基于RSView Studio的风力发电机组三维监控系统设计

发布时间：2017-10-08 14:37

  本文关键词：基于RSView Studio的风力发电机组三维监控系统设计

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【摘要】：随着能源危机和污染问题的日益严重,风能越来越受到世界各国的高度重视。由于风电行业的不断发展,有关风力发电机组的安全运行问题逐渐引起了人们的关注,风力发电机组能否安全运行关系到风力发电机组的使用寿命、维修成本以及发电效率。因此设计一套能够获取风力发电机组实时运行信息,并根据实际情况对其加以控制,从而达到分析数据、预防事故发生的监控系统,对于保障风力发电机组安全稳定的运行显得尤为重要。为此,本文将整个监控系统分为人机交互界面、三维模型显示、系统数据交换三大部分进行设计,并为此开展了以下研究工作:首先,通过对监控软件的分析,本文运用RSView Studio软件进行监控界面的开发,完成了在该组态软件中安全登录界面、报警界面、实时数据监测界面、趋势图等界面的设计,实现了对风力发电机组的电压、电流、有功功率、无功功率等参数的监控,其界面简单易操作;其次,由于三维图形技术在监控系统方面的广泛应用,本文通过对3Dmax建模软件的研究,根据风机的实物模型,采用几何法和图像法结合技术,完成了风机塔架、风叶、轮毂等部件的构造,并进行组装,最终完成了风机三维模型的创建;最后,本文还通过对通信接口深入的研究,将整个监控系统分为管理层、监控层和执行层,监控层是整个风力发电机组监控系统的核心,实现了对风力发电机组的监视和控制,执行层通过PLC来获取Simulink中风力发电机组的动态特性,管理层是通过Access数据库对风力发电机组的运行数据进行存储。因此,本文确立了采用ODBC接口实现监控层与管理层的通讯,以及采用OPC接口实现监控层与执行层的通讯,从而实现了整个监控系统的数据交换。以河北大学罗克韦尔实验室的设备为平台,对本文所设计的风力发电机组监控系统进行了模拟。该监控系统具有下列功能:既能够在监控界面实现三维图形的显示;同时,还能够对合法用户进行验证并登录;并且在不同风速状况下,实时趋势图和实时数据为操作人员提供了各个时间内的数据信息,而产生的报警信息也能够及时提醒工作人员进行处理,从而保证了系统的安全运行。
【关键词】：风力发电 三维建模 RSView Studio OPC 监控系统
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 监控系统的发展历史与研究现状11-12
• 1.3 课题的研究目标12-13
• 1.4 论文的结构安排13-14
• 第2章 风力发电机组监控系统设计方案14-21
• 2.1 监控系统的整体结构14-15
• 2.2 系统的功能层次15-17
• 2.2.1 管理层实现的功能15-16
• 2.2.2 监控层实现的功能16
• 2.2.3 执行层实现的功能16-17
• 2.3 系统数据交换的方案17-20
• 2.3.1 OPC技术17-18
• 2.3.2 监控层与管理层数据交换的方式18-19
• 2.3.3 监控层与执行层数据交换的方式19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 风力发电机组的仿真21-36
• 3.1 三维图形技术21-23
• 3.1.1 基于几何法的 3D建模技术21-22
• 3.1.2 基于图像法的 3D建模技术22
• 3.1.3 基于几何法与图象法的混合模型构建法22-23
• 3.2 风力发电机组三维模型的创建23-32
• 3.2.1 风力发电机组的结构23-24
• 3.2.2 模型创建的过程24-29
• 3.2.3 风力发电机模型的渲染29-31
• 3.2.4 模型的导出31-32
• 3.3 风力发电机组动态特性仿真32-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 风力发电机组监控系统的设计与实现36-57
• 4.1 三维模型的显示36-37
• 4.2 监控系统数据交换的实现37-42
• 4.2.1 RSLogix Emulate 5000模拟器的创建37
• 4.2.2 RSLinx OPC服务器的建立37-39
• 4.2.3 RSLogix5000与RSLogix Emulate 5000的通讯39-40
• 4.2.4 RSView Studio与MATLAB的通讯40-42
• 4.3 监控界面功能的设计42-44
• 4.4 监控界面功能实现44-56
• 4.4.1 安全登陆界面44-46
• 4.4.2 监控界面46-48
• 4.4.3 趋势图48-50
• 4.4.4 实时数据监测50-51
• 4.4.5 系统报警界面51-54
• 4.4.6 数据记录界面54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 总结与展望57-59
• 5.1 全文总结57-58
• 5.2 研究展望58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62

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