摘要 全球人口增长和发展中国家的经济扩张，到2050年，世界能源需求可能翻番甚至增加两倍。地球上的全部生命都依赖于能源和碳循环。能源对经济级社会发展都至关重要，但这也带来了环境方面的挑战。我们必须探索能源生产与消费的各个方面，包括提高能效、清洁能源、全球碳循环、碳资源、废弃物和生物质，还要关注它们与气候和自然资源问题之间的关系。风力发电的发展是时代的需要。 在风力发电控制系统中，基于PLC为主控制器的设计是未来的发展方向。本设计基于PLC的风力发电控制系统，旨在保证风力发电机组的各类轴承、齿轮箱、风轮、发电机正常工作；通过选择合适的控制方法，使系统能更加稳定的运行，进而可以有效提高风力利用率。 设计中主要对发电机控制电路、偏航控制电路、风轮和齿轮箱及液压站的运行和工作情况进行了设计，并绘制了相应的电气原理图。在控制电路中还说明了PLC、电动机及相应低压器件的型号选择，绘制了I/O接线图；在发电机控制电路中，设计了发电机的转速控制方面；偏航电路中，设计了对风、解缆功能；在齿轮箱系统中，设计了油位控制功能。 同时在设计中还详细编写了各部分的控制程序，并进行了相关调试，另外利用S7-200仿真软件进行了系统仿真验证，仿真结果满足设计要求。 关键词：可编程控制器；故障监测；控制系统；传感器；风力发电 目录 1前言1 1.1风力发电的发展现状和意义1 1.2设计的主要内容及目的1 2风力发电系统以及故障监测系统简介3 2.1风力发电系统的组成3 2.2风力发电风车故障监测系统组成4 2.3风电诊断系统主要实现功能5 2.4风力发电风车主要故障6 2.4.1风力发电机组故障6 2.4.2风力发电风车叶片故障7 2.4.3风力发电风车轴承主要故障8 3风电故障监测系统总体设计方案9 3.1机组状态特征参数监测9 3.1.1气象参数监测9 3.1.2振动监测10 3.1.3转速监测10 3.1.4温度监测11 3.2其他参数监测11 3.3控制系统总体方案设计12 4风力发电风车故障监测系统硬件选型设计13 4.1故障监测系统传感器13 4.1.1转速传感器13 4.1.2温度传感器17 4.1.3振动传感器20 4.2系统传感器与系统控制模块的选型设计22 4.2.1风速风向传感器的选型22 4.2.2温度传感器的选型22 4.3 PLC概述27 4.3.1 PLC的发展历程27 4.3.2 PLC的工作原理27 4.3.3 PLC控制系统接线设计31 4.3.4 PLC扩展模块选择32 5系统软件设计36 5.1主程序36 5.2硬件中断程序36 5.3梯形图和指令37 5.3.1系统启动停止和维护急停37 5.4软件安全设计37 5.4.1容错性设计37 5.4.2软件权限设计38 6经济性分析39 7总结40 致谢41 参考文献42 附录A外文翻译44 附录B外文文献49