plc的波浪能发电控制系统的设计(附件)【字数：11797】
摘 要摘 要波浪能是为海洋中的一种可再生能源。因其是清洁能源，对于现阶段能源消耗较大、环境污染严重的状况，波浪能的开发与利用对可持续发展显现出巨大意义。而波浪能发电就是对波浪能开发利用的重要方法之一。本文设计研究了一种浮子式波浪能发电设备的电子控制系统，使用PLC控制整个波浪能发电装置，并用组态王对其进行监测。本文首先介绍了波浪能发电的背景和意义以及国内外发展的情况，然后对整个浮子式波浪能发电系统的组成进行了简单的描述。最后主要介绍了波浪能发电装置的电气控制系统，发电装置的控制系统主要是使用西门子S7-1200来实现控制发电和安全保护的功能，所有的逻辑操作和数据处理都是通过PLC编程实现，因此整套浮子式波浪能发电装置系统的软件重点就是PLC编程。本次设计使用的PLC编程软件是西门子S7-1200，使用梯形图语言进行编辑。同时使用组态王设计了主要包涵了系统主界面、历史曲线界面、实时参数界面等人机互交界面，使数据采集、记录及性能调整功能得以实现，为后续设备设计提供技术依据。关键词波浪能；浮子式发电设备；控制系统；组态王
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.1.1 能源现状 1
1.1.2 开发波能的意义 2
1.2 研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 3
1.2.3波浪能发电装置的分类 3
1.2.4 存在的问题 4
1.3 本文的主要内容 5
第二章 系统结构及组成 6
2.1 机械部分 6
2.2 液压系统 6
2.3 电控系统 7
第三章 PLC部分软件设计 10
3.1 PLC的简介 10
3.2 PLC的选型 10
3.3 PLC组态设备的变量 11
3.4 系统主程序的设计 15
3.5 单动操作 17
3.5.1 更油充压 18
3.5.2 1#6#浮子蓄能提升 19
3.5.3 1#6#浮子电动提升 20
3.5.4 1#6#浮子下降 21
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第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.1.1 能源现状 1
1.1.2 开发波能的意义 2
1.2 研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 3
1.2.3波浪能发电装置的分类 3
1.2.4 存在的问题 4
1.3 本文的主要内容 5
第二章 系统结构及组成 6
2.1 机械部分 6
2.2 液压系统 6
2.3 电控系统 7
第三章 PLC部分软件设计 10
3.1 PLC的简介 10
3.2 PLC的选型 10
3.3 PLC组态设备的变量 11
3.4 系统主程序的设计 15
3.5 单动操作 17
3.5.1 更油充压 18
3.5.2 1#6#浮子蓄能提升 19
3.5.3 1#6#浮子电动提升 20
3.5.4 1#6#浮子下降 21
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3.5.5 1#6#浮子能量采集 23
3.5.6 1#6#浮子自由摆 24
3.5.7 发电机发电 26
3.5.8 应急电动更油 26
3.6 自动操作 27
3.7 调试操作 30
3.8 紧急停止 30
3.9 报警 30
第四章 人机界面设计 32
4.1 人机界面的选型 32
4.2 组态王的功能及特点 32
4.3 组态王的组成 32
4.3.1 图形界面绘制 32
4.3.2 数据变量的定义 33
4.3.3 数据处理 35
结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 能源现状
从第一次工业革命开始，世界经济进入快速发展，能源的消耗量极具增加。经过二次工业革命，三次工业革命，石油，煤炭这些不可再生能源因人类的大量使用已经显得相当的缺乏，而人类的发展无法离开能源，能源是人类发展的物质基础。同样，石油，煤炭也是一种污染型能源，对环境造成了不可挽回的污染。石油煤炭这些可燃性能源燃烧后使空气中、水中的污染物浓度达到或超过了有害程度，会导致生物链发生断裂，物种消失，生态系统遭到破坏；同时也严重影响人类正常的生存和发展，对人和生物造成了极大危害，人类癌症发病率也是在近几年也是迅速增长。
世界的能源环境状况不容乐观，而我国作为发展中国家，现况更是严峻。在改革开放以来，我国经济进入了持续、快速发展模式。正因为如此，对能源的需求，尤其是能源的持续需求，产生了很大的问题。我国总体来讲地大物博，有着丰富的能源资源，据2006年中国统计年鉴的数据，全国主要能源的基础储量为:石油248972.1万吨、天然气28185.4亿立方米、煤炭3326.4亿吨;但若从“人均拥有量”的角度来看,中国却是资源贫瘠国,2006年人均石油储量只有1.9吨,人均天然气储量2168立方米,人均煤炭储量256吨,分别为世界平均值的百分之十一点一、百分之四点三和百分之五十五点四,中国的人均资源储量远远低于世界水平[1]。石油的主要来源还靠进口，对外依赖已经超过百分之五十。而且我国能源分布及其不均匀，经济发展区域多在东南沿海地区，能源利用较多，而我国的能源产地却在西北。虽然有西气东输，但是能源运输压力还是相当的大。在能源使用方面，我国的不合理产业结构注定导致能源利用率低，并且我国长期用煤炭等一次能源，直接导致我国环境污染加剧。为保证可持续发展，合理运用能源，调整工业结构，开发研究新型的清洁能源迫在眉睫！
而占有整个地球百分之七十的海洋，拥有着非常庞大的能量，波浪能是其中的所占比重较大的一种清洁的可再生能源。
1.1.2 开发波能的意义
要提取海洋中的波浪能是很难的，从而可以利用的海洋波浪能能源就仅局限于靠近海岸线的地方。但即使是这样，在条件比较好的沿海区的波浪能资源贮量大概也超过2TW，比如我国的浙江、福建、广东和台湾沿海地带就是波能丰富的地区；据估计全世界可开发利用的波浪能达2.5TW；我国沿海有效波高约为2～3m、周期为9s的波列，波浪功率可达17～39kw/m，渤海湾更高达42kw/m [2]。而恰好我国的海洋能主要分布在需要大量能源来发展经济的东南地区，具有非常大的开发价值。海洋波浪能主要运用于发电，很关键的一方面在于发电时，无污染、没有消耗、不需要运输，对波浪能的开发利用符合我国的科学发展观。
大家都明白，开发研究新型清洁能源已经迫在眉睫了，而波浪能作为海洋中能源最为丰富的一种，对波浪能的开发利用显得极为有必要。同时波浪能已经具有比较完善的开发利用技术，也正向着商业化发展，改善工业结构。
波浪能是由于水表温度与空气温度纯在差异，热量使得海面空气上升，形成风，风推动着海水便形成了风浪，也就是波浪。波浪中蕴含的动能便是我们可以利用来发电的清洁能源。可以看出来，在海里，有风的地方就有浪，有浪就具有丰富海洋波浪能，而风不止则浪不停，具有周期性，在大海里到处都会存在。与煤炭石油这些不同的是，波浪能无论是在使用前，使用中，或者是使用后，它都不会留下残渣，造成污染。同时波浪能是一种机械能，用一些很普通的设备就能得以利用。
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