風(fēng)光互補(bǔ)大賽樣題

1、2015年全國(guó)高職技能大賽“康尼杯”風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項(xiàng)任務(wù)書（樣題）選手須知（1）任務(wù)書如果出現(xiàn)缺頁(yè)、字跡不清等問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)向裁判示意，進(jìn)行任務(wù)書的更換。（2）競(jìng)賽內(nèi)容包括系統(tǒng)安裝、布線與接線、程序設(shè)計(jì)、測(cè)試、分析、設(shè)計(jì)、答題、焊接和提交成果。競(jìng)賽時(shí)間共6小時(shí)，參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。參賽選手在競(jìng)賽過(guò)程中根據(jù)任務(wù)書要求，將各系統(tǒng)的運(yùn)行記錄或程序文件存儲(chǔ)到指定的計(jì)算機(jī)的盤目錄下，未存儲(chǔ)到指定位置的運(yùn)行記錄或程序文件不予給分。（3）參賽選手提交的試卷不得寫上姓名或與身份有關(guān)的信息，否則成績(jī)無(wú)效。（4）參賽選手認(rèn)定競(jìng)賽設(shè)備的器件有故障可提出更換，器件經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)裁判測(cè)定完好屬

2、參賽選手誤判時(shí)，每次扣該參賽隊(duì)3分。（5）競(jìng)賽過(guò)程中，參賽選手要遵守操作規(guī)程，確保人身及設(shè)備安全，并接受裁判員的監(jiān)督和警示。競(jìng)賽過(guò)程中由于參賽選手人為原因造成的器件損壞，不予更換。競(jìng)賽過(guò)程中由于參賽選手人為原因造成貴重器件損壞，停止該隊(duì)比賽，競(jìng)賽成績(jī)作為零分。（6）在競(jìng)賽過(guò)程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場(chǎng)秩序等行為，裁判按照規(guī)定扣減相應(yīng)分?jǐn)?shù)。情節(jié)嚴(yán)重的取消競(jìng)賽資格，競(jìng)賽成績(jī)記為零分。 （7）競(jìng)賽結(jié)束時(shí)，參賽選手要清潔工位。一、競(jìng)賽設(shè)備描述競(jìng)賽設(shè)備以“KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”為載體，該設(shè)備由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)力供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)和監(jiān)

3、控系統(tǒng)組成，如圖1所示。（a） （b） （c） （d） （e） （f）圖1 KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)外形圖（a）光伏供電裝置（b）風(fēng)力供電裝置（c）光伏供電系統(tǒng)（d）風(fēng)力供電系統(tǒng)（e）逆變與負(fù)載系統(tǒng)（f）監(jiān)控系統(tǒng)1光伏供電裝置光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、直流電動(dòng)機(jī)、接近開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成。光伏供電裝置的光伏電池組件偏移方向的定義和擺桿移動(dòng)方向的定義如圖2所示，靠近擺桿的投射燈定義為投射燈1（簡(jiǎn)稱燈1），另1盞投射燈定義為投射燈2（簡(jiǎn)稱燈2

4、）。型號(hào)、參數(shù)相同的4塊光伏電池組件和光線傳感器沒(méi)有安裝在光伏供電裝置上。2光伏供電系統(tǒng)光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP核心單元、信號(hào)處理單元、接口單元、西門子S7-200 CPU226PLC、繼電器組、蓄電池組、可調(diào)電阻、斷路器、開(kāi)關(guān)電源、應(yīng)用軟件、接線排、網(wǎng)孔架等組成。光伏供電系統(tǒng)的光伏供電控制單元沒(méi)有接線且從網(wǎng)孔架上拆除、西門子S7-200 CPU226PLC除了AC220V電源線和接地線外，其他接線已拆除；繼電器組接線已拆除。圖2 光伏供電裝置外形圖及方向定義 3風(fēng)力供電裝置風(fēng)力供電裝置主要由水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)、塔架和基礎(chǔ)、測(cè)

5、速儀、測(cè)速儀支架、軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)框罩、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱、護(hù)欄、連桿、滾輪、萬(wàn)向輪、微動(dòng)開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等設(shè)備與器件組成。如圖3所示是風(fēng)力供電裝置示意圖，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱運(yùn)動(dòng)方向的定義已在圖中標(biāo)明。水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵、側(cè)風(fēng)偏航機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，除了葉片、輪轂、尾舵之外，其他部件已安裝完成。另外，測(cè)速儀沒(méi)有安裝在測(cè)速儀支架上。圖3 風(fēng)力供電裝置示意圖 4風(fēng)力供電系統(tǒng)風(fēng)力供電系統(tǒng)主要由風(fēng)電電源控制單元、風(fēng)電輸出顯示單元、觸摸屏、風(fēng)力供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門子S7-200 CPU224PLC、變頻器、繼電器組

6、、可調(diào)電阻、斷路器、應(yīng)用軟件、開(kāi)關(guān)電源、接線排、網(wǎng)孔架等組成。風(fēng)力供電系統(tǒng)的風(fēng)力供電控制單元沒(méi)有接線且從網(wǎng)孔架上拆除、西門子S7-200 CPU224PLC除了AC220V電源線、接地線以及Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1的接線外，其他接線已拆除。5逆變與負(fù)載系統(tǒng)逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、DSP核心單元、DC-DC升壓?jiǎn)卧蜗鄻蚰孀儐卧?、變頻器、三相交流電機(jī)、發(fā)光管舞臺(tái)燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。逆變與負(fù)載系統(tǒng)的接線均完成。6監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、組態(tài)軟件、接線排、網(wǎng)孔架等組成。二、競(jìng)賽任務(wù)任務(wù)一：光伏供電裝置1光伏電池組件、光

7、線傳感器的安裝 要求： （1）將4塊光伏電池組件正確地安裝在光伏供電裝置上，緊固件不松動(dòng)。（2）將光線傳感器安裝在4塊光伏電池組件的中部位置，緊固件不松動(dòng)。2光伏電池組件開(kāi)路電壓和短路電流的測(cè)量要求：（1）分別在關(guān)閉燈1和燈2、燈1亮、燈1和燈2亮的三種情況下，用萬(wàn)用表測(cè)量光伏供電裝置中任意1塊光伏電池組件的開(kāi)路電壓和短路電流，在表1中記錄該光伏電池組件的開(kāi)路電壓值和短路電流值。（2）將2塊光伏電池組件串聯(lián)連接。分別在關(guān)閉燈1和燈2、燈1亮、燈1和燈2亮的三種情況下，用萬(wàn)用表測(cè)量該串聯(lián)連接的光伏電池組件的開(kāi)路電壓和短路電流，在表1中記錄該串聯(lián)連接的光伏電池組件的開(kāi)路電壓值和短路電流值。（3）將

8、2塊光伏電池組件并聯(lián)連接。分別在關(guān)閉燈1和燈2、燈1亮、燈1和燈2亮的三種情況下，用萬(wàn)用表測(cè)量該并聯(lián)連接的光伏電池組件的開(kāi)路電壓和短路電流，在表1中記錄該并聯(lián)連接的光伏電池組件的開(kāi)路電壓值和短路電流值。表1 光伏電池組件開(kāi)路電壓和短路電流的測(cè)量數(shù)據(jù)光伏電池組件關(guān)閉燈1和燈2燈1亮燈1和燈2亮開(kāi)路電壓（V）短路電流（A）開(kāi)路電壓（V）短路電流（A）開(kāi)路電壓（V）短路電流（A）1塊2塊串聯(lián)2塊并聯(lián)3簡(jiǎn)述問(wèn)題（1）請(qǐng)根據(jù)表1記錄的光伏電池組件的開(kāi)路電壓值和短路電流值，簡(jiǎn)述型號(hào)和參數(shù)相同的光伏電池組件的串聯(lián)、并聯(lián)的開(kāi)路電壓值和短路電流值與單塊光伏電池組件開(kāi)路電壓值和短路電流值之間的關(guān)系。（2）在實(shí)訓(xùn)中

9、，同學(xué)將KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的2塊光伏電池組件并聯(lián)，燈1和燈2關(guān)閉，用性能良好的萬(wàn)用表測(cè)量該并聯(lián)光伏電池組件的輸出電壓值為-2.8V；打開(kāi)燈1，用性能良好的萬(wàn)用表測(cè)量該并聯(lián)光伏電池組件的輸出電壓值為+0.7V。請(qǐng)敘述可能的原因。4光伏電池組件接線要求：光伏電池組件的開(kāi)路電壓和短路電流測(cè)量結(jié)束后，請(qǐng)將4塊光伏電池組件并聯(lián)連接，焊接連接線并用膠帶纏繞包扎。任務(wù)二：光伏供電系統(tǒng)1西門子S7-200 CPU226PLC的配置要求：西門子S7-200 CPU226PLC的輸入輸出配置如表2所示，I0.0連接功能模塊輸出，有關(guān)功能模塊輸出的描述請(qǐng)見(jiàn)任務(wù)七第1條第（2）、（3）項(xiàng)的內(nèi)容。表

10、2 S7-200 CPU226PLC的輸入輸出配置表序號(hào)輸入輸出配置序號(hào)輸入輸出配置1I0.0功能模塊輸出23I2.6擺桿西東向限位開(kāi)關(guān)2I0.1燈1按鈕24I2.7不使用3I0.2燈2按鈕25Q0.0啟動(dòng)按鈕指示燈4I0.3東西按鈕26Q0.1向東按鈕指示燈5I0.4西東按鈕27Q0.2向西按鈕指示燈6I0.5停止按鈕28Q0.3向北按鈕指示燈7I0.6向北按鈕29Q0.4向南按鈕指示燈8I0.7向南按鈕30Q0.5燈1按鈕指示燈、KA7線圈9I1.0旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)自動(dòng)擋31Q0.6燈2按鈕指示燈、KA8線圈10I1.1啟動(dòng)按鈕32Q0.7東西按鈕指示燈11I1.2急停按鈕33Q1.0西東按鈕指示

11、燈12I1.3向東按鈕34Q1.1停止按鈕指示燈13I1.4向西按鈕35Q1.2繼電器KA3線圈14I1.5光線傳感器（光伏組件）向東信號(hào)36Q1.3繼電器KA4線圈15I1.6光線傳感器（光伏組件）向西信號(hào)37Q1.4繼電器KA5線圈16I1.7光線傳感器（光伏組件）向北信號(hào)38Q1.5繼電器KA6線圈17I2.0光線傳感器（光伏組件）向南信號(hào)39Q1.6繼電器KA1線圈18I2.1擺桿接近開(kāi)關(guān)垂直限位40Q1.7繼電器KA2線圈19I2.2光伏組件向東、向西限位開(kāi)關(guān)411M0V20I2.3光伏組件向北限位開(kāi)關(guān)422M0V21I2.4光伏組件向南限位開(kāi)關(guān)431LDC24V22I2.5擺桿東西

12、向限位開(kāi)關(guān)442LDC24V2繪制S7-200 CPU226輸入輸出接口圖依據(jù)表2定義的PLC的輸入輸出配置，請(qǐng)?jiān)趫D4上繪制S7-200 CPU226輸入輸出接口圖。要求：（1）S7-200 CPU226輸入的有關(guān)端口分別畫出按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等符號(hào)圖形，注明各按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器的去向。（2）輸出的有關(guān)端口分別畫出所接的指示燈、繼電器線圈等符號(hào)圖形，注明各指示燈、繼電器線圈的去向。（3）輸出接口圖中相關(guān)繼電器要反映互鎖關(guān)系。3西門子S7-200 CPU226PLC的布線與接線要求：根據(jù)表2西門子S7-200 CPU226PLC的配置，完成西門子S7-200 CPU226PLC的布線與接線，接線

13、的線徑和顏色要求見(jiàn)表3。比賽工位提供了設(shè)備出廠時(shí)的線標(biāo)套管，接線的線標(biāo)套管號(hào)碼與表2要求一致。在進(jìn)行西門子S7-200 CPU226PLC的布線與接線時(shí)，不改變光伏供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕的功能。圖4 繪制S7-200 CPU226輸入輸出接口圖表3 S7-200 CPU226PLC接線的線徑和顏色要求序號(hào)起始端結(jié)束端線型序號(hào)起始端結(jié)束端線型1L1接線排L0.75mm2紅色25I2.0略0.3mm2藍(lán)色2N接線排N0.75mm2黑色26I2.1略0.3mm2藍(lán)色3GND接線排PE0.75mm2黃綠色27I2.2略0.3mm2藍(lán)色41M略0.3mm2白色28I2.3略0.3mm2藍(lán)色5

14、2M略0.3mm2白色29I2.4略0.3mm2藍(lán)色61L略0.3mm2紅色30I2.5略0.3mm2藍(lán)色72L略0.3mm2紅色31I2.6略0.3mm2藍(lán)色83L略0.3mm2紅色32I2.79I0.0略0.3mm2藍(lán)色33Q0.0略0.3mm2藍(lán)色10I0.1略0.3mm2藍(lán)色34Q0.1略0.3mm2藍(lán)色11I0.2略0.3mm2藍(lán)色35Q0.2略0.3mm2藍(lán)色12I0.3略0.3mm2藍(lán)色36Q0.3略0.3mm2藍(lán)色13I0.4略0.3mm2藍(lán)色37Q0.4略0.3mm2藍(lán)色14I0.5略0.3mm2藍(lán)色38Q0.5略0.3mm2藍(lán)色15I0.6略0.3mm2藍(lán)色39Q0.6略0

15、.3mm2藍(lán)色16I0.7略0.3mm2藍(lán)色40Q0.7略0.3mm2藍(lán)色17I1.0略0.3mm2藍(lán)色41Q1.0略0.3mm2藍(lán)色18I1.1略0.3mm2藍(lán)色42Q1.1略0.3mm2藍(lán)色19I1.2略0.3mm2藍(lán)色43Q1.2略0.3mm2藍(lán)色20I1.3略0.3mm2藍(lán)色44Q1.3略0.3mm2藍(lán)色21I1.4略0.3mm2藍(lán)色45Q1.4略0.3mm2藍(lán)色22I1.5略0.3mm2藍(lán)色46Q1.5略0.3mm2藍(lán)色23I1.6略0.3mm2藍(lán)色47Q1.6略0.3mm2藍(lán)色24I1.7略0.3mm2藍(lán)色48Q1.7略0.3mm2藍(lán)色4光伏供電控制單元的安裝、布線與接線要求：（1

16、）將光伏供電控制單元安裝在光伏供電系統(tǒng)的網(wǎng)孔架上，緊固件不松動(dòng)。（2）完成光伏供電控制單元的布線與接線。光伏供電控制單元與DC24V電源有關(guān)的接線線徑、顏色、線標(biāo)套管的要求見(jiàn)表4。表4 光伏供電控制單元與DC24V電源有關(guān)的接線的線徑和顏色要求序號(hào)起始端結(jié)束端線型1DT5.1略0.3mm2紅色2DT6.6略0.3mm2白色5繼電器組的配置、布線與接線要求：（1）繼電器KA1、KA2用于擺桿偏轉(zhuǎn)電機(jī)的控制，繼電器KA3、KA4用于光伏組件東西方向偏轉(zhuǎn)電機(jī)的控制，繼電器KA5、KA6用于光伏組件南北方向偏轉(zhuǎn)電機(jī)的控制，繼電器KA7用于投射燈1的控制，繼電器KA8用于投射燈2的控制。（2）正確布線與

17、接線，K01-K20套管號(hào)碼是繼電器組用于硬件互鎖標(biāo)記。6光伏電池組件跟蹤光源的PLC程序設(shè)計(jì)與測(cè)試要求：（1）光伏供電控制單元的選擇開(kāi)關(guān)有兩個(gè)狀態(tài)，選擇開(kāi)關(guān)撥向手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，S7-200 CPU226PLC可以進(jìn)行燈1和燈2狀態(tài)控制、光伏電池組件跟蹤光源、擺桿運(yùn)動(dòng)的手動(dòng)控制。選擇開(kāi)關(guān)撥向自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，S7-200 CPU226PLC執(zhí)行光伏電池組件跟蹤光源的自動(dòng)控制程序。（2）S7-200 CPU226PLC處在手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下向東按鈕，向東按鈕的指示燈亮，光伏電池組件向東偏轉(zhuǎn)。在光伏電池組件向東偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中，再次按下向東按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時(shí)，向東按鈕的指

18、示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。光伏電池組件向東偏轉(zhuǎn)處于限位位置時(shí)，向東按鈕的指示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如果按下向西按鈕，向西按鈕的指示燈亮，光伏電池組件向西偏轉(zhuǎn)。在光伏電池組件向西偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中，再次按下向西按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時(shí)，向西按鈕的指示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。光伏電池組件向西偏轉(zhuǎn)處于限位位置時(shí)，向西按鈕的指示燈熄滅，光伏電池組件停止偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。光伏電池組件向東偏轉(zhuǎn)和向西偏轉(zhuǎn)在程序上采取互鎖關(guān)系。向北按鈕和向南按鈕的作用與向東按鈕和向西按鈕的功能相同，光伏電池組件向北偏轉(zhuǎn)和向南偏轉(zhuǎn)在程序上采取互鎖關(guān)系。 （3）S7-200 CPU226PLC處在手動(dòng)

19、控制狀態(tài)時(shí)，按下燈1按鈕或燈2按鈕，燈1按鈕或燈2按鈕的指示燈亮，燈1或燈2亮。再次按下燈1按鈕或燈2按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時(shí)，燈1按鈕指示燈或燈2按鈕指示燈熄滅，燈1或燈2熄滅。 （4）S7-200 CPU226PLC處在手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下東西按鈕，東西按鈕指示燈亮，擺桿由東向西方向移動(dòng)。在擺桿由東向西方向移動(dòng)的過(guò)程中，再次按下東西按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時(shí)，東西按鈕的指示燈熄滅，擺桿停止運(yùn)動(dòng)。擺桿由東向西方向移動(dòng)經(jīng)過(guò)垂直位置到達(dá)限位位置時(shí)（也可能不經(jīng)過(guò)垂直位置而到達(dá)限位位置），東西按鈕的指示燈熄滅，擺桿停止移動(dòng)。如果按下西東按鈕，西東按鈕的指示燈亮，擺桿由西向東方向移動(dòng)

20、。在擺桿由西向東方向移動(dòng)的過(guò)程中，再次按下西東按鈕或按下停止按鈕或按下急停按鈕時(shí)，西東按鈕指示燈熄滅，擺桿停止運(yùn)動(dòng)。擺桿由西向東方向移動(dòng)經(jīng)過(guò)垂直位置到達(dá)限位位置時(shí)（也可能不經(jīng)過(guò)垂直位置而到達(dá)限位位置），西東按鈕的指示燈熄滅，擺桿停止移動(dòng)。擺桿由東向西方向運(yùn)動(dòng)和由西向東方向運(yùn)動(dòng)在程序上采取互鎖關(guān)系。（5）S7-200 CPU226PLC處在自動(dòng)控制狀態(tài)，按下啟動(dòng)按鈕，燈1和燈2亮，擺桿向東移動(dòng)，光伏電池組件進(jìn)行對(duì)光跟蹤。擺桿向東移動(dòng)經(jīng)過(guò)垂直位置到達(dá)限位位置時(shí)（也可能不經(jīng)過(guò)垂直位置而到達(dá)限位位置）停止移動(dòng)。當(dāng)光伏電池組件跟蹤結(jié)束時(shí)，擺桿由東向西方向移動(dòng)，光伏電池組件又進(jìn)行對(duì)光跟蹤。擺桿向西移動(dòng)經(jīng)過(guò)

21、垂直位置到達(dá)限位位置時(shí)停止移動(dòng)，當(dāng)光伏電池組件跟蹤結(jié)束時(shí)，擺桿由西向東方向移動(dòng)，光伏電池組件再次進(jìn)行對(duì)光跟蹤。擺桿到達(dá)垂直接近開(kāi)關(guān)位置時(shí)停止移動(dòng)，光伏電池組件對(duì)光跟蹤結(jié)束時(shí)，燈1和燈2熄滅，自動(dòng)程序結(jié)束。光伏電池組件處于對(duì)光跟蹤的過(guò)程中，按下停止按鈕或按下急停按鈕時(shí)，自動(dòng)程序結(jié)束。7光伏電池組件的輸出特性測(cè)試將光伏供電控制單元的選擇開(kāi)關(guān)撥向手動(dòng)控制狀態(tài)，調(diào)節(jié)光伏供電裝置的擺桿處于垂直狀態(tài)，調(diào)節(jié)光伏電池組件正對(duì)著燈1或燈2。要求：（1）調(diào)節(jié)光伏供電系統(tǒng)的可調(diào)變阻器，阻值從0逐漸變化到1000。依次記錄燈1和燈2不亮?xí)r光伏電池組件輸出所對(duì)應(yīng)的電壓測(cè)量值和電流測(cè)量值，填寫在表5中，每次記錄的對(duì)應(yīng)的電

22、壓值和電流值為一組，記錄12組。（2）調(diào)節(jié)光伏供電系統(tǒng)的可調(diào)變阻器，阻值從0逐漸變化到1000。依次記錄點(diǎn)亮燈1時(shí)光伏電池組件輸出對(duì)應(yīng)的電壓測(cè)量值和電流測(cè)量值，填寫在表6中，每次記錄的對(duì)應(yīng)的電壓值和電流值為一組，記錄12組。（3）調(diào)節(jié)光伏供電系統(tǒng)的可調(diào)變阻器，阻值從0逐漸變化到1000。依次記錄同時(shí)點(diǎn)亮燈1和燈2時(shí)光伏電池組件輸出對(duì)應(yīng)的電壓測(cè)量值和電流測(cè)量值，填寫在表7中，每次記錄的對(duì)應(yīng)的電壓值和電流值為一組，記錄12組。表5 燈1和燈2不亮?xí)r的光伏電池組件輸出電壓和輸出電流的測(cè)量值組號(hào)電壓U/V電流I/A組號(hào)電壓U/V電流I/A172839410511612表6 點(diǎn)亮燈1時(shí)的光伏電池組件輸出

23、電壓和輸出電流的測(cè)量值組號(hào)電壓U/V電流I/A組號(hào)電壓U/V電流I/A172839410511612表7 同時(shí)點(diǎn)亮燈1和燈2時(shí)的光伏電池組件輸出電壓和輸出電流測(cè)量值組號(hào)電壓U/V電流I/A組號(hào)電壓U/V電流I/A1728394105116128繪制光伏電池組件的輸出功率曲線要求：根據(jù)表5、表6和表7中記錄的電壓測(cè)量值和電流測(cè)量值，在圖5的光伏電池組件輸出特性曲線圖上繪制3條光伏電池組件的輸出功率曲線，并標(biāo)明坐標(biāo)的參數(shù)單位和計(jì)量單位。圖5 光伏電池組件輸出功率曲線9簡(jiǎn)述問(wèn)題在某光照度下，KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中的可調(diào)變阻器獲取了光伏電池組件的最大輸出功率，如果光照度適當(dāng)增強(qiáng)，要求

24、可調(diào)變阻器仍然獲取光伏電池組件的最大輸出功率，那么如何調(diào)整可調(diào)變阻器的阻值？并說(shuō)明理由。10設(shè)計(jì)光伏路燈系統(tǒng)（1）30W光伏路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)條件：路燈功率30W，路燈工作電壓12V，每天工作時(shí)間6h，保證連續(xù)7個(gè)陰雨天能正常工作。光伏電池安裝地區(qū)峰值日照時(shí)數(shù)為3.5h。光伏電池組件工作電壓為18V，光伏電池組件綜合損失系數(shù)為1.05，蓄電池充電效率為0.85。（可以適當(dāng)補(bǔ)充設(shè)計(jì)條件，但不能更改現(xiàn)有的設(shè)計(jì)條件）。（2）畫出光伏路燈系統(tǒng)框圖。11正確地設(shè)置直流電壓表和直流電流表的參數(shù)任務(wù)三：風(fēng)力供電裝置1葉片、輪轂、尾舵的安裝。要求：將葉片、導(dǎo)流罩、尾舵正確地安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，緊固件不松動(dòng)。2

25、測(cè)速儀的安裝要求：將測(cè)速儀安裝在測(cè)速儀支架上，緊固件不松動(dòng)。3接插座CON10的接線比賽工位提供了連接偏航機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部位和CON10 XP側(cè)的電纜線和接插座。要求：（1）完成接插座CON10的XP側(cè)的接線，可靠無(wú)松動(dòng)。（2）電纜線與側(cè)風(fēng)偏航機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部位的直流電動(dòng)機(jī)、側(cè)風(fēng)偏航傳感器的接線焊接可靠。任務(wù)四：風(fēng)力供電系統(tǒng)1西門子S7-200 CPU224PLC的配置要求：西門子S7-200 CPU224PLC的輸入輸出配置如表8所示。表8 S7-200 CPU224PLC的輸入輸出配置表序號(hào)輸入輸出配置序號(hào)輸入輸出配置1I0.0側(cè)風(fēng)偏航初始位開(kāi)關(guān)15Q0.0逆時(shí)按鈕指示燈2I0.1側(cè)風(fēng)偏航45

26、到位開(kāi)關(guān)16Q0.1側(cè)風(fēng)偏航按鈕指示燈3I0.2側(cè)風(fēng)偏航90到位開(kāi)關(guān)17Q0.2恢復(fù)按鈕指示燈4I0.3風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)順時(shí)到位開(kāi)關(guān)18Q0.3啟動(dòng)按鈕指示燈5I0.4風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)逆時(shí)到位開(kāi)關(guān)19Q0.4停止按鈕指示燈6I0.5旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)自動(dòng)擋20Q0.5順時(shí)按鈕指示燈7I0.6啟動(dòng)按鈕21Q0.6繼電器KA9線圈8I0.7急停按鈕22Q0.7繼電器KA10線圈9I1.0順時(shí)按鈕23Q1.0繼電器KA11線圈10I1.1逆時(shí)按鈕24Q1.1繼電器KA12線圈11I1.2側(cè)風(fēng)偏航按鈕251M0V12I1.3恢復(fù)按鈕262M0V13I1.4停止按鈕271L+24V14I1.5風(fēng)速檢測(cè)信號(hào)282L+24V2西門子

27、S7-200 CPU224PLC的布線與接線要求：根據(jù)表8西門子S7-200 CPU224PLC的配置，完成西門子S7-200 CPU224PLC的布線與接線，接線的線徑和顏色要求見(jiàn)表9。賽場(chǎng)工位提供了設(shè)備出廠時(shí)的線標(biāo)套管，接線的線標(biāo)套管號(hào)碼與表9要求一致。在進(jìn)行西門子S7-200 CPU224PLC的布線與接線時(shí)，不改變風(fēng)力供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕的功能。表9 S7-200 CPU224PLC接線的線徑和顏色要求序號(hào)起始端結(jié)束端線型序號(hào)起始端結(jié)束端線型1L1接線排L0.75mm2紅色17I1.0略0.3mm2藍(lán)色2N接線排N0.75mm2黑色18I1.1略0.3mm2藍(lán)色3GND接

28、線排PE0.75mm2黃綠色19I1.2略0.3mm2藍(lán)色41M略0.3mm2白色20I1.3略0.3mm2藍(lán)色52M略0.3mm2白色21I1.4略0.3mm2藍(lán)色61L略0.3mm2紅色22I1.5略0.3mm2藍(lán)色72L略0.3mm2紅色23Q0.0略0.3mm2藍(lán)色83L略0.3mm2紅色24Q0.1略0.3mm2藍(lán)色9I0.0略0.3mm2藍(lán)色25Q0.2略0.3mm2藍(lán)色10I0.1略0.3mm2藍(lán)色26Q0.3略0.3mm2藍(lán)色11I0.2略0.3mm2藍(lán)色27Q0.4略0.3mm2藍(lán)色12I0.3略0.3mm2藍(lán)色28Q0.5略0.3mm2藍(lán)色13I0.4略0.3mm2藍(lán)色29

29、Q0.6略0.3mm2藍(lán)色14I0.5略0.3mm2藍(lán)色30Q0.7略0.3mm2藍(lán)色15I0.6略0.3mm2藍(lán)色31Q1.0略0.3mm2藍(lán)色16I0.7略0.3mm2藍(lán)色32Q1.1略0.3mm2藍(lán)色3風(fēng)力供電控制單元的安裝、布線與接線要求：（1）將風(fēng)力供電控制單元安裝在風(fēng)力供電系統(tǒng)的網(wǎng)孔架上，緊固件不松動(dòng)。（2）完成風(fēng)力供電控制單元的布線與接線。風(fēng)力供電控制單元與DC24V電源有關(guān)的接線線徑、顏色、線標(biāo)套管的要求見(jiàn)表10。表10 風(fēng)力供電控制單元與DC24V電源有關(guān)的接線的線徑和顏色要求序號(hào)起始端結(jié)束端線型1DT12.1略0.3mm2紅色2DT12.10略0.3mm2白色4風(fēng)電系統(tǒng)的P

30、LC程序設(shè)計(jì)與測(cè)試（1）風(fēng)力供電控制單元的選擇開(kāi)關(guān)有兩個(gè)狀態(tài)，選擇開(kāi)關(guān)撥向手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，S7-200 CPU224PLC可以進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)和側(cè)風(fēng)偏航運(yùn)動(dòng)的手動(dòng)控制。選擇開(kāi)關(guān)撥向自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，S7-200 CPU224PLC執(zhí)行自動(dòng)控制程序。（2）S7-200 CPU224PLC處在手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下順時(shí)按鈕，順時(shí)按鈕指示燈亮，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱順時(shí)移動(dòng)，當(dāng)風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱順時(shí)移動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)時(shí)，順時(shí)按鈕指示燈熄滅，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱停止移動(dòng)。風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱在作順時(shí)移動(dòng)時(shí)，再次按下順時(shí)按鈕或停止按鈕或急停按鈕時(shí)，順時(shí)按鈕的指示燈熄滅，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱停止移動(dòng)。S7-200 CPU224PLC

31、處在手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下逆時(shí)按鈕，逆時(shí)按鈕指示燈亮，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱逆時(shí)移動(dòng)，當(dāng)風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱逆時(shí)移動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)時(shí)，逆時(shí)按鈕指示燈熄滅，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱停止移動(dòng)。風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱在作逆時(shí)移動(dòng)時(shí)，再次按下逆時(shí)按鈕或停止按鈕或急停按鈕時(shí)，逆時(shí)按鈕的指示燈熄滅，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱停止移動(dòng)。風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱順時(shí)運(yùn)動(dòng)和逆時(shí)運(yùn)動(dòng)在程序上采取互鎖關(guān)系。（3）S7-200 CPU224PLC處在手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下偏航按鈕，偏航按鈕指示燈亮，風(fēng)力發(fā)電機(jī)作側(cè)風(fēng)偏航動(dòng)作，尾翼偏轉(zhuǎn)到45左右的位置，側(cè)風(fēng)偏航結(jié)束，偏航按鈕指示燈熄滅。風(fēng)力發(fā)電機(jī)作側(cè)風(fēng)偏航的過(guò)程中，再次按下偏航按鈕或停止按鈕或急停按鈕，側(cè)風(fēng)偏航結(jié)束，偏航按鈕指示燈

32、熄滅。側(cè)風(fēng)偏航結(jié)束時(shí)，點(diǎn)擊恢復(fù)按鈕，恢復(fù)按鈕指示燈亮，風(fēng)力發(fā)電機(jī)撤銷側(cè)風(fēng)偏航，在此過(guò)程中，再次按下恢復(fù)按鈕或停止按鈕或急停按鈕，撤銷側(cè)風(fēng)偏航動(dòng)作停止，恢復(fù)按鈕指示燈熄滅。在撤銷側(cè)風(fēng)偏航的過(guò)程中，當(dāng)尾翼回到初始狀態(tài)時(shí)，撤銷側(cè)風(fēng)偏航的動(dòng)作結(jié)束，恢復(fù)按鈕指示燈熄滅。（4）S7-200 CPU224PLC處在自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)按鈕指示燈亮，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱作順時(shí)運(yùn)動(dòng)，即運(yùn)動(dòng)2秒停1秒的間斷運(yùn)動(dòng)。變頻器頻率從20Hz上升至50Hz（1秒上升2 Hz），然后從50Hz下降至20Hz（1秒下降2Hz），處于循環(huán)狀態(tài)，軸流風(fēng)機(jī)相應(yīng)作變速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱順時(shí)移動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)時(shí)，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱作

33、逆時(shí)運(yùn)動(dòng)，即運(yùn)動(dòng)2秒停1秒的間斷運(yùn)動(dòng)，當(dāng)風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱逆時(shí)移動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)時(shí)，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱停止移動(dòng)，自動(dòng)運(yùn)行程序結(jié)束。S7-200 CPU224PLC處在自動(dòng)控制狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)DSP控制器規(guī)定值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)作側(cè)風(fēng)偏航，當(dāng)風(fēng)速低于DSP控制器規(guī)定值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)撤銷側(cè)風(fēng)偏航。風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱作順時(shí)運(yùn)動(dòng)和逆時(shí)運(yùn)動(dòng)在程序上采取互鎖關(guān)系。任務(wù)五：逆變與負(fù)載系統(tǒng)1示波器的使用要求：利用監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)的界面，設(shè)置逆變器輸出頻率為55Hz、輸出幅度為AC220V、逆變器死區(qū)為2100ns，利用示波器的FFT測(cè)量功能測(cè)量逆變器的輸出波形。截圖保存在U盤和手提電腦的桌面，文件名：55Hz波形。2變頻器的參數(shù)設(shè)置

34、要求：變頻器從30Hz開(kāi)始，每1秒上升1Hz，到了40Hz之后每秒1秒下降1Hz，降到30Hz后重復(fù)循環(huán)。3分析請(qǐng)分析圖6逆變電路的DC-DC升壓工作原理。圖6 逆變電路的DC-DC升壓原理圖4正確地設(shè)置交流電壓表和交流電流表的參數(shù)任務(wù)六：監(jiān)控系統(tǒng)1設(shè)計(jì)光源跟蹤界面要求：（1）界面中所設(shè)計(jì)的各控件名稱與光伏供電系統(tǒng)中的光伏供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕、指示燈的名稱要對(duì)應(yīng)、功能要一致。（2）在界面中設(shè)計(jì)擺桿限位開(kāi)關(guān)控件和擺桿限位指示燈控件，要求與實(shí)際的擺桿限位開(kāi)關(guān)功能一致。當(dāng)擺桿到達(dá)限位時(shí)，相應(yīng)的擺桿限位指示燈控件亮。（3）在界面中設(shè)計(jì)光伏電池組件限位開(kāi)關(guān)控件和限位指示燈控件，要求與實(shí)際的

35、光伏電池組件限位開(kāi)關(guān)功能一致。當(dāng)光伏電池組件到達(dá)限位時(shí)，相應(yīng)的光伏電池組件限位指示燈控件亮。（4）在光源跟蹤界面中設(shè)計(jì)一個(gè)光伏電池組件輸出功率指示燈控件，在燈1和燈2點(diǎn)亮的情況下，當(dāng)光伏電池組件輸出功率達(dá)到最大輸出功率的90%以上時(shí)，該指示燈亮。（5）S7-200 CPU226PLC處在手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，點(diǎn)擊手動(dòng)控制控件可以進(jìn)行任務(wù)二第6條第（2）（4）項(xiàng)燈1和燈2工作狀態(tài)、擺桿運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、光伏電池組件跟蹤的遙測(cè)、遙控的手動(dòng)操作。（遙測(cè)是指光源跟蹤界面能夠檢測(cè)投射燈、擺桿、光伏電池組件和光伏供電控制單元的工作狀態(tài)；遙控是指通過(guò)光源跟蹤界面來(lái)控制投射燈、擺桿、光伏電池組件的運(yùn)動(dòng)）（6）S7-200

36、CPU226PLC處在自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，分別點(diǎn)擊自動(dòng)控制控件和啟動(dòng)按鈕控件，啟動(dòng)按鈕指示燈控件點(diǎn)亮、光伏供電控制單元的啟動(dòng)按鈕指示燈亮，S7-200 CPU226PLC執(zhí)行任務(wù)二第6條第（5）項(xiàng)的自動(dòng)控制程序。2設(shè)計(jì)風(fēng)力供電系統(tǒng)控制界面要求：（1）界面中所設(shè)計(jì)的各控件名稱與風(fēng)力供電系統(tǒng)中的風(fēng)力供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕、指示燈的名稱要對(duì)應(yīng)、功能要一致。（2）在界面中設(shè)計(jì)風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)順時(shí)和逆時(shí)到位的限位開(kāi)關(guān)控件和指示燈控件，要求與實(shí)際的風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)順時(shí)和逆時(shí)到位的限位開(kāi)關(guān)功能一致。當(dāng)順時(shí)或逆時(shí)到位的限位開(kāi)關(guān)被壓下時(shí)，相應(yīng)的指示燈控件亮。（3）S7-200 CPU224PLC處在手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，點(diǎn)擊

37、手動(dòng)控制控件可以進(jìn)行任務(wù)四第4條第（2）、（3）項(xiàng)風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱運(yùn)動(dòng)、側(cè)風(fēng)偏航的遙測(cè)、遙控的手動(dòng)操作。（4）S7-200 CPU224PLC處在自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，分別點(diǎn)擊自動(dòng)控制控件和啟動(dòng)按鈕控件時(shí)，啟動(dòng)按鈕指示燈控件點(diǎn)亮、風(fēng)力供電控制單元的啟動(dòng)按鈕指示燈亮，S7-200 CPU224PLC執(zhí)行任務(wù)四第6條第（4）項(xiàng)的自動(dòng)控制程序。3設(shè)計(jì)逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面 要求： （1）逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面設(shè)置死區(qū)時(shí)間下拉框，下拉框中有300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700、3000共10項(xiàng)數(shù)據(jù)，時(shí)間單位：ns。這些數(shù)據(jù)是逆變器死區(qū)時(shí)間，供選擇和測(cè)量死區(qū)波形使用。（2）逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面設(shè)置調(diào)制比窗，調(diào)制比為0.7-1，分辨率為0.1。例如：選擇調(diào)制比為1時(shí)，逆變器輸出電壓幅度為AC220V1=AC220V；選擇調(diào)制比為0.7時(shí)，逆變器輸出電壓幅度為AC220V0.7=AC154V。調(diào)制比是供