
【發明人】陳熙, 李鵬, 許萬甦, 仇曉偉, 趙尊全, 馬紅星, 李志強
【申請人】北京華電天仁電力控制技術有限公司