采用基於 PC 和 EtherCAT 控製技術高效控製風力發電機組

　　Beckhoff  將會在 2012 年 9 月 18 日-22 日於德國舉辦的世界最大的風能展會 — Husum國際風能展上展示其基於 PC 和 EtherCAT 技術的風力發電機組控製解決方案。僅 2011 年一年，Beckhoff 就已經為 7000 台風力發電機組提供自動控製技術
，總裝機容量達到 11.2 GW。在全世界範圍內，超過20000台風力發電機運用了 Beckhoff 控製技術 — 包括陸上和海上風力發電機組。在今年的展會上
，Beckhoff 展出的亮點將是其基於 EtherCAT 的超高速風場監控係統。

　　Beckhoff 自動化技術已在全球範圍內的風力發電機組中得到成功應用，其應用的單機容量已達到 5 MW。基於PC的自動化技術提供了功能強大的控製器，它們可以將一台風力發電機組的所有部分 — 如變槳

、發電機、變頻器和製動器的操作管理和控製
，以及狀態檢測和風場網絡監控 — douzhenghedaotongyigepingtaishang。tawuxushiyongteshuyingjian，kexianzhujiangdifenglifadianjizujichudianqishebeidechengbenheweihufeiyong，tongshitigaolefenglifadianjizudekeliyonglv。

　　開放、可擴展的自動化軟件 TwinCAT 是 Beckhoff 基於PC 控製平台的核心組成部分。開放式接口允許集成第三方軟件，例如用於 SCADA、狀態監測
、障礙照明或者基礎監測等軟件。這些功能的硬件接口通過標準的 EtherCAT 端子模塊集成到控製係統中。可以使用各種接口集成下位現場總線，例如 CANopen、PROFIBUS 和 Ethernet TCP/IP 以及 RS232/RS485。將子係統重新部署到現場大大減少了基礎設施費用並簡化了通訊。

　　超高速風場網絡監控係統：響應時間低於1 ms

　　與傳統的 IP 解決方案相比，基於 EtherCAT 的de風feng場chang網wang絡luo監jian控kong係xi統tong響xiang應ying速su度du更geng快kuai且qie成cheng本ben優you勢shi更geng高gao。風feng場chang網wang絡luo監jian控kong係xi統tong的de速su度du越yue快kuai，能neng量liang供gong應ying源yuan對dui於yu電dian壓ya跌die落luo或huo不bu斷duan變bian化hua的de要yao求qiu的de反fan應ying就jiu越yue靈ling敏min。通tong過guo集ji成cheng在zai自zi動dong化hua係xi統tong中zhong的de EtherCAT 電力測量端子模塊可以在公共接入點以高達 10000 個采樣點/秒的速度測量瞬時電流和電壓值，從而保證能夠對電壓跌落進行早期的診斷。與替代方案不同，它可以讓整個風場實現低電壓穿越（LVRT）。因此，如果在公共接入點診斷出有電壓跌落
，它可以在1 ms 的時間內將信號傳輸給整個風場的所有風力發電機組。通過 EtherCAT 中的分布式時鍾
，所有風力發電機組的測量值和風場公共接入點的測量可以在不到 1 μs 的時間內同步。有了這些數據
，電流
、電(dian)壓(ya)和(he)頻(pin)率(lv)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)相(xiang)應(ying)控(kong)製(zhi)且(qie)電(dian)網(wang)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)最(zui)優(you)的(de)支(zhi)持(chi)。可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)現(xian)有(you)的(de)光(guang)纖(xian)以(yi)太(tai)網(wang)結(jie)構(gou)。使(shi)用(yong)這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)甚(shen)至(zhi)還(hai)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)與(yu)風(feng)場(chang)內(nei)的(de)各(ge)風(feng)機(ji)變(bian)流(liu)器(qi)的(de) IGBT同步。

　　集成式狀態監測解決方案

　　由於對風力發電機組可利用率的嚴格規定和需求的提高
，狀態監測係統（CMS）也變得越來越重要。基於 PC 和 EtherCAT 技術的控製平台將 CMS 功能無縫集成到現有的自動化係統中
，CMS可以用於監測所有風力發電機組的狀態
，包括齒輪箱、主軸承和發電機。除了相當大的成本優勢和靈活的可擴展性之外，該解決方案的診斷性能也更高。CMS 功能通過 Beckhoff EtherCAT 端子模塊（如 EL3632）集成到 I/O 端子模塊係統中。數據通過端子模塊采集，然後通過 TwinCAT 自動化軟件平台在控製器內將原始數據轉化為可用數據。CMS 軟件的實時組件通過 TwinCAT 集成到控製器中。CMS 分析軟件診斷采集到的數據並啟動相應的下遊服務
，用戶可以通過一個標準接口（比如OPC）連接 CMS分析軟件。這一結構使他們的用戶能夠更接近他們的實際目標：使用實時同步數據監測整台風機狀態，而不是單個部件的診斷。

　　TwinCAT 3 — 通用控製平台降低工程成本

　　TwinCAT 讓用戶能夠非常自由地選擇編程語言：除了麵向對象的擴展 IEC61131-3 標準語言擴展外，C 和 C++ 現在也可用作實時應用程序的編程語言。例如，通過集成 Matlab®/Simulink® ， TwinCAT 3 也可以用於設備仿真和載荷計算。

　　新聞圖片

　　圖片注釋：

　　基於 PC 的自動化控製技術可以提供一個功能強大的控製器，它能夠將一個風力發電機組的所有組件 — 例如變槳、發電機、變頻器和製動器的操作管理和控製
，以及狀態監測和風場網絡監控 — 都整合到同一個平台上。