风光互补发电系统安装与调试(高职组) 任务书(03).docx

1、2015 年全国高职技能大赛“康尼杯”风光互补发电系统安装与调试赛项任务书（03 卷）2015 年全国高职技能大赛“康尼杯”风光互补发电系统安装与调试赛项任务书（03 卷）工 位 号:比赛时间:2015 年 06 月2选手须知（1） 任务书共 20 页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。（2） 竞赛内容包括系统安装、布线与接线、程序设计、测试、分析、设计、答题、焊接和提交成果。竞赛时间共 6 小时，参赛队应在规定的时间内完成任务书规定内容。参赛选手在竞赛过程中根据任务书要求，将系统的运行记录或程序文件存储到指定的计算机的盘目录下，未存储到指定位置的运行记录或程序文

2、件不予给分。（3） 参赛选手提交的试卷不得写上姓名或与身份有关的信息，否则成绩无效。（4） 参赛选手认定竞赛设备的器件有故障可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣该参赛队 3 分。（5） 竞赛过程中，参赛选手要遵守操作规程，确保人身及设备安全，并接受裁判员的监督和警示。竞赛过程中由于参赛选手人为原因造成的器件损坏，不予更换。竞赛过程中由于参赛选手人为原因造成贵重器件损坏，停止该队比赛，竞赛成绩作为零分。（6） 在竞赛过程中，参赛选手如有舞弊、不服从裁判判决、扰乱赛场秩序等行为，裁判按照规定扣减相应分数。情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩记为零分。（7） 竞赛结束时，参赛选手要

3、清洁工位。一、竞赛设备描述竞赛设备以“KNT-WP01 型风光互补发电实训系统”为载体，该设备由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统和监控系统组成， 如图 1 所示。（a）（b）（c）（d）（e）（f） 图 1KNT-WP01型风光互补发电实训系统外形图（a）光伏供电装置（b）风力供电装置（c）光伏供电系统（d）风力供电系统（e）逆变与负载系统（f）监控系统1. 光伏供电装置光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支

4、架等设备与器件组成。光伏供电装置的光伏电池组件偏移方向的定义和摆杆移动方向的定义如图 2 所示， 靠近摆杆的投射灯定义为投射灯 1（简称灯 1），另 1 盏投射灯定义为投射灯 2（简称灯 2）。型号、参数相同的 4 块光伏电池组件和光线传感器没有安装在光伏供电装置上。2. 光伏供电系统光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控 制单元、DSP 核心单元、信号处理单元、接口单元、西门子 S7-200 CPU226PLC、继电器组、蓄电池组、可调电阻、断路器、开关电源、应用软件、接线排、网孔架等组成。 光伏供电系统的光伏供电控制单元没有接线、西门子S7-200 CPU

5、226PLC 除了AC220V 电源线和接地线外，其他接线已拆除；继电器组接线已拆除。3. 风力供电装置图 2 光伏供电装置外形图及方向定义风力供电装置主要由水平轴永磁同步风力发电机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电动机、电容器、风场运动机构箱、护栏、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和接近开关等设备与器件组成。如图3 所示是风力供电装置示意图，风场运动机构箱运动方向的定义已在图中标明。水平轴永磁同步风力发电机由叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵、侧风偏航机械传动机构组成，除了叶片、轮毂、尾舵、侧风偏航机械传动机构罩之外，其他部件已安装完成。另外，测速仪没

6、有安装在测速仪支架上。4. 风力供电系统图 3风力供电装置示意图风力供电系统主要由风电电源控制单元、风电输出显示单元、触摸屏、风力供电控制单元、DSP 控制单元、接口单元、西门子 S7-200 CPU224PLC、变频器、继电器组、可调电阻、断路器、应用软件、开关电源、接线排、网孔架等组成。风力供电系统的风力供电控制单元没有接线、西门子S7-200 CPU224PLC 除了AC220V 电源线、接地线以及 Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1 的接线外，其他接线已拆除。5. 逆变与负载系统逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、 DSP 核心单元、DC-DC 升压单元、单相桥

7、逆变单元、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等组成。逆变与负载系统的接线均完成。6. 监控系统监控系统主要由计算机、组态软件、接线排、网孔架等组成。二、竞赛任务任务一：光伏供电装置 1光伏电池组件、光线传感器的安装要求：（1） 将 4 块光伏电池组件正确地安装在光伏供电装置上，紧固件不松动。（2） 将光线传感器安装在 4 块光伏电池组件的中部位置，固定在北面 2 块光伏电池组件上，紧固件不松动。2. 光伏电池组件开路电压和短路电流的测量将光伏供电控制单元的选择开关拨向手动控制状态，调节光伏供电装置的摆杆处于垂直状态，调节光伏电池组件正对着灯 1 或灯 2。

8、要求：（1） 分别在摆杆垂直且灯 1 和灯 2 亮、摆杆垂直且灯 1 亮、灯 1 亮且摆杆向东偏移处于限位位置的三种情况下，用万用表测量任意 1 块光伏电池组件的开路电压和短路电流，在答题纸的表 1 中记录该光伏电池组件的开路电压值和短路电流值。（2） 将 2 块光伏电池组件串联连接。分别在摆杆垂直且灯 1 和灯 2 亮、摆杆垂直且灯 1 亮、灯1 亮且摆杆向东偏移处于限位位置的三种情况下，用万用表测量该串联连接的光伏电池组件的开路电压和短路电流，在答题纸的表 1 中记录该串联连接的光伏电池组件开路电压值和短路电流值。（3） 将 2 块光伏电池组件并联连接，再将另外 2 块光伏电池组件并联连接

9、，将 2组并联连接的光伏电池组件组成串联连接。分别在摆杆垂直且灯1 和灯 2 亮、摆杆垂直且灯 1 亮、灯 1 亮且摆杆向东偏移处于限位位置的三种情况下，用万用表测量该 2 并 2串连接的光伏电池组件开路电压和短路电流，在答题纸的表 1 中记录该 2 并 2 串连接的光伏电池组件开路电压值和短路电流值。3. 光伏电池组件接线要求：光伏电池组件的开路电压和短路电流测量结束后，请将4 块光伏电池组件并联连接， 焊接连接线并用热缩管包覆。4. 在答题纸中简述问题任务二：光伏供电系统1. 西门子 S7-200 CPU226PLC 的配置要求：西门子 S7-200 CPU226PLC 的输入输出配置如表

10、 2 所示，I2.6 输入端口和 I2.7 输入端口分别连接光照度信号处理模块的 OUTPUT 端口的 OUT1 和 OUT2，有关光照度信号处理模块的描述请见附录。表 2S7-200 CPU226PLC的输入输出配置表序号输入输出配置序号输入输出配置1I0.0旋转开关自动挡23I2.6光照度信号处理模块OUT12I0.1启动按钮24I2.7光照度信号处理模块OUT23I0.2急停按钮25Q0.0继电器 KA3 线圈4I0.3停止按钮26Q0.1继电器 KA4 线圈5I0.4向东按钮27Q0.2继电器 KA5 线圈6I0.5向西按钮28Q0.3继电器 KA6 线圈7I0.6向北按钮29Q0.4

11、继电器 KA1 线圈8I0.7向南按钮30Q0.5继电器 KA2 线圈9I1.0灯 1 按钮31Q0.6灯 1 按钮指示灯、KA7 线圈10I1.1灯 2 按钮32Q0.7灯 2 按钮指示灯、KA8 线圈11I1.2东西按钮33Q1.0启动按钮指示灯12I1.3西东按钮34Q1.1停止按钮指示灯13I1.4摆杆接近开关垂直限位35Q1.2东西按钮指示灯14I1.5光伏组件向东、向西限位开关36Q1.3西东按钮指示灯15I1.6光伏组件向北限位开关37Q1.4向东按钮指示灯16I1.7光伏组件向南限位开关38Q1.5向西按钮指示灯17I2.018I2.1光线传感器（光伏组件） 向东信号光线传感器

12、（光伏组件）向西信号光线传感器（光伏组件）39 Q1.6向北按钮指示灯40 Q1.7向南按钮指示灯19I2.220I2.3向北信号411M0V光线传感器（光伏组件）向南信号422M0V21 I2.4摆杆东西向限位开关431LDC24V22 I2.5摆杆西东向限位开关442LDC24V2. 绘制 S7-200 CPU226 输入输出接口图依据表 2 定义的 PLC 的输入输出配置，请在答题纸图 3 所示的图纸上绘制 S7-200 CPU226 输入输出接口图。要求：（1） S7-200 CPU226 输入的有关端口分别画出按钮、开关、传感器等符号图形， 注明各按钮、开关、传感器的去向。（2） 输

13、出的有关端口分别画出所接的指示灯、继电器线圈等符号图形，注明各指示灯、继电器线圈的去向。（3） 输出接口图中相关继电器要反映互锁关系。3. 西门子 S7-200 CPU226PLC 的布线与接线要求：根据表 2 西门子 S7-200 CPU226PLC 的配置，完成西门子 S7-200 CPU226PLC 的布线与接线，接线的线径和颜色要求见表 3。赛场提供了设备出厂时的线标套管，接线的线标套管号码与表 2 要求一致。在进行西门子S7-200 CPU226PLC 的布线与接线时，不改变光伏供电控制单元的按钮、旋钮、急停按钮的功能。表 3S7-200 CPU226PLC接线的线径和颜色要求序号起

14、始端结束端线型序号起始端结束端线型1L接线排L0.75mm2 红色25I2.0略0.3mm2 蓝色2N接线排N0.75mm2 黑色26I2.1略0.3mm2 蓝色3GND接线排 PE0.75mm2 黄 绿色27I2.2略0.3mm2 蓝色41M略0.3mm2 白色28I2.3略0.3mm2 蓝色52M略0.3mm2 白色29I2.4略0.3mm2 蓝色61L略0.3mm2 红色30I2.5略0.3mm2 蓝色72L略0.3mm2 红色31I2.6略0.3mm2 蓝色83L略0.3mm2 红色32I2.7略0.3mm2 蓝色9I0.0略0.3mm2 蓝色33Q0.0略0.3mm2 蓝色10I0.

15、1略0.3mm2 蓝色34Q0.1略0.3mm2 蓝色11I0.2略0.3mm2 蓝色35Q0.2略0.3mm2 蓝色12I0.3略0.3mm2 蓝色36Q0.3略0.3mm2 蓝色13I0.4略0.3mm2 蓝色37Q0.4略0.3mm2 蓝色14I0.5略0.3mm2 蓝色38Q0.5略0.3mm2 蓝色15I0.6略0.3mm2 蓝色39Q0.6略0.3mm2 蓝色16I0.7略0.3mm2 蓝色40Q0.7略0.3mm2 蓝色17I1.0略0.3mm2 蓝色41Q1.0略0.3mm2 蓝色18I1.1略0.3mm2 蓝色42Q1.1略0.3mm2 蓝色19I1.2略0.3mm2 蓝色4

16、3Q1.2略0.3mm2 蓝色20I1.3略0.3mm2 蓝色44Q1.3略0.3mm2 蓝色21I1.4略0.3mm2 蓝色45Q1.4略0.3mm2 蓝色22I1.5略0.3mm2 蓝色46Q1.5略0.3mm2 蓝色23I1.6略0.3mm2 蓝色47Q1.6略0.3mm2 蓝色24I1.7略0.3mm2 蓝色48Q1.7略0.3mm2 蓝色4. 光伏供电控制单元的布线与接线要求：完成光伏供电控制单元的布线与接线。光伏供电控制单元与 DC24V 电源有关的接线线径、颜色、线标套管的要求见表 4。表 4光伏供电控制单元与DC24V 电源有关的接线的线径和颜色要求序号起始端结束端线型1DT5

17、.1略0.3mm2 红色2DT6.6略0.3mm2 白色5. 继电器组的配置、布线与接线要求：（1） 继电器KA1、KA2 用于摆杆偏转电机的控制，继电器KA3、KA4 用于光伏组件东西方向偏转电机的控制，继电器 KA5、KA6 用于光伏组件南北方向偏转电机的控制，继电器 KA7 用于灯 1 的控制，继电器 KA8 用于灯 2 的控制。（2） 正确布线与接线，K01-K20 套管号码是继电器组用于硬件互锁标记。6. 光伏电池组件跟踪光源的 PLC 程序设计与测试要求：（1） 光伏供电控制单元的选择开关有两个状态，选择开关拨向手动控制状态时，PLC 可以进行灯 1 和灯 2 的状态控制、光伏电池

18、组件跟踪光源、摆杆运动的手动控制。选择开关拨向自动控制状态时，按下启动按钮，PLC 执行光伏电池组件跟踪光源的自动控制程序。（2） PLC 处在手动控制状态时，按下向东按钮，光伏电池组件向东偏转，向东按钮的指示灯闪烁亮（亮0.5 秒熄灭 0.5 秒）。在光伏电池组件向东偏转的过程中，再次按下向东按钮或按下停止按钮或按下急停按钮时，向东按钮的指示灯熄灭，光伏电池组件停止偏转运动。光伏电池组件向东偏转处于限位位置时，向东按钮的指示灯熄灭，光伏电池组件停止偏转运动。如果按下向西按钮，光伏电池组件向西偏转，向西按钮的指示灯闪烁亮（亮 0.5 秒熄灭 0.5 秒）。在光伏电池组件向西偏转的过程中，再次按

19、下向西按钮或按下停止按钮或按下急停按钮时，向西按钮的指示灯熄灭，光伏电池组件停止偏转运动。光伏电池组件向西偏转处于限位位置时，向西按钮的指示灯熄灭，光伏电池组件停止偏转运动。光伏电池组件向东偏转和向西偏转在程序上采取互锁关系。向北按钮和向南按钮的作用与向东按钮和向西按钮的功能相同，光伏电池组件向北偏转和向南偏转在程序上采取互锁关系。（3） PLC 处在手动控制状态时，按下灯 1 按钮，灯 1 和灯 1 按钮指示灯亮，再次按下灯 1 按钮或按下停止按钮或按下急停按钮时，灯1 和灯 1 按钮指示灯熄灭。按下灯2 按钮，灯 2 和灯 2 按钮指示灯亮，再次按下灯 2 按钮或按下停止按钮或按下急停按钮

20、时，灯 2 和灯 2 按钮指示灯熄灭。（4） PLC 处在手动控制状态时，按下东西按钮，摆杆由东向西方向移动，东西按钮的指示灯闪烁亮（亮0.5 秒熄灭 0.5 秒）。在摆杆由东向西方向移动的过程中，再次按下东西按钮或按下停止按钮或按下急停按钮时，东西按钮的指示灯熄灭，摆杆停止运动。摆杆由东向西方向移动到达西限位位置时，东西按钮的指示灯熄灭，摆杆停止移动。如果按下西东按钮，摆杆由西向东方向移动，西东按钮的指示灯闪烁亮（亮 0.5 秒熄灭 0.5 秒）。在摆杆由西向东方向移动的过程中，再次按下西东按钮或按下停止按钮或按下急停按钮时，西东按钮的指示灯熄灭，摆杆停止运动。摆杆由西向东方向移动到达东限位

21、位置时，西东按钮的指示灯熄灭，摆杆停止移动。摆杆由东向西方向移动和摆杆由西向东方向移动在程序上采取互锁关系。（5） PLC 处在自动控制状态，按下启动按钮，灯 1 和灯 2 亮，摆杆向东移动，光伏电池组件进行对光跟踪。摆杆向东移动到达东限位位置时停止移动，当光伏电池组件对光跟踪结束时，摆杆由东向西方向移动，光伏电池组件又进行对光跟踪。摆杆到达垂直接近开关位置时停止移动，光伏电池组件对光跟踪结束时，灯1 和灯 2 熄灭，自动程序结束。光伏电池组件处于对光跟踪的过程中，按下停止按钮或按下急停按钮时，自动程序结束。7. 光伏电池组件的输出特性测试将光伏供电控制单元的选择开关拨向手动控制状态，调节光伏

22、供电装置的摆杆处于垂直状态，调节光伏电池组件正对着灯 1 或灯 2。要求：（1） 调节光伏供电系统的可调变阻器，按阻值从最大逐渐变化到短路状态，依次记录摆杆垂直且灯 1 和灯 2 亮时光伏电池组件输出所对应的电压测量值和电流测量值，填写在表 5 中，每次记录的对应的电压值和电流值为一组，记录 12 组。计算每组的功率值并填在表 5 中。（2） 调节光伏供电系统的可调变阻器，按阻值从最大逐渐变化到短路状态，依次记录摆杆垂直且灯 1 亮时光伏电池组件输出所对应的电压测量值和电流测量值，填写在表 6 中，每次记录的对应的电压值和电流值为一组，记录 12 组。计算每组的功率值并填在表 6 中。（3）

23、调节光伏供电系统的可调变阻器，按阻值从最大逐渐变化到短路状态，依次记录灯1 亮且摆杆向东偏移处于限位位置时光伏电池组件输出所对应的电压测量值和电流测量值，填写在表 7 中，每次记录的对应的电压值和电流值为一组，记录 12 组。计算每组的功率值并填在表 7 中。8绘制光伏电池组件的伏安特性曲线和输出功率曲线要求：根据表 5、表 6 和表 7 中记录的数据，分别在答题纸图 4、图 5 和图 6 中绘制光伏电池组件的伏安特性曲线和输出功率曲线，注明每条曲线的光照条件，标明坐标的参数单位和计量单位。9. 计算与分析问题10. 画光伏系统并联型充放电控制框图11. 正确地设置直流电压表和直流电流表的参数

24、任务三：风力供电装置1. 叶片、轮毂、尾舵、侧风偏航机械传动机构罩的安装。要求：将叶片、导流罩、尾舵、侧风偏航机械传动机构罩正确地安装在风力发电机上，紧固件不松动。2. 测速仪的安装要求：将测速仪安装在测速仪支架上，紧固件不松动。3. 接插座CON10 的接线比赛工位提供了连接偏航机械传动机构部位和CON10 XP 侧的电缆线和接插座。要求：（1） 完成接插座CON10 的 XP 侧的接线，可靠无松动。（2） 电缆线与侧风偏航机械传动机构部位的直流电动机、侧风偏航传感器的接线焊接可靠、相关的焊接处使用热缩管包覆。任务四：风力供电系统1. 西门子 S7-200 CPU224PLC 的配置要求：西

25、门子 S7-200 CPU224PLC 的输入输出配置如表 8 所示。表 8S7-200 CPU224PLC的输入输出配置表序号输入输出配置序号输入输出配置1I0.0风速检测信号15Q0.0继电器 KA9 线圈2I0.1侧风偏航 45到位开关16Q0.1继电器 KA10 线圈3I0.2侧风偏航 90到位开关17Q0.2顺时按钮指示灯4I0.3侧风偏航初始位开关18Q0.3逆时按钮指示灯5I0.4风场机构逆时到位开关19Q0.4停止按钮指示灯6I0.5风场机构顺时到位开关20Q0.5继电器 KA11 线圈7I0.6顺时按钮21Q0.6继电器 KA12 线圈8I0.7逆时按钮22Q0.7侧风偏航按

26、钮指示灯9I1.0启动按钮23Q1.0恢复按钮指示灯10I1.1急停按钮24Q1.1启动按钮指示灯11I1.2侧风偏航按钮251M0V12I1.3恢复按钮262M0V13I1.4停止按钮271L+24V14I1.5旋转开关自动挡282L+24V2. 西门子 S7-200 CPU224PLC 的布线与接线要求：根据表 8 西门子 S7-200 CPU224PLC 的配置，完成西门子 S7-200 CPU224PLC 的布线与接线，接线的线径和颜色要求见表 9。赛场工位提供了设备出厂时的线标套管，接线的线标套管号码与表 9 要求一致。在进行西门子 S7-200 CPU224PLC 的布线与接线时，

27、 不改变风力供电控制单元的按钮、旋钮、急停按钮的功能。表 9S7-200 CPU224PLC接线的线径和颜色要求序号起始端结束端线型序号起始端结束端线型1L1接线排L0.75mm2 红色17I1.0略0.3mm2 蓝色2N接线排N0.75mm2 黑色18I1.1略0.3mm2 蓝色3GND接线排 PE0.75mm2 黄绿色19I1.2略0.3mm2 蓝色41M略0.3mm2 白色20I1.3略0.3mm2 蓝色52M略0.3mm2 白色21I1.4略0.3mm2 蓝色61L略0.3mm2 红色22I1.5略0.3mm2 蓝色72L略0.3mm2 红色23Q0.0略0.3mm2 蓝色83L略0.3mm2 红色24Q0.1略0.3mm2 蓝色9I0.0略0.3mm2 蓝色25Q0.2略0.3mm2 蓝色10I0.1略0.3mm2 蓝色26Q0.3略0.3mm2 蓝色11I0.2略0.3mm2 蓝色27Q0.4略0.3mm2 蓝色12I0.3略0.3mm2 蓝色28Q0.5略0.3mm2 蓝色13I0.4略0.3mm2 蓝色29Q0.6略0.3mm2 蓝色14I0.5略0.3mm2 蓝色30Q0.7略0.3mm2 蓝色15I0.6略0.3mm2 蓝色31Q1.0略0.3mm2 蓝色16I