風光互補發(fā)電系統(tǒng)安裝與調試模擬試題13

1、風光互補發(fā)電系統(tǒng)安裝與調試模擬競賽任務書A卷工 位 號: 比賽時間: 2012年6月20日選手須知：（1）任務書共18頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，進行任務書的更換。（2）競賽現(xiàn)場提供風光互補發(fā)電系統(tǒng)實訓教程。（3）參賽團隊應在6小時內完成任務書規(guī)定內容。選手在競賽過程中根據(jù)任務書要求，將各系統(tǒng)的運行記錄或程序文件存儲到D盤目錄及文件夾下，未存儲到指定位置的運行記錄或程序文件不予給分。（4）選手提交的試卷不得寫上姓名或與身份有關的信息，否則成績無效。（5）選手認定器件有故障可提出更換，器件經測定完好屬選手誤判時，每次扣5分。（6）比賽過程中由于參賽選手人為原因造成的器

2、件損壞，不予更換。比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，比賽成績作為零分。（7）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，裁判長按照規(guī)定扣減相應分數(shù)。情節(jié)嚴重的取消競賽資格，競賽成績記為零分。一、競賽設備及工藝過程描述賽項設備以“KNT-WP01風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)”為載體，該設備由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風力供電裝置、風力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)組成，如圖1所示。（a） （b） （c） （d） （e） （f）圖1 KNT-WP01風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)（a）光伏供電裝置（b）風力供電裝置（c）光伏供電系統(tǒng)（d）風力供電系統(tǒng)（e）逆

3、變與負載系統(tǒng)（f）監(jiān)控系統(tǒng)二、工作任務任務一：光伏供電裝置（10分）1器件安裝如圖2所示，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已在圖中標明。除了光伏電池組件、投射燈、擺桿支架和光線傳感器之外，其他部件和設備已安裝完成。圖2 光伏供電裝置要求：將4塊光伏電池組件、2盞投射燈、擺桿支架和光線傳感器正確地安裝在光伏供電裝置上，緊固件不松動。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）。2. 布線與接線（1）將2盞投射燈的引線正確地連接在燈座上。（2）將4塊光伏電池組件組成并聯(lián)，焊接連接線，并用膠帶纏繞包扎。任務二：光伏供電系統(tǒng)（36分）1

4、器件安裝除了光伏供電控制單元外，其他部件和設備已安裝完成。要求：將光伏供電控制單元安裝在光伏供電系統(tǒng)的網孔板上。2布線與接線光伏供電系統(tǒng)的光伏供電控制單元沒有接線、西門子S7-200 CPU226PLC接線拆除（除了AC220V電源線）、繼電器組接線拆除，其他部件和設備已完成接線（走線槽已經安裝好）。要求：（1）完成光伏供電控制單元接線，接線要有合理的線標套管。線標套管號碼從A01至A99排列，線標套管號碼除了同1根導線兩端一致外，不得與其他導線的線標套管號碼重復命名，圖3是線標套管號碼示意圖。圖3 線標套管號碼示意圖在答題紙如表1所示的光伏供電控制單元接線表中標明結束端位置、起始端位置線標套

5、管號碼、結束端位置線標套管號碼、線型和顏色。表1 光伏供電控制單元接線序號起始端位置起始端位置線標套管號碼結束端位置結束端位置線標套管號碼線型、顏色1DT5.12DT5.23DT5.34DT5.45DT5.56DT5.67DT5.78DT5.89DT6.110DT6.211DT6.312DT6.413DT6.514DT6.615DT7.116DT7.217DT7.318DT7.419DT7.520DT7.621DT7.722DT7.823DT7.924DT7.10（2）表2是西門子S7-200 CPU226PLC的配置要求，根據(jù)該配置完成西門子S7-200 CPU226PLC的接線，接線要有合

6、理的線標套管，線標套管號碼要求與要求（1）相同。表2 西門子S7-200 CPU226PLC的配置序號輸入輸出配置序號輸入輸出配置1I0.0旋轉開關自動擋23I2.6急停按鈕2I0.1向東按鈕24I2.7未定義3I0.向南按鈕25Q0.0向東按鈕指示燈4I0.3向西按鈕26Q0.1向西按鈕指示燈5I0.4向北按鈕27Q0.2向北按鈕指示燈6I0.5燈1按鈕28Q0.3向南按鈕指示燈7I0.6燈2按鈕29Q0.4燈1按鈕指示燈、KA7線圈8I0.7東西按鈕30Q0.5燈2按鈕指示燈、KA8線圈9I1.0西東按鈕31Q0.6東西按鈕指示燈10I1.1擺桿接近開關垂直限位32Q0.7西東按鈕指示燈1

7、1I1.2光伏組件向東、向西限位開關33Q1.0啟動按鈕指示燈12I1.3光伏組件向北限位開關34Q1.1停止按鈕指示燈13I1.4光伏組件向南限位開關35Q1.2KA1線圈（組件向東）14I1.5光線傳感器（光伏組件）向東信號36Q1.3KA2線圈（組件向西）15I1.6光線傳感器（光伏組件）向西信號37Q1.4KA5線圈（組件向北）16I1.7光線傳感器（光伏組件）向北信號38Q1.5KA6線圈（組件向南）17I2.0光線傳感器（光伏組件）向南信號39Q1.6KA3線圈（擺桿東西）18I2.1擺桿東西向限位開關40Q1.7KA4線圈（擺桿西東）19I2.2擺桿西東向限位開關411M0V20

8、I2.3啟動按鈕422M0V21I2.4停止按鈕431LDC24V22I2.5未定義442LDC24V（3）在答題紙如表3所示的S7-200 CPU226輸入輸出接線表中標明結束端位置、起始端位置線標套管號碼、結束端位置線標套管號碼、線型和顏色。表3 S7-200 CPU226輸入輸出接線序號起始端位置起始端位置線標套管號碼結束端位置結束端位置線標套管號碼線型、顏色11M22M31L42L53L6I0.07I0.18I0.29I0.310I0.411I0.512I0.613I0.714I1.015I1.116I1.217I1.318I1.419I1.520I1.621I1.722I2.023I

9、2.124I2.225I2.326I2.427I2.528I2.629I2.730Q0.031Q0.132Q0.233Q0.334Q0.435Q0.536Q0.637Q0.738Q1.039Q1.140Q1.241Q1.342Q1.443Q1.544Q1.645Q1.73. 光伏電池組件的光源跟蹤調試 根據(jù)光伏供電控制單元的按鈕定義，操作光伏供電控制單元上的相關按鈕，光伏電池組件、投射燈和擺桿作相應的動作。要求：（1）光伏供電控制單元的選擇開關有兩個狀態(tài)，選擇開關撥向左邊時，PLC處在手動控制狀態(tài)，可以進行光伏電池組件跟蹤、燈狀態(tài)、擺桿運動操作。選擇開關撥向右邊時，PLC處在自動控制狀態(tài)，按下

10、啟動按鈕，PLC執(zhí)行自動控制程序。（2）PLC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3秒后停止偏轉運動，向東按鈕的指示燈熄滅。在光伏電池組件向東偏轉的過程中，再次按下向東按鈕或停止按鈕，向東按鈕的指示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉運動。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3秒后停止偏轉運動，向西按鈕的指示燈熄滅。在光伏電池組件向西偏轉的過程中，再次按下向西按鈕或停止按鈕，向西按鈕的指示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉運動。向東按鈕和向西按鈕在程序上采取互鎖關系，太陽能電池有東西限位保護。向北按鈕和向南按鈕的作用與向東按鈕和向西按鈕的作用相同。（3

11、）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下燈1按鈕，燈1按鈕的指示燈亮，投射燈1亮。再次按下燈1按鈕或停止按鈕，燈1按鈕的指示燈熄滅，投射燈1熄滅。PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下燈2按鈕，燈2按鈕的指示燈亮，投射燈2亮。再次按下燈2按鈕或停止按鈕，燈2按鈕的指示燈熄滅，投射燈2熄滅。 （4）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下東西按鈕，東西按鈕的指示燈亮，擺桿由東向西方向連續(xù)移動，投射燈1、2點亮。在擺桿由東向西方向連續(xù)移動的過程中，再次按下東西按鈕或停止按鈕，東西按鈕的指示燈熄滅，擺桿停止運動，投射燈1、2熄滅。若擺桿經過中間限位，需停留5秒，然后繼續(xù)東西運動，擺桿由東向西方向移動處于極限位置時，東西按鈕的

12、指示燈熄滅，投射燈2熄滅，擺桿返回3秒停止移動，投射燈1熄滅。如果按下西東按鈕，西東按鈕的指示燈亮，擺桿由西向東方向連續(xù)移動，投射燈1、2點亮。在擺桿由西向東方向連續(xù)移動的過程中，再次按下西東按鈕或停止按鈕，西東按鈕的指示燈熄滅，擺桿停止運動，投射燈1、2熄滅。若擺桿經過中間限位，需停留5秒，然后繼續(xù)西東運動，擺桿由西向東方向移動處于極限位置時，西東按鈕的指示燈熄滅，投射燈2熄滅，擺桿返回3秒停止移動，投射燈1熄滅。東西按鈕控制和西東按鈕控制在程序上采取互鎖關系。（5）PLC處在自動控制狀態(tài)，按下啟動按鈕，擺桿向東連續(xù)移動，到達擺桿極限位置時停止運動。2秒鐘后，投射燈1點亮，光伏電池組件對光跟

13、蹤，對光跟蹤結束2秒后，擺桿由東向西方向連續(xù)移動，光伏電池組件對光跟蹤，10秒后，擺桿停止運動，投射燈2也點亮，5秒后，擺桿繼續(xù)向西運動，光伏電池組件繼續(xù)對光跟蹤。當擺桿到達中間限位時，擺桿停止運動，光伏電池組件對光跟蹤，對光跟蹤結束5秒后，擺桿繼續(xù)由東向西方向連續(xù)移動，光伏電池組件對光跟蹤，10秒后，擺桿停止，投射燈2熄滅，2秒后，擺桿繼續(xù)向西運動，光伏電池組件繼續(xù)對光跟蹤。當擺桿到達擺桿極限位置時，擺桿停止移動，光伏電池組件對光跟蹤。對正2秒鐘后，擺桿向東連續(xù)移動，10秒后，投影燈2再次點亮，光伏電池組件對光跟蹤，到達垂直接近開關位置時，擺桿停止移動，對光跟蹤結束5秒后，投射燈全部熄滅。2

14、秒鐘后，投射燈2亮5秒熄滅，3秒鐘后，投射燈1亮5秒熄滅，自動控制程序結束。在自動控制狀態(tài)下，當按下停止按鈕或急停按鈕時，投射燈熄滅、擺桿和光伏電池組件停止運動。4. 光伏組件的輸出特性測試將光伏供電控制單元的選擇開關撥向左邊時，PLC處在手動控制狀態(tài)，調節(jié)光伏供電裝置的擺桿處于垂直狀態(tài)，調節(jié)光伏電池組件正對著投射燈。點亮投射燈1，檢測光伏電池組件的輸出特性。要求：（1）調節(jié)光伏供電系統(tǒng)的可調變阻器，阻值從0逐漸變化到1000。記錄對應的電壓、電流值，填寫在答題紙如表4所示的光伏電池組件輸出的電壓、電流值表格中，每次記錄的對應的電壓值和電流值為一組，記錄不少于12組。（2）在答題紙如圖4所示的

15、光伏電池組件輸出特性曲線坐標圖上繪制光伏電池組件輸出特性曲線，并標明坐標的參數(shù)單位和計量單位。表4 光伏電池組件輸出的電壓、電流值組號電壓U/V電流I/A組號電壓U/V電流I/A172839410511612圖4 光伏電池組件輸出特性曲線5. 繪制電路圖在手提計算機中繪制光伏供電主電路電氣原理圖。要求：（1）繪制的光伏供電主電路電氣圖保存在手提計算機的桌面，文件名為：光伏供電主電路。（2）主電路按照工程要求繪制，主電路中的電氣符號要符合國標。6. 蓄電池的模擬充電選擇光伏模擬電壓值和蓄電池的模擬電壓值，用示波器測量充電波形。要求（1）光伏模擬電壓值為13.5V，蓄電池的模擬電壓選擇為15V，用

16、示波器測量充電波形，截圖保存在手提計算機的桌面，文件名為：充電波形A。（2）選擇光伏模擬電壓值為13.5V，蓄電池的模擬電壓選擇為9V，截圖保存在手提計算機的桌面，文件名為：充電波形B。（3）選擇光伏模擬電壓值為18V，蓄電池的電壓選擇為9V，截圖保存在手提計算機的桌面，文件名為：充電波形C。7. 分析題在答題紙上回答下列問題：（1）蓄電池充放電的工作原理？（2）結合所繪制的輸出功率特性曲線，說明太陽能電池的輸出功率與那些因素有關？（3）光伏電池發(fā)電原理？ 任務三：風力供電裝置（5分）1器件安裝如圖5所示。風場運動機構箱運動方向的定義已在圖中標明。除了葉片、輪轂、尾舵、側風偏航機械傳動機構之外

17、，其他部件和設備已安裝完成。 圖5 風力供電裝置要求：將葉片、導流罩、尾舵、側風偏航機械傳動機構正確地安裝在風力發(fā)電機上。2. 布線與接線整理側風偏航機械傳動機構的引線并正確地與接插座連接。任務四：風力供電系統(tǒng)（20分） 1. 器件安裝除了風力供電控制單元外，其他部件和設備已安裝完成。要求：將風力供電控制單元安裝在風力供電系統(tǒng)的網孔板上。2布線與接線風力供電系統(tǒng)的風力供電控制單元沒有接線、西門子S7-200 CPU224PLC接線拆除（除了電源線），其他部件和設備已完成接線（走線槽已經安裝好）。要求：（1）完成風力供電控制單元接線，接線要有合理的線標套管。線標套管號碼從B01至B99排列，線標

18、套管號碼除了同1根導線兩端一致外，不得與其他導線的線標套管號碼重復命名，圖6是線標套管號碼示意圖。圖6 線標套管號碼示意圖在答題紙如表5所示的光伏供電控制單元接線表中標明結束端位置、起始端位置線標套管號碼、結束端位置線標套管號碼、線型和顏色。表5 風力供電控制單元接線序號起始端位置起始端位置線標套管號碼結束端位置結束端位置線標套管號碼線型、顏色1DT12.12DT12.23DT12.34DT12.45DT12.56DT12.67DT12.78DT12.89DT12.910DT12.1011DT13.112DT13.213DT13.314DT13.415DT13.516DT13.6（2）表6是西

19、門子S7-200 CPU224PLC的配置要求，根據(jù)該配置完成西門子S7-200 CPU224PLC的接線，接線要有合理的線標套管，線標套管號碼要求與要求（1）相同。表6 西門子S7-200 CPU224PLC的配置序號輸入輸出配置序號輸入輸出配置1I0.0旋轉開關自動擋15Q0.0逆時按鈕指示燈2I0.1順時按鈕16Q0.1順時按鈕指示燈3I0.2風場機構順時到位開關17Q0.2側風偏航按鈕指示燈4I0.3逆時按鈕18Q0.3恢復按鈕指示燈5I0.4風場機構逆時到位開關19Q0.4啟動按鈕指示燈6I0.5側風偏航初始位開關20Q0.5停止按鈕指示燈7I0.6側風偏航按鈕21Q0.6繼電器KA

20、9線圈8I0.7側風偏航45°到位開關22Q0.7繼電器KA10線圈9I1.0側風偏航90°到位開關23Q1.0繼電器KA11線圈10I1.1風速檢測信號24Q1.1繼電器KA12線圈11I1.2恢復按鈕251M0V12I1.3啟動按鈕262M0V13I1.4停止按鈕271L+24V14I1.5急停按鈕282L+24V在答題紙如表7所示的S7-200 CPU226輸入輸出接線表中標明結束端位置、起始端位置線標套管號碼、結束端位置線標套管號碼、線型和顏色。表7 S7-200 CPU224輸入輸出接線序號起始端位置起始端位置線標套管號碼結束端位置結束端位置線標套管號碼線型、顏色

21、11M22M31L42L53L6I0.07I0.18I0.29I0.310I0.411I0.512I0.613I0.714I1.015I1.116I1.217I1.318I1.419I1.520Q0.021Q0.122Q0.223Q0.324Q0.425Q0.526Q0.627Q0.728Q1.029Q1.13. 調試 根據(jù)風力供電控制單元的按鈕定義操作風力供電控制單元上的相關按鈕，模擬風場和風力發(fā)電機作相應的動作。要求：（1）風力供電控制單元的選擇開關有兩個狀態(tài)，選擇開關撥向左邊時，PLC處在手動控制狀態(tài)，可以進行風場運動機構箱的運動控制和側風偏航控制。選擇開關撥向右邊時，PLC處在自動控制

22、狀態(tài)，按下啟動按鈕，PLC執(zhí)行自動控制程序。（2）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下順時按鈕，順時按鈕的指示燈亮，風場運動機構箱順時移動，運行10秒后，停止運動、指示燈熄滅，5秒后繼續(xù)運行，指示燈點亮。當風場運動機構箱移動到限位開關時，順時按鈕的指示燈熄滅，風場運動機構箱返回3秒停止移動。風場運動機構箱在作順時移動時，再次按下順時按鈕，順時按鈕的指示燈熄滅，風場運動機構箱停止移動。如果按下逆時按鈕，逆時按鈕的指示燈亮，風場運動機構箱逆時移動，運行10秒后，停止運動、指示燈熄滅，5秒后繼續(xù)運行。當風場運動機構箱移動到限位開關時，逆時按鈕的指示燈熄滅，風場運動機構箱返回3秒停止移動。風場運動機構箱在作

23、逆時移動時，再次按下逆時按鈕，逆時按鈕的指示燈熄滅，風場運動機構箱停止移動。順時按鈕控制和逆時按鈕控制在程序上采取互鎖關系。（3）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下偏航按鈕，偏航按鈕指示燈亮，風力發(fā)電機作側風偏航動作，尾翼偏轉到45°左右的位置，側風偏航結束，偏航按鈕指示燈熄滅。尾翼偏轉到45°左右的位置停止后，再次按下偏風偏航按鈕，風力發(fā)電機再次作側風偏航動作，尾翼偏轉到90°左右的位置，側風偏航結束。風力發(fā)電機作側風偏航的過程中（45°或90°），按下偏航按鈕或停止按鈕，側風偏航結束，偏航按鈕指示燈熄滅。側風偏航結束時，按下恢復按鈕，恢復按鈕的

24、指示燈亮，風力發(fā)電機撤銷側風偏航，在此過程中，再次按下恢復按鈕，撤銷側風偏航動作停止，恢復按鈕的指示燈熄滅。在撤銷側風偏航的過程中，當尾翼回到初始狀態(tài)時，恢復按鈕的指示燈熄滅。（4）設置控制軸流風機的變頻器參數(shù)，頻率為040Hz。啟動軸流風機旋轉，軸流風機可作變速旋轉。（5）PLC處在自動控制狀態(tài)時，啟動軸流風機旋轉，按下啟動按鈕，風場裝置作順時運動，當風場運動機構箱順時移動到限位開關時，風場裝置作逆時運動，當風場運動機構箱逆時移動到限位開關時，風場運動機構箱停止移動，自動運行程序結束。PLC處在自動控制狀態(tài)，調節(jié)控制軸流風機的變頻器的頻率，當風速超過DSP控制器規(guī)定值時，風力發(fā)電機作側風偏航，當風速低于DSP控制器規(guī)定值時，風力發(fā)電機撤銷側風偏航。PLC處在自動控制狀態(tài)時，按下啟動按鈕時，如果風力發(fā)