风电场嵌入式plc系统的自动测试设计与实现

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1、学校代码10530学号201230111753分类号TP274密级硕士学位论文风电场嵌入式PLC系统的自动测试设计与实现学位申请人戴建利指导教师龙辛高级工程师学院名称信息工程学院学科专业电气工程研究方向新能源发电系统与技术学位类别专业学位二○一五年五月二十六日湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名

2、：滅訓曰期：年厂月若曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：曰期：克作年ｒ月如曰ｊ导师签名曰期：／：并炸ｒ月曰试＾ＪＩＩDesignandImplementationofAutomaticTestforEmbeddedPLCSysteminWindFarmC

3、andidateDaiJianliSupervisorLongXin(SeniorEngineer)CollegeCollegeofInformationEngineeringProgramElectricalEngineeringSpecializationNewenergypowergenerationsystemandtechniqueDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,26th,2015摘要随着风力发电技术的发展日新月异，风电场装机容量不断增长，单台风机的容量不断上升，对主控制器的要求也越来

4、越高。嵌入式PLC系统作为风力发电机组的主控制器是风机的关键部件，在整机成本中占据了较大比重，其性能与功能决定着风机的稳定性、可靠性。本文结合“嵌入式PLC系统国产化”项目，针对国产化的嵌入式PLC系统模块众多，目前采用的非标测试系统使用手动测试，存在耗时耗力、效率低、精度不高且限制产能的缺点，在分析了嵌入式PLC系统架构与工作原理的基础上，结合不同模块不同测试需求，采用自动测试技术从方案研究、硬件设计、软件开发三方面研发一套自动测试系统对嵌入式PLC系统进行自动化测试，可同时实现CPU模块、通信模块、IO模块、电源模块的功能与性能测试，并显示测试结果。通过分析网络拓扑和体系架构，以

5、标准化、网络化设计实现的风电场嵌入式PLC系统的自动测试操作简单快捷、可靠性高。硬件架构由待测嵌入式PLC系统、矩阵开关、交换机以及程控电源、可编程电子负载、数字万用表、信号发生器等设备构成；软件体系采用化整为零设计和面向对象开发思想，开发了上位机，具备模块测试支持、标志仪器控制、分类测试、待测模块检测、通信接口支持五种功能，可在校准、常规、环境三种不同测试模式下进行测试；编写了模块FPGA驱动程序处理模块输入输出数据、矩阵开关FPGA程序控制继电器的导通与关闭、PC端矩阵开关驱动程序实现上位机与矩阵开关的通信；设计了模块通信数据监测程序对嵌入式PLC系统的通信数据进行监测记录；封装

6、了程控仪器的软件接口。为了降低硬件系统误差对模拟量模块测试结果的影响，提高模拟量输入输出的精度，在校准测试模式中引入了线性二次拟合法。在环境模式测试中为提高模块抗干扰能力采用改进数字滤波算法。通过初始构建、故障检测、模型完善三步建立状态机规范模型实现故障诊断。自动测试平台以以太网组网的形式搭建，上位机与程控仪器之间采用虚拟仪器软件结构，调用程控仪器标准指令经由RS232总线控制仪器的输入输出，以套接字配置矩阵开关实现通道的切换，完成了嵌入式PLC系统整体功能性能测试，测试结果输出至Excel，结合各个模块的不同要求，详细分析了不同模块的测试数据。实现嵌入式PLC系统的自动测试，保证了

7、整个系统的可靠性，突破了限制嵌入式PLC系统产能的瓶颈，国产化的嵌入式PLC系统将实实在在的成为风电场的一颗颗“中国心”。关键词：嵌入式PLC系统；自动测试；矩阵开关；程控仪器；风电场IAbstractAswindpowertechnologyisprogressingrapidlyandtheaccumulativeinstalledcapacityofwindturbineshavebeenincreasedcontinuously,theratedp