CN109343448B - 一种用于风机一体化控制系统的编程系统及其编程方法 - Google Patents

一种用于风机一体化控制系统的编程系统及其编程方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于风机一体化控制系统的编程系统及其编程方法，属于风机控制领域，编程系统包括算法模块、逻辑模块、SAMA通用模块和SAMA专用模块；SAMA通用模块包括相对应的通用SAMA图；算法模块中包括相对应的通用逻辑程序；通用SAMA图通过逻辑模块的调用与相应的通用逻辑程序相链接；SAMA专用模块相对应的专用SAMA图；算法模块中包括相对应的专用逻辑程序；专用SAMA图通过逻辑模块的调用与相应的专用逻辑程序相链接。本发明将SAMA图应用于PLC编程，使得编程的门槛变低，能够大大减少开发周期和加快开发速度，将有较高技能的工程师从繁琐的工作中解脱出来,同时实现工艺逻辑保密与调试双重便利性。

Description

一种用于风机一体化控制系统的编程系统及其编程方法
技术领域
本发明涉及风机控制领域，特别是涉及一种用于风机一体化控制系统的编程系统及其编程方法。
背景技术
风能是一种可再生，无污染的绿色能源，对风能的开发利用可以解决对于常规能源和供电系统的短缺，以及大量使用常规能源所造成的环境问题，具有非常重要的意义。
一直以来，在风电控制系统领域，长期困扰着研发人员的问题之一就是基于产品成本和供货商产能的考虑，需要研发人员将一套主控程序应用于不同的厂家的PLC控制器上，而现在面临的困境是：不同厂家的PLC控制系统的组态方式常用如下几种:梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等,尽管所有的PLC程序符合IEC61131标准,但不同的厂家，使用的编程软件环境不一样，对编程人员的素质要求较高，不利于软件的推广，而且，每位工程师的习惯不同，编写程序的习惯不同，就造成了逻辑非标准化的问题，随着PLC程序的升级，逻辑越来越复杂，这使得维护一个大型的程序需要一个高级资深的工程人员花费大量的时间来完成，造成人力成本上的极大浪费。
现有常用的PLC编程有：1)梯形图：结构简单，实现复杂算法困难；2)C语言：逻辑复杂，可实现困难算法，但不好维护升级。
目前主控程序编写存在以下几个问题：(1)控制变量多且复杂。(2)编程软件晦涩难懂学习成本高。(3)程序代码升级维护困难。(4)算法需要重复编写修改适配和调用
Sama图是美国制造等协会(Scientific Apparatus Makers Association)制定的一种工程组态图。Sama图能清楚表示系统功能，反应控制系统的全部控制功能和信号处理功能，能够反应设计者的设计思想，它使用各种图符如：加、减、乘、除、微分、积分、或门、与门、无扰切换、有扰切换、RS触发器、最大值、最小值、取中间值、三取一、上限幅、下限幅等，将控制系统要进行何种运算处理、受何种控制、受何种制约等表达出来，使有关的工程技术人员一看就明白。
因此，提供一种使编程门槛变低、减少开发周期的编程方法显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够使编程门槛变低、减少开发周期的用于风机一体化控制系统的编程系统及其编程方法。
本发明还提供一种用于风机一体化控制系统的编程系统。
本发明再提供一种使用上述编程系统的用于风机一体化控制系统的编程方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种用于风机一体化控制系统的编程系统，所述控制系统的主控程序包括若干按功能划分的逻辑块，一部分逻辑块为所有电厂通用的逻辑块，另一部分逻辑块为风电厂专用的逻辑块，所述编程系统包括算法模块、逻辑模块、SAMA通用模块和SAMA专用模块；
所述SAMA通用模块包括与所述电厂通用的逻辑块相对应的通用SAMA图；所述算法模块中包括与所述电厂通用的逻辑块相对应的通用逻辑程序；所述逻辑模块包括用于调用相应的通用逻辑程序的调用逻辑，所述通用SAMA图通过所述逻辑模块的调用与相应的通用逻辑程序相链接；
所述SAMA专用模块包括与所述风电厂专用的逻辑块相对应的专用SAMA图；所述算法模块中还包括与所述风电厂专用的逻辑块相对应的专用逻辑程序；所述逻辑模块还包括用于调用相应的专用逻辑程序的调用逻辑，所述专用SAMA图通过所述逻辑模块的调用与相应的专用逻辑程序相链接。
进一步地，电厂通用的逻辑块为状态机逻辑块、偏航逻辑块、传动链逻辑块和外围设备逻辑块；风电厂专用的逻辑块为变频器逻辑块和变桨逻辑块；
编程系统中的所述SAMA通用模块包括的通用SAMA图分为状态机SAMA图、偏航SAMA图、传动链SAMA图和外围设备SAMA图；相应的，所述算法模块中包括与分类的通用SAMA图相对应的逻辑程序，具体包括状态机函数块、偏航函数块、传动链函数块和外围设备函数块，所有函数块中都含有相对应的PLC程序；相应的，所述逻辑模块中包括状态机逻辑、偏航逻辑、传动链逻辑和外围设备逻辑，用于为相应的通用SAMA图调用相应的逻辑程序；
编程系统中的所述SAMA专用模块包括的专用SAMA图为变频器SAMA图和变桨SAMA图；相应的，所述算法模块中还包括与变桨SAMA图相对应的逻辑程序，具体包括变频器函数块和变桨函数块，所有函数块中都含有相对应的PLC程序；相应的，逻辑模块中还包括变频器逻辑和变桨逻辑，用于为相应的专用SAMA图调用相应的逻辑程序。
进一步地，所述算法模块内包括转矩控制算法和桨距角算法，所述转矩控制算法作为通用逻辑程序的算法，所述桨距角算法作为专用逻辑程序的算法。
进一步地，将模拟量算法也链接到相应的SAMA图，所述模拟量算法包括三选一逻辑算法、二选一逻辑算法、RS触发器保持算法和/或风速风向修正处理算法。用这样的模拟算法链接到SAMA图可以直接调用SAMA图逻辑。
另一方面，提供一种用于风机一体化控制系统的编程方法，所述编程方法通过所述的用于风机一体化控制系统的编程系统进行编程，包括如下步骤：在编程系统中选择需要编程的相应功能的逻辑块对应的SAMA图，通过拖拽到相应的风机控制系统中，则与其对应的逻辑程序也会一起到相应的控制系统中，即通过拖拽需要编程的相应的SAMA图就可以完成编程。
进一步地，用来拖拽的SAMA图有：SAMA通用模块中的状态机SAMA图、偏航SAMA图、传动链SAMA图和外围设备SAMA图，以及SAMA专用模块中的变频器SAMA图和变桨SAMA图。
进一步地，通过选择编辑相应的SAMA图用来编辑其对应的逻辑程序。
进一步地，在编程系统中用模拟量SAMA图调用模拟量算法。
由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明将SAMA图应用于PLC编程，使得编程的门槛变低，能够大大减少开发周期和加快开发速度，将有较高技能的工程师从繁琐的工作中解脱出来从而从事更高一级的工作,同时实现工艺逻辑保密与调试的双重便利性；
(2)本发明涉及一种基于SAMA图的逻辑控制方案，将PLC的复杂逻辑封装为SAMA图的逻辑功能块，通过SAMA图封装编程程序，可以直接调用编辑或修改，避免程序的重复编写，有效缩短编程时间，提高编程效率，使用方便，具有很大的易用性；本发明也将模拟法算法用SAMA图逻辑功能块封装，避免程序的重复编写；
(3)本发明的SAMA图显示模块可以分为SAMA通用模块和SAMA专用模块，SAMA通用模块包括的SAMA图及其对应的功能逻辑块为发电厂通用的功能逻辑块，SAMA专用模块为风电机电厂专用的功能逻辑块，分开处理更加方便。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的编程软件中的关系图；
图2是本发明的编程软件中主控程序相应功能的SAMA图所对应的需要逻辑模块调用的调用逻辑关系图；
图3是本发明的逻辑模块的调用逻辑调用相应的逻辑程序的关系图；
图4是本发明的算法模块中算法的对应关系图。
具体实施方式
本发明提供一种用于风机一体化控制系统的编程系统的实施例，如图1至图4所示，控制系统的主控程序包括若干按功能划分的逻辑块，一部分逻辑块为所有电厂通用的逻辑块，另一部分逻辑块为风电厂专用的逻辑块，编程系统包括算法模块、逻辑模块、SAMA通用模块和SAMA专用模块；
SAMA通用模块包括与电厂通用的逻辑块相对应的通用SAMA图；算法模块中包括与电厂通用的逻辑块相对应的通用逻辑程序；逻辑模块包括用于调用相应的通用逻辑程序的调用逻辑，通用SAMA图通过逻辑模块的调用与相应的通用逻辑程序相链接；
SAMA专用模块包括与风电厂专用的逻辑块相对应的专用SAMA图；算法模块中还包括与风电厂专用的逻辑块相对应的专用逻辑程序；逻辑模块还包括用于调用相应的专用逻辑程序的调用逻辑，专用SAMA图通过逻辑模块的调用与相应的专用逻辑程序相链接。
本发明在使用时，通过选择相应功能的逻辑块对应的SAMA图，将其拖入需要编程的控制系统中，则通过逻辑模块调用算法模块内的相应逻辑程序一起进入新的控制系统中，从而完成编程。本发明将SAMA图应用于PLC编程，使得编程的门槛变低，能够大大减少开发周期和加快开发速度，将有较高技能的工程师从从繁琐的工作中解脱出来从而从事更高一级的工作,同时实现工艺逻辑保密与调试的双重便利性。
进一步地，如图2、图3所示，电厂通用的逻辑块为状态机逻辑块、偏航逻辑块、传动链逻辑块和外围设备逻辑块；风电厂专用的逻辑块为变频器逻辑块和变桨逻辑块；
编程系统中的SAMA通用模块包括的通用SAMA图分为状态机SAMA图、偏航SAMA图、传动链SAMA图和外围设备SAMA图；相应的，算法模块中包括与通用SAMA图相对应的逻辑程序，具体包括状态机函数块、偏航函数块、传动链函数块和外围设备函数块，所有函数块中都含有相对应的PLC程序；相应的，逻辑模块中包括状态机逻辑、偏航逻辑、传动链逻辑和外围设备逻辑，用于为相应的通用SAMA图调用相应的逻辑程序；
编程系统中的SAMA专用模块包括的专用SAMA图为变频器SAMA图和变桨SAMA图；相应的，算法模块中还包括与专用SAMA图相对应的逻辑程序，具体包括变频器函数块和变桨函数块，所有函数块中都含有相对应的PLC程序；相应的，逻辑模块中还包括变频器逻辑和变桨逻辑，用于为相应的专用SAMA图调用相应的逻辑程序。
进一步地，算法模块内包括转矩控制算法和桨距角算法，转矩控制算法作为通用逻辑程序的算法，桨距角算法作为专用逻辑程序的算法。
进一步地，将模拟量算法也链接到相应的SAMA图，模拟量算法包括三选一逻辑算法、二选一逻辑算法、RS触发器保持算法和/或风速风向修正处理算法。用这样的模拟算法链接到SAMA图可以直接调用SAMA图逻辑。
本发明在使用时，通过拖拽相应功能的逻辑块对应的SAMA图，将其拖入需要编程的控制系统中，则通过逻辑模块调用算法模块内的相应逻辑程序一起进入新的控制系统中，通过不断拖拽SAMA图就可以完成编程。以需要编程的偏航逻辑块为例，通过拖拽SAMA通用模块中的偏航SAMA图，则偏航逻辑开始调用算法模块中的偏航函数块，偏航函数块所对应的偏航PLC程序也会进入到控制系统中，再继续拖拽状态机SAMA图等其它SAMA图就可以完成编程。
另一方面，提供一种用于风机一体化控制系统的编程方法，编程方法通过上述的用于风机一体化控制系统的编程系统进行编程，包括如下步骤：在编程系统中选择需要编程的相应功能的逻辑块对应的SAMA图，通过拖拽到相应的风机控制系统中，则与其对应的逻辑程序也会一起到相应的控制系统中，即通过拖拽需要编程的相应的SAMA图就可以完成编程。
进一步地，用来拖拽的SAMA图有：SAMA通用模块中的状态机SAMA图、偏航SAMA图、传动链SAMA图和外围设备SAMA图，以及SAMA专用模块中的变频器SAMA图和变桨SAMA图。
进一步地，通过选择编辑相应的SAMA图用来编辑其对应的逻辑程序。
本发明在使用时，在编程系统中选择需要编程的相应功能的逻辑块对应的SAMA图，通过拖拽到相应的风机控制系统中，则与其对应的逻辑程序也会一起到相应的控制系统中，即通过拖拽需要编程的相应的SAMA图就可以完成编程。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于风机一体化控制系统的编程系统，其特征在于，所述控制系统的主控程序包括若干按功能划分的逻辑块，一部分逻辑块为所有电厂通用的逻辑块，另一部分逻辑块为风电厂专用的逻辑块，所述编程系统包括算法模块、逻辑模块、SAMA通用模块和SAMA专用模块；
所述SAMA通用模块包括与所述电厂通用的逻辑块相对应的通用SAMA图；所述算法模块中包括与所述电厂通用的逻辑块相对应的通用逻辑程序；所述逻辑模块包括用于调用相应的通用逻辑程序的调用逻辑，所述通用SAMA图通过所述逻辑模块的调用与相应的通用逻辑程序相链接；
所述SAMA专用模块包括与所述风电厂专用的逻辑块相对应的专用SAMA图；所述算法模块中还包括与所述风电厂专用的逻辑块相对应的专用逻辑程序；所述逻辑模块还包括用于调用相应的专用逻辑程序的调用逻辑，所述专用SAMA图通过所述逻辑模块的调用与相应的专用逻辑程序相链接；
所述算法模块内包括转矩控制算法、桨距角算法和模拟量算法，所述转矩控制算法作为通用逻辑程序的算法，所述桨距角算法作为专用逻辑程序的算法；
将模拟量算法也链接到相应的SAMA图，所述模拟量算法包括三选一逻辑算法、二选一逻辑算法、RS触发器保持算法和/或风速风向修正处理算法。
2.根据权利要求1所述的用于风机一体化控制系统的编程系统，其特征在于，电厂通用的逻辑块为状态机逻辑块、偏航逻辑块、传动链逻辑块和外围设备逻辑块；风电厂专用的逻辑块为变频器逻辑块和变桨逻辑块；
编程系统中的所述SAMA通用模块包括的通用SAMA图分为状态机SAMA图、偏航SAMA图、传动链SAMA图和外围设备SAMA图；相应的，所述算法模块中包括与通用SAMA图相对应的逻辑程序，具体包括状态机函数块、偏航函数块、传动链函数块和外围设备函数块，所有函数块中都含有相对应的PLC程序；相应的，所述逻辑模块中包括状态机逻辑、偏航逻辑、传动链逻辑和外围设备逻辑，用于为相应的通用SAMA图调用相应的逻辑程序；
编程系统中的所述SAMA专用模块包括的专用SAMA图为变频器SAMA图和变桨SAMA图；相应的，所述算法模块中还包括与专用SAMA图相对应的逻辑程序，具体包括变频器函数块和变桨函数块，所有函数块中都含有相对应的PLC程序；相应的，逻辑模块中还包括变频器逻辑和变桨逻辑，用于为相应的专用SAMA图调用相应的逻辑程序。
3.一种用于风机一体化控制系统的编程方法，其特征在于，所述编程方法通过权利要求1或2所述的用于风机一体化控制系统的编程系统进行编程，包括如下步骤：
在编程系统中选择需要编程的相应功能的逻辑块对应的SAMA图，通过拖拽到相应的风机控制系统中，则与其对应的逻辑程序也会一起到相应的控制系统中，即通过拖拽需要编程的相应的SAMA图就可以完成编程。
4.根据权利要求3所述的用于风机一体化控制系统的编程方法，其特征在于，用来拖拽的SAMA图有：SAMA通用模块中的状态机SAMA图、偏航SAMA图、传动链SAMA图和外围设备SAMA图，以及SAMA专用模块中的变频器SAMA图和变桨SAMA图。
5.根据权利要求3或4所述的用于风机一体化控制系统的编程方法，其特征在于，通过选择编辑相应的SAMA图用来编辑其对应的逻辑程序。
6.根据权利要求3或4所述的用于风机一体化控制系统的编程方法，其特征在于，在编程系统中用模拟量SAMA图调用模拟量算法。
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