jintian，fenglifadianjishudeshichangzhengzaixunmengzengchang
，erduiyukongzhiqidexuqiuyejuyoujidadeqianli，raner

，kongzhixitongyingjianjiyingyongruanjianbaojunlaiziouzhouzhizaoshangdeshouquan
，erguoneimuqianshangweiyouchengshudekeyongyudaxingfenglifadianjizudekongzhiqisheji
，erfenglifadianyuputongdejixieshebeizaikongzhiqideshejishangyoufeichangdadebutong，qikongzhisuanfafuza，xuyaoqiangdadechulinenglihesuanfashejinengli，lingyifangmian，taxuyaogengkekaodesheji
，erruhequshixianzhexiefuzadeyaoqiu
，B&R，作為自動化領域技術的倡導者提供了一個卓越的整機控製的完整係統平台。

 

所謂“工欲善其事，必先利其器”，yaokaifazizhuzhishichanquandekongzhixitong
，kaifapingtaidexuanzezhiguanzhongyao
，tigongchixudechuangxinshejihegaodudejichengnengli，shiyigebibukeshaodepinggutiaojian
，zheshejidaoleshishideyingjianxingnengxuqiu，suanfashejinengli，jianmohefangzhenfenxi，Safety技術、Motion

、總線技術
、傳感器技術
，風電場SCADA係統，作為全球自動化技術領導者的B&R
，提供了風力發電機組控製係統設計所需的這一切軟硬件平台。

 

風力發電機組的控製分為三個單元，在塔基的主控單元，機艙裏的邏輯控製單元以及安裝在HUB裏的變槳伺服係統，分別介紹如下：

●   C算法設計的PCC：不僅僅是滿足實時性的要求
，PCC內嵌入了Automation Runtime

的實時操作係統，它是一個多任務的定性係統設計，滿足了風力發電對於控製的實時性平台要求

，並且，C高級語言的支持使得它具備了應對風力發電所需的複雜算法設計能力，算法設計的複雜性由傳統的強於Logic的PLC來實現不可想象。

●   Safety技術：風力發電機組在惡劣環境（如風速超速）、緊急停車等狀態下需要啟動

Safety運行來對保護機組
、葉片等機械件的安全。滿足SIL 3的Safety技術在這裏並非僅僅指的是Safety Logic
，Safety Motion和Powerlink Safety也提供了針對運動控製和通信總線的安全設計
，使得Iogic、Motion和總線進行整體的安全集成
，這是一個目前為止最為完整和徹底的整機安全方案。

●   支持滑環的POWERLINK：由於變槳伺服係統的安裝是位於HUB裏的，那麼必然造成

電纜的扭曲和絞繞，那麼高速的總線也可以被滑環進行數據的可靠傳輸

，POWERLINK提供了高速的伺服之間的同步葉片調整
，和在升速

、降速和運行中的槳距穩定調整，它能夠實現高速的運動任務。

●   移動式麵板：移動式麵板使得這個機器也可以隻需要一個麵板
，安裝在機器各個點上的

信號接入使得Mobile Panel可以被用來進行不同單元程序和參數的調整，它不僅僅是為了美觀
，而是一個移動式的顯示終端
，用於節省成本

，使得多個HMI被一個代替。

 

為了獲得“最大葉尖速比”充分使用風能資源，另一方麵在安全邏輯的要求下，伺服係統也需要將葉片調整到最小迎風麵來獲得一個對機組的安全保障。

●   靈活的實現：CANopen及 Profibus DP（Slave）的支持能力使得變槳係統可以連接到

第三方主控，也可以在B&R的主控中直接控製
，這提供了一個靈活的方案來滿足客戶不同的需求。

●   SPT使得變槳並不需要專用的運動控製處理器來實現，ACOPOSmulti驅動技術提供了

一個非常有競爭力的設計
，Smart Process Technology使得這個變槳係統無需PLC即可獨立運行
，每個ACOPOSmulti單元都設計成一個獨立控製單元一樣，通過總線的連接其多個單元之間可以實現同步
，而SPT則可以處理運動過程的任務，實現光滑而可靠的速度曲線來對係統進行調整。

●   直流供電及低溫電池：ACOPOSmulti伺服驅動係統是一個基於共直流母線技術

（Common DC Bus Technology）shejidequdongxitong，tadezhiliumuxiankeyiyouwaibudezhiliudianyuanlaigongdianyunxing
，zheshidezaiwaibuwudianlideqingkuangxiahuozhejizuqiechuqingkuangxiahuifujizuyepiandeweizhichengweikeneng，weilemanzufenglifadianduiyukekedehuanjingxuqiu，B&R為其設計了Supply Box安裝於每個ACOPOSmulti的驅動單元
，這項技術極富競爭力
，即使在極其寒冷的區域，ACOPOSmulti也能提供有效的直流供電來完成其設計任務。

 

 

風力發電係統的設計是一種基於建模（Modeling Based）的控製器設計技術
，Mathworks的Matlab/Simulink提供了這一設計需求的模型設計和仿真分析的平台，B&R在2008年與Mathworks建立了戰略合作，在B&R Automation Stduio一體化開發平台上集成了Matlab Simulink的工具包，Stateflow和Stateflow coder是一個基於事件建模的工具和代碼生成器，而Real-time workshop Embedded coder則提供了為SIMULINK建模進行仿真分析的工具。

●   無風險和低成本的軟件設計：是否需要設計好係統然後再去測試控製器的設計是否滿足

風(feng)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)各(ge)種(zhong)可(ke)能(neng)工(gong)況(kuang)的(de)要(yao)求(qiu)

？顯(xian)然(ran)，這(zhe)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)經(jing)濟(ji)的(de)方(fang)案(an)，因(yin)為(wei)
，即(ji)使(shi)是(shi)普(pu)通(tong)的(de)印(yin)刷(shua)機(ji)這(zhe)樣(yang)的(de)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)調(tiao)試(shi)，也(ye)要(yao)針(zhen)對(dui)不(bu)同(tong)紙(zhi)張(zhang)在(zai)不(bu)同(tong)速(su)度(du)下(xia)的(de)測(ce)試(shi)

，往(wang)往(wang)意(yi)味(wei)著(zhe)一(yi)卷(juan)卷(juan)的(de)紙(zhi)張(zhang)被(bei)消(xiao)耗(hao)在(zai)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，而(er)風(feng)電(dian)機(ji)組(zu)？如(ru)果(guo)這(zhe)個(ge)機(ji)器(qi)尚(shang)未(wei)運(yun)送(song)到(dao)風(feng)場(chang)的(de)廠(chang)內(nei)測(ce)試(shi)沒(mei)有(you)風(feng)力(li)條(tiao)件(jian)怎(zen)麼(me)辦(ban)？因(yin)為(wei)客(ke)戶(hu)並(bing)不(bu)要(yao)求(qiu)你(ni)裝(zhuang)好(hao)機(ji)組(zu)到(dao)風(feng)場(chang)去(qu)測(ce)試(shi)，因(yin)為(wei)，他(ta)們(men)買(mai)的(de)是(shi)一(yi)台(tai)可(ke)以(yi)良(liang)好(hao)運(yun)行(xing)的(de)機(ji)器(qi)而(er)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)正(zheng)在(zai)不(bu)斷(duan)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)的(de)機(ji)器(qi)，這(zhe)是(shi)問(wen)題(ti)的(de)所(suo)在(zai)，而(er)更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，一(yi)個(ge)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)設(she)計(ji)用(yong)於(yu)機(ji)組(zu)存(cun)在(zai)巨(ju)大(da)的(de)潛(qian)在(zai)風(feng)險(xian)-對於風力發電機組而言
，風險是實實在在的存在
，而不是可能，如何去無風險的並且低成本的設計？

●   設計理念（Hardware in the Loop）：Hardware in the loop是一種回路硬件測試方法，

在航空航天、汽車
、醫藥、建築領域裏驗證為可行的方案，它能夠大大的降低成本，通過回路硬件測試方法
，可以在控製器上進行建模，並模擬各種動作，例如：風力發電機組的啟動、運行
、緊急停車、安全邏輯
、當機
，通過外部傳感器的模擬電流
、功率、相位等的變化來進行變槳係統的運動控製和機組的速度調整等等。

       你完全可以構建一個控製器核心
，然後外圍接入實際的物理硬件，如溫度傳感器、zhendongchuanganqiyijidianyaceliangmokuaideng，nikeyitongguowaibuchuanganqidecanshudebianhualaiguancesuoshejidekongzhiruanjianshifouhuodeshijideshuchu，zheyang
，nijiangnenggoubuduanfaxianwentibingduikongzhiqidesuanfahecanshujinxingtiaozheng。

 

 

●   設計流程：首先是在Automation Studio裏嵌入的SIMULINK或Stateflow,單元進行機

組zu的de模mo型xing建jian立li，它ta可ke以yi模mo擬ni機ji組zu的de各ge種zhong傳chuan感gan器qi和he執zhi行xing機ji構gou的de物wu理li模mo型xing

，每mei個ge物wu理li的de組zu件jian都dou可ke以yi被bei模mo擬ni
，然ran後hou
，設she計ji的de控kong製zhi器qi進jin行xing仿fang真zhen分fen析xi，在zai外wai部bu條tiao件jian變bian化hua
，例li如ru：轉子的速度反饋
，功率、相位的反饋都將被輸入到控製器
，進行控製器的PID調節參數的調整以便獲得期望的工作效果，Real-time Workshop Embedded Coder和Stateflow Coder也被嵌入到Automation Studio中zhong用yong於yu代dai碼ma的de自zi動dong生sheng成cheng，這zhe些xie編bian譯yi的de代dai碼ma將jiang被bei下xia載zai到dao控kong製zhi器qi中zhong被bei運yun行xing，對dui結jie果guo進jin行xing反fan饋kui，根gen據ju反fan饋kui對dui控kong製zhi器qi的de參can數shu進jin行xing優you化hua設she計ji，所suo有you這zhe些xie最zui終zhong可ke以yi被bei編bian譯yi為weiC代(dai)碼(ma)下(xia)載(zai)到(dao)控(kong)製(zhi)器(qi)中(zhong)
，經(jing)過(guo)如(ru)此(ci)設(she)計(ji)的(de)機(ji)組(zu)控(kong)製(zhi)軟(ruan)件(jian)將(jiang)被(bei)下(xia)載(zai)到(dao)實(shi)際(ji)的(de)現(xian)場(chang)進(jin)行(xing)運(yun)行(xing)測(ce)試(shi)，在(zai)如(ru)此(ci)設(she)計(ji)基(ji)礎(chu)上(shang)的(de)控(kong)製(zhi)器(qi)將(jiang)大(da)大(da)的(de)降(jiang)低(di)現(xian)場(chang)測(ce)試(shi)的(de)環(huan)節(jie)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)時(shi)間(jian)和(he)成(cheng)本(ben)。

Stateflow通過開發有限狀態機和流程圖設計環境來擴展SIMULINK的功能，它采用自然、刻度和易於理解的圖形方式來表達複雜的邏輯，結合Matlab/SIMULINK
，能夠為風力發電這種典型的包含了控製、優先級管理、工作模式切換的應用提供一個非常高效的仿真分析平台。

Real-Time Workshop Embedded Coder，在Automation Studio裏嵌入了Real-Time Workshop® Embedded Coder 工具包，它能夠為Stateflow模型生成C代碼。其生成的代碼同專業手寫代碼一樣清楚、高效，並且能夠滿足以結構緊湊，運行快速為首要需求的嵌入式係統、目標快速原型板、批量生產中使用的微處理器和實時模擬器。這些是風力發電機組控製的典型需求
，同時，Real-Time Workshop® Embedded Coder支持對原有應用程序
，函數及數據的集成，這也使得之前的工作得到了保存而不至於時間的浪費

 

風電場由於要借助於自然風的發電需求，而這些場所一般都會在野外，例如：達(da)阪(ban)城(cheng)就(jiu)有(you)國(guo)內(nei)最(zui)大(da)的(de)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)場(chang)，也(ye)是(shi)世(shi)界(jie)最(zui)大(da)的(de)，這(zhe)些(xie)地(di)方(fang)距(ju)離(li)城(cheng)市(shi)非(fei)常(chang)的(de)遙(yao)遠(yuan)
，對(dui)於(yu)出(chu)口(kou)到(dao)國(guo)外(wai)的(de)整(zheng)機(ji)
，遠(yuan)程(cheng)診(zhen)斷(duan)與(yu)維(wei)護(hu)極(ji)其(qi)重(zhong)要(yao)
，從(cong)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)角(jiao)度(du)的(de)遠(yuan)程(cheng)維(wei)護(hu)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)而(er)言(yan)，沒(mei)有(you)一(yi)個(ge)行(xing)業(ye)像(xiang)風(feng)電(dian)這(zhe)樣(yang)如(ru)此(ci)迫(po)切(qie)需(xu)求(qiu)。

遠程維護會為係統增加很多成本嗎？因為帶有以太網口的控製器在傳統的PLC裏需要增加額外成本的，而B&R的PCC則是基於Intel兼容芯片的，這使得PCC可以輕鬆集成一個以太網口來實現與上位機的連接
，而且，在Automation Studio裏VNC Server、FTP Server、Web Server是一個軟件組件而已

，它隻需要通過配置管理器進行配置即可，成本？可能是0，也可能是一個Modem的成本。

（1）VNC Server的遠程維護，VNC Server和Web Server隻需配置即可
，這是一個軟件功能塊形式存在的，無需增加任何成本，並且，VNC Serverdejiankongruanjianshimianfeidekehuodede，bujintigongwanquanxianchangjiankongjidequanxian，yenenggoutigongcanshuxiugaiheshezhidenengli，zheshideyuanchengduijiqidecaozuochengweikeneng，kanshangqu，jiuxiangshiyitaizaibendidejiqiyiyang，zhehenyouyouhuoli，zaijihubuzengjiachengbendeqingkuangxia
，keyishixianyitaijiqidekongzhirucijiandan。

（2）Web Server是另一種實現方法，同樣，不增加什麼成本即可實現
，通過設置本地IP賦予現場每個風機的控製器
，將需要監控的參數下載到本地，通過Windows自帶的IE瀏覽器即可實現對遠程主機的數據監控，包括CPU運行
、當前I/O參數等。

（3） FTP Server提供了遠程的程序傳輸能力，通過FTP Server程序的修改可以由本地PC完成後經由Internet遠程下載到控製器中。

其它的方式也包括通過短信的方式、郵件的方式來實現遠程維護與診斷。

平台利器的意義在於能夠為客戶提供一個長期有效

，持續創新的平台，它具備了所有可能用到不同廠商提供的產品的集合，B&R提供的是一個非常適合國內設備製造商開發自主係統的平台。