风光互补发电系统安装与调试(高职组) 任务书(03).docx
《风光互补发电系统安装与调试(高职组) 任务书(03).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风光互补发电系统安装与调试(高职组) 任务书(03).docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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1 KNT-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S7-200CPU226PLC、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 S7-200CPU226PLC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S7-200CPU224PLC、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 S7-200CPU224PLC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。
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，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S7-200CPU226PLC的配置要求：
西门子S7-200CPU226PLC的输入输出配置如表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2 S7-200CPU226PLC的输入输出配置表
序号
输入输出
配置
序号
输入输出
配置
1
I0.0
旋转开关自动挡
23
I2.6
光照度信号处理模块OUT1
2
I0.1
启动按钮
24
I2.7
光照度信号处理模块OUT2
3
I0.2
急停按钮
25
Q0.0
继电器KA3线圈
4
I0.3
停止按钮
26
Q0.1
继电器KA4线圈
5
I0.4
向东按钮
27
Q0.2
继电器KA5线圈
6
I0.5
向西按钮
28
Q0.3
继电器KA6线圈
7
I0.6
向北按钮
29
Q0.4
继电器KA1线圈
8
I0.7
向南按钮
30
Q0.5
继电器KA2线圈
9
I1.0
灯1按钮
31
Q0.6
灯1按钮指示灯、KA7线圈
10
I1.1
灯2按钮
32
Q0.7
灯2按钮指示灯、KA8线圈
11
I1.2
东西按钮
33
Q1.0
启动按钮指示灯
12
I1.3
西东按钮
34
Q1.1
停止按钮指示灯
13
I1.4
摆杆接近开关垂直限位
35
Q1.2
东西按钮指示灯
14
I1.5
光伏组件向东、向西限位
开关
36
Q1.3
西东按钮指示灯
15
I1.6
光伏组件向北限位开关
37
Q1.4
向东按钮指示灯
16
I1.7
光伏组件向南限位开关
38
Q1.5
向西按钮指示灯
17 I2.0
18 I2.1
光线传感器（光伏组件）向东信号
光线传感器（光伏组件）
向西信号
光线传感器（光伏组件）
39Q1.6 向北按钮指示灯
40Q1.7 向南按钮指示灯
19 I2.2
20 I2.3
向北信号 41 1M 0V
光线传感器（光伏组件）
向南信号 42 2M 0V
21I2.4 摆杆东西向限位开关 43 1L DC24V
22I2.5 摆杆西东向限位开关 44 2L DC24V
2.绘制S7-200CPU226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S7-200CPU226输入输出接口图。
要求：
（1）S7-200CPU226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S7-200CPU226PLC的布线与接线要求：
根据表2西门子S7-200CPU226PLC的配置，完成西门子S7-200CPU226PLC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S7-200CPU226PLC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3 S7-200CPU226PLC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
1
L
接线排L
0.75mm2红色
25
I2.0
略
0.3mm2蓝色
2
N
接线排N
0.75mm2黑色
26
I2.1
略
0.3mm2蓝色
3
GND
接线排PE
0.75mm2黄绿
色
27
I2.2
略
0.3mm2蓝色
4
1M
略
0.3mm2白色
28
I2.3
略
0.3mm2蓝色
5
2M
略
0.3mm2白色
29
I2.4
略
0.3mm2蓝色
6
1L
略
0.3mm2红色
30
I2.5
略
0.3mm2蓝色
7
2L
略
0.3mm2红色
31
I2.6
略
0.3mm2蓝色
8
3L
略
0.3mm2红色
32
I2.7
略
0.3mm2蓝色
9
I0.0
略
0.3mm2蓝色
33
Q0.0
略
0.3mm2蓝色
10
I0.1
略
0.3mm2蓝色
34
Q0.1
略
0.3mm2蓝色
11
I0.2
略
0.3mm2蓝色
35
Q0.2
略
0.3mm2蓝色
12
I0.3
略
0.3mm2蓝色
36
Q0.3
略
0.3mm2蓝色
13
I0.4
略
0.3mm2蓝色
37
Q0.4
略
0.3mm2蓝色
14
I0.5
略
0.3mm2蓝色
38
Q0.5
略
0.3mm2蓝色
15
I0.6
略
0.3mm2蓝色
39
Q0.6
略
0.3mm2蓝色
16
I0.7
略
0.3mm2蓝色
40
Q0.7
略
0.3mm2蓝色
17
I1.0
略
0.3mm2蓝色
41
Q1.0
略
0.3mm2蓝色
18
I1.1
略
0.3mm2蓝色
42
Q1.1
略
0.3mm2蓝色
19
I1.2
略
0.3mm2蓝色
43
Q1.2
略
0.3mm2蓝色
20
I1.3
略
0.3mm2蓝色
44
Q1.3
略
0.3mm2蓝色
21
I1.4
略
0.3mm2蓝色
45
Q1.4
略
0.3mm2蓝色
22
I1.5
略
0.3mm2蓝色
46
Q1.5
略
0.3mm2蓝色
23
I1.6
略
0.3mm2蓝色
47
Q1.6
略
0.3mm2蓝色
24
I1.7
略
0.3mm2蓝色
48
Q1.7
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
1
DT5.1
略
0.3mm2红色
2
DT6.6
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
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）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CON10XP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S7-200CPU224PLC的配置要求：
西门子S7-200CPU224PLC的输入输出配置如表8所示。
表8 S7-200CPU224PLC的输入输出配置表
序号
输入输出
配置
序号
输入输出
配置
1
I0.0
风速检测信号
15
Q0.0
继电器KA9线圈
2
I0.1
侧风偏航45°到位开关
16
Q0.1
继电器KA10线圈
3
I0.2
侧风偏航90°到位开关
17
Q0.2
顺时按钮指示灯
4
I0.3
侧风偏航初始位开关
18
Q0.3
逆时按钮指示灯
5
I0.4
风场机构逆时到位开关
19
Q0.4
停止按钮指示灯
6
I0.5
风场机构顺时到位开关
20
Q0.5
继电器KA11线圈
7
I0.6
顺时按钮
21
Q0.6
继电器KA12线圈
8
I0.7
逆时按钮
22
Q0.7
侧风偏航按钮指示灯
9
I1.0
启动按钮
23
Q1.0
恢复按钮指示灯
10
I1.1
急停按钮
24
Q1.1
启动按钮指示灯
11
I1.2
侧风偏航按钮
25
1M
0V
12
I1.3
恢复按钮
26
2M
0V
13
I1.4
停止按钮
27
1L
+24V
14
I1.5
旋转开关自动挡
28
2L
+24V
2.西门子S7-200CPU224PLC的布线与接线
要求：
根据表8西门子S7-200CPU224PLC的配置，完成西门子S7-200CPU224PLC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S7-200CPU224PLC的布线与接线时，不改变风力供电控制单元的按钮、旋钮、急停按钮的功能。
表9 S7-200CPU224PLC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
1
L1
接线排L
0.75mm2红色
17
I1.0
略
0.3mm2蓝色
2
N
接线排N
0.75mm2黑色
18
I1.1
略
0.3mm2蓝色
3
GND
接线排PE
0.75mm2黄绿色
19
I1.2
略
0.3mm2蓝色
4
1M
略
0.3mm2白色
20
I1.3
略
0.3mm2蓝色
5
2M
略
0.3mm2白色
21
I1.4
略
0.3mm2蓝色
6
1L
略
0.3mm2红色
22
I1.5
略
0.3mm2蓝色
7
2L
略
0.3mm2红色
23
Q0.0
略
0.3mm2蓝色
8
3L
略
0.3mm2红色
24
Q0.1
略
0.3mm2蓝色
9
I0.0
略
0.3mm2蓝色
25
Q0.2
略
0.3mm2蓝色
10
I0.1
略
0.3mm2蓝色
26
Q0.3
略
0.3mm2蓝色
11
I0.2
略
0.3mm2蓝色
27
Q0.4
略
0.3mm2蓝色
12
I0.3
略
0.3mm2蓝色
28
Q0.5
略
0.3mm2蓝色
13
I0.4
略
0.3mm2蓝色
29
Q0.6
略
0.3mm2蓝色
14
I0.5
略
0.3mm2蓝色
30
Q0.7
略
0.3mm2蓝色
15
I0.6
略
0.3mm2蓝色
31
Q1.0
略
0.3mm2蓝色
16
I
升级会员 