4编者的话全的PC控制1风电专刊2012编者的话5实操派文库一最全的工业自动化手册下载到实操派”一最全的工业自动化手册下载Andreas Franke,风电业务管理，Beckhoff Office学P一台风力发电机组绝对不仅仅是机械和软件“部件”的总和Be水hof在风能产业方面拥有超过12年的经验且越来越成功：目风力发电机组的开发始于机械设计。这个阶段包括对控制器（基于载荷计算)规格参数的设计，因为随后控制器将被集成到系统中。一旦2011年，Beckhoff就为大约7,000台产能为1.5MwW至5MW的海上包括电力电子学在内的机械设计接近完成，Beckho仟作为自动化专家和陆上风力发电系统提供了自动化解决方案。此外，作为自动化专即会参入到设计当中。客户会与我们经常联系，目的仅仅是得到“一家，Beckhoff还越来越多地服务于风力发电机组供应公司，例如变桨点软件”。然而，相比“标准机器建造而言，风力发电机组的电工系统、变流器、齿轮组和制动器的制造商。设备却起着更大且更重要的作用。因此，我们会尽快参与到这个过程当中并在初期设计阶段为我们的客户提供支持。基于通用标准部件的创新控制技术是造就我们成功的基石之一。此外，我们也已为风能产业开发出了为其度身定制的行业专用部件和产Beckhoff不仅仅是把自已看作一个自动化方案供应商。我们的目标是品。除了硬件元件外，还有配备风能专用功能块的专用软件库以及用成为全面解决方案的供应商，一个能为专用系统度身定制最佳自于在软件中创建应用程序的便利环境，Beckho仟为风力发电机组自动动化解决方案的供应商，这不仅需要考虑各个应用的特殊功能和安化提供全面的解决方案组合。我们的自动化技术与控制柜设计能力的装地点，还需要为电子硬件的选择提供合理建议。位于德国吕贝克结合相当独特，为客户完整的自动化解决方案提供了一个可靠来源。的“Beckhoff风能团队”在这方面积累了十几年的行业经验，为我除变桨控制技术和运行管理，其中包括安全技术、系统监控和风场网们打下了坚实的基础。通过这样的方式，我们就可以确保配备有络监控，我们高度集成的基于PC和EtherCAT的控制解决方案也以出色的成本效益让我们在竞争激烈的风电市场中赢得了胜利。我们之所要求。以能在风能产业中获得成功，其中一个关键因素就在于我们为国际客户提供了全面的支持。Andreas Franke学PLC就是快6产品|控制技术实操派文Beckhoff集成方案：单个平台解决所有情况基于PC和EtherCAT的控制技术应用于风力发电机组一最全的工业自动化手册下载Beckhoff自动化技术已在全球范围内的风力发电机组中得到成功应用，其应用的单机容量已达到5MW。仅2011年一年，Beckhof就已经为7000台风力发电机组提供自动控制技术，总装机容量达到11.2GW。在全世界范围内，超过20,000台风力发电机组运用了Beckhoff控制技术包括陆上和海上风力发电机组。基于PC的自动化控制技术可以提供一个功能强大的控制器，它能够将一个风力发电机组的所有组件例如变桨、发电机、变流器和制动器的运行管理和控制，以及状态监测和风场网络监控都整合到同一个平台上。它无需使用特殊硬件，可显著降低风力发电机组基础电气设备的成本和维护费用，同时提高了风力发电机组的可利用率。PC控制1风电专刊2012产品|控制技术7Pitch实操派文Control一最全的工业自动化手册下基于PC的自动化控制技术可以提供一个功能强大的控制器。它能够将一个风力发电机组的所有组件例如变桨、发电机，变流器和制动器的运行管理和控制，以及状态监测和风场网铬监控都整合到同一个平台上，LC就是快开放、可扩展的自动化软件winCAT是Beckhoff基于PC控制平台的高度集成优化了控制器并降低了风力发电机组的运营成本核心组成部分。winCAT让用户能够非常自由地选择编程语言：除了在PC和EtherCAT技术的基础上，Beckhoff可针对风力发电机组的所有面向对象的扩展EC61131-3标准语言扩展外，C和C+现在也可用作实时应用程序的编程语言。通过集成Matlab/Simulink,下winCAT3连接的工业PC和TwinCAT自动化软件中进行自动化配置：从风力发也可以用于设备仿真，例如找荷计算。电机组运行管理和变桨、变频器、齿轮箱和制动控制，到可视化系统及风场网络监控。EtherCAT提供了完整的Ethemet兼容性以及出色的开放控制技术能够提高投资安全以及减少硬件和工程设计成本实时性。除此之外，该高速通讯系统具有拓扑结构灵活、操作简单的Beckhoff基于PC和EtherCAT的控制技术的特点是支持多种硬件和软特点。下层现场总线，如CANopen、PROFIBUS和Ethemet TCP/IP可以件接口。开放性是Beckhof什系统方案的基础，有了这样良好的开放通过分布在现场的现场总线主站或从站端子模块控制相应的子系统。性后，就可以方便地集成如可视化、安全技术、测量技术等功能及第三专门为风力发电行业开发的软件库和硬件组件进一步完善了Beckhoff方软件。此外，Beckhoff技术支持各种工业通讯标准，如EC61400-25、的解决方案系列。Ether TCP/IP或OPC,确保了用户的投资安全。Third-CMSScadaFoundationPartymonitoring性能相关的可扩展性、控制器设计的高度灵活性和高度集成。控制平Software台的功能范围，除了顺序控制之外，还包括可视化、安全链以及状态监测，确保所有系统组件的有效互动，优化风力发电机组的性能。此TwinCATADS,OPC外，由于无需使用特殊硬件，因此控制结构更如简洁，从而大大降低Engineering/了工程费用。这样还可以显著降低成本，提高竞争优势。适用于所有RuntimeEngineeringApplication常用现场总线系统的接口和Beckhoff V0系统中丰富的产品系列涵盖Operational managemen了与风力发电相关的所有信号和现场总线类型。Pitch controlWind farm working派Real-time PLC学PLC就是快General Process InterfaceCommunica-tionEthemetInterfaces8产品|控制技术PC控制1风电专刊2012变桨控制集中变桨控制EtherCAT≠化嵌入式控制器，EtherCAT演子模块独立变桨控制EtherCAT嵌入式控制器，EtherCAT端子模块标准的Beckhoff风力发电机组控制器由一台嵌入式控制器（用作主控超高速的风场网络监控计算机)、EtherCAT通讯系统，总线端子模块或EtherCAT端子模块组与传统的P解决方案相比，基于EtherCAT的风场网络监控系统不仅通成的O系统以及winCAT自动化软件构成。变频器、机舱中的VO系讯速度更快，且由于无需使用交换机和集线器，其更具成本效益。通统以及轮教中的变桨控制器通过EtherCAT或另一个现场总线系统连过集成在自动化系统中的EtherCAT电力测量端子模块L3773可以以接至主控制器。安全技术和状态监测通过相应的0模块集成到端子高达10,000采样点/秒的速度测量解时电流和电压值。通过EtherCAT模块节点中。因此无需独立的CPU。通过将EtherCAT用作通用的现场分布式时钟，所有风力发电机组的测量值和风场公共接入点的测量的总线系统，通讯变得更加快速和简单，而同时，风力发电机组的项同步时间范围可以小于15。物理层既可用千Ethemet TCP/IP,也可用于目工程设计、编程和布线也得到了简化。中央嵌入式控制器采集和EtherCAT。使用现有的以太网架构（光纤技术）也可以用于最远20km的处理所有数据，检查馈电情况，并通过以太网和中央控制室通讯。距离，不会影响通讯速度.。TwinCAT支持标准的IEC61400-25风力发电机组通讯协议，从而简化了对类型各异的风场的监控和控制，包括与供电商的连接。自动化手册下更多详细信息：www.beckhoff../Wind学PLC就是快PC控制1风电专刊2012产品|控制技术9风力发电机组运行控制和管理（机舱）Ethemet TCP/IP安全输入工业自动化手安全输出安全输出EtherCAT端子模块EtherCAT端子盒CANopen(可选)PROFIBUS(可选)发电机运行控制和管理（塔基）文操派文库一最全的工业自动控制面板变流器DVI/USBEtherCATEther TCP/IP(可选)PROFIBUS(可选)CANopen(可选)(0EtherCAT端子模块嵌入式控制器，EtherCAT端子模块安全逻辑端子模块风场网络学PADS OPC-UA监控1EC61400-251EC61850EtherCATModbus TCP10人物专访实操派文库一最全的工业自动化手册下载到实操派：，学PC就实操派文库一最全的工业自动化手册下我实操派文访Dirk Kordtomeikel,,风电业务经理开放之风吹向四面八方实操派文库一最全的门2011年，风电领域的贡献占Beckhoff总营业额的大约14%。在开放自动化杂志Inge Hubner一篇专访的文章中，Dirk Kordtomeikel说，Beckhoff自动化解决方案的开放性-不仅与其他技术和制造商相比来说是成功的秘诀，而且在系统更新方面也是成功的秘诀。在此基础上，Beckhof仟打算在风电领域进一步开放其应用方案。PC控制1风电专刊2012人物专访11最全的工业自最全的工业自2011年，Beckhoff在风电领域产生了大约6500万欧元的营业额。总计统的解决方案相比，这种基于PC的解决方案为风能客户带来了更大占公司总营业额(4亿6500万欧元)的大约14%。这绝对是风力的成本效益。在传统的系统中，需要用专门的控制器单元用于操作发电机自动化技术供应商中的佼佼者，Dirk Kordtomeikel说，2011管理、状态监测、制动控制、障调灯等。而基于P℃的自动化技术提年，我们为总产能11.2GW的风力发电机组提供了我们的控制器。供了强大的控制选项，将风力发电机组的所有元件整合到同一个平台这占市场份额的25%以上，非常可观。与此同时，全世界大约有上。在所有上述的情况下，EtherCAT I/O系统能够将更多端子模块整20,000台风力发电机组都使用了Beckho的技术。合到机舱中，而无需更多CPU。在软件方面，这都是通过TwinCAT映射的。客户需要的部件更少、系统构架更简单及总成本更低。因为安风电领域营业额的很大一部分来自中国。因为去年市场菱靡，所以装的系统更少，所以其可用性增加，且其可诊断性也有了明显的改Dirk Kordtomeikel预计2012年中国的风能产业营业额会降低至4到5千Dirk Kordtomeikel总结说。万欧元。现今，诸如印度、巴西和德因这样的因家已开始弥补中国市场带来的萧条。在中国成功开展的项目为我们的事业带来了开门红。我基于实时以太网，反应时间为20ms的解决方案已得以实现。们可以参考中国的许多样例。这会对我们在其它国家和地区开展项目采用EtherCAT,反应时间将获得进一步的改进。产生积极的影响。Dirk Kordtomeikel说。Dirk Kordtomeikel认为，EtherCAT绝对是最卓越的。他坚信风能领然而，不仅是中国的风电市场正在经历困难的时期，全世界的风电产域中，没有比EtherCAT更好的总线系统了。EtherCAT的主要特点业都是如此。Dirk Kordtomeikel对现在的情况做了如下说明：再生包括高速、强大的转换特性、简洁的设计以及可以使用铜缆或光纤作能源市场无论是风能还是太阳能都正在与产能过剩作斗争。为介质。其不仅能够为单台风力发电机组带来好处，而且还能够为整此外，许多国家负情非常严重，因此这些困家削减了对再生能源的补个风场网络监控带来好处。行业专家在一个更广泛的背景解释了当前助。例如，在美国，PCT支持再生能源的法律已逐步停止。而的形势：田际电网准则规定了许多措施以实现电网稳定。其技术背且，风场被认为是大型的项目，由于经济的不确定性，银行也不愿意景是：间歇性可再生能源发电的进一步扩展会影响电网的稳定。在变提供融资。另一个障碍便是电网扩展。在这方面以及其它方面，政治流器方面的其中一个对策便是LVT(低电压穿越技术)，Di冰家有责任为将来设定正确的方向。Kordtomeikel说。然而，根据他的销售经验来看，他知道风场运营者还有其它要求。例如，他们会要求反应时间为200s以确保能够快尽管目前在这方面存在不确定性，但Dirk Kordtomeikel确信市场会再速响应电压跌落等。标准的TCPP技术并不适用于这一要求，他次复苏，因为：核能的逐步淘汰在许多国家已成定局。用化石燃料说。而实时以太网协议却能够实现高性能的风场网络监控。基于实提供能源，因其会产生较高的C02排放量，也同样没有将来。中长期时以太网，反应时间为20ms的解决方案已得以实现。有了EtherCAT,内，作为它们的主要替代物之一就是风能。反应时间将获得进一步的改进，Dirk Kordtomeike说.创新技术确保了竞争力基于实时以太网的实时风场网络监控系统可以基本实现独立风力发电从技术观点来看，Dirk Kordtomeikel乐观地描绘了现在的状况。由于机组间的数据交换。风场网络集成了变电所、升压站和气象杆等数据一系列的技术改进，风能发电不再比其买价更昂贵。进一步的技术创点。另外，与上位风场主控计算机的通讯也可采用基于EtherCAT和冗新将更有利于发展。从自动化专家的观点来看，技术创新将包括状余网络通过标准组件来实现。态监测的优化、更快且更则算的风场通信解决方案、预接线的现场解决方案和改进的载荷管理。与传统的风场网络监控系统相比，EtherCAT的成本更低、速度更快，Dirk Kordtomeikel总结了EtherCAT的好处。现代的风场网络在所有这些方面，Beckhoff都将把开放性作为其成功的移密式器，处监控系统基于光纤技术。由于线路与以太网兼容，因此其也遁合于于核心地位的便是可扩展的、基于PC的自动化解决方案。其关键要EtherCAT,所以已有的线路网络无需额外的花费和精力即可使用。此素便是TwinCAT软件，EtherCAT作为高速通信介质及EtherCAT/O端外，EtherCAT也能够满足线缆冗余的要求。而且，与其它总线系统的子模块系统，不同的功能都可以通过其被集成到控制器中。通过大量接口也确保了开放性。与实时以太网协议相比，运营者只需花费较低接口即可以对其他制造商提供开放性。据Dirk Kordtomeikel讲，与传的成本即可获得所有这些好处，这位销售专家总结道。例如，第一12人物专访C控制1风电专刊2012一最全的工业自动个使用EtherCAT的Dewind风场网络监控项目已经实施。快速风场网络监控EtherCAT也为风场间的快速数据通信提供了基础。为此，还有额外的功率测量端子模块以及网络监控超采样端子模块可供使用。功率测量端子模块L3413具有高达690VAC的电压输入以及电气隔离的电流输入。其设计用于直接监控高性能发电机，例如风力发电机组中的设备。“对于高达690V的电压来讲，在向上连接时就不再需要电压互感器，这就节省了额外的成本，”Dirk Kordtomeikel说。“基于超采样原理，该端子模块能够以远远短于控制器周期的间隔进行测量。3773支持分布式时钟系统，因此，能够与其它Et孙erCAT设备一起同步进行测量。”电网监控端子模块L3773设计用于监控三相交流电压系统的状态。单相测量电压最大288V有效值，测量电流最大1A有效值，采样值为具有16位分辨率的瞬时值。“在EtherCAT超采样原理的基础上，状态监测在实际运用中的开放性能够以时间分辨率最高达100s的速度同时测量六个通道，然后传输除了已经提到的端子模块外，EL3632 EtherCAT端子模块也对风电领域具至控制器。控制器拥有足够的运算能力来进行真有效值和功率计算，有重大意义。其用于将状态监测功能性集成到控制技术解决方案中。且能执行电压和电流曲线的复杂自定义算法。”Dirk Kordtomeikel说。使用TwinCAT预处理相应的数据。然后，数据可通过开放通信接口，例“基于超采样原理，该端子模块能够以远远短于控制器周期的间隔进如OPC UA或AD5,传输到高级诊断软件作进一步分析。这是Beckhoff行测量。EL3773支持分布式时钟系统，因此，能够与其它EtherCAT设对公司核心竞争力以外的供应商所提供开放性的另一例子。客户从集备一起同步进行测量。成式解决方案中获得的好处。“然而，我们并不打算给风电领域的客户提供整体解决方案，”Dirk Kordtomeikel说。“相反，我们的战略这些集成到模块自动化系统的端子模块能够在初期探测馈入点的电压是提供能够为综合状态监测提供所需数据的自动化技术。我们将风机跌落，以便更加快速地采取适当的行动。馈入点的电压跌落能够在短中相关参数的专业监测和诊断留给专业的状态监测系统供应商。”于1s的时间内被报告至整个风场网络中。“EtherCAT利用了集成到每个装置中的分布式时钟系统。在采用EtherCAT的风场网络中，Dirk Kordtomeikel认为作为风力发电机组首要问题的状态监测在将来所有测量值以及控制设置的同步时间误差可以小于1s,”Drk会变得更加重要。“当状态监测系统成为海上系统强制性的要求时，Kord止omeikel说。他进一步解释到：“EtherCAT的快速传输特性使得在引发了第一次大规模‘状态监测系统热湾”·另一推动力即是中田整个风场中的电压及频率控制得以实现。”此外，还有更多的好处，提高的质量要求所带来的。这些要求于2012年生效，规定中国一定例如LV:“W与各个变流器中的IGBT脉冲调制有关。这就出现规模以上的风力发电机组必须配备状态监测系统，”他说。然而，了一个问题：为什么不从一个中心位置对整个风场的所有GBT同时他指出，目前市场上对这一要求还未形成共识。“状态监测经常与进行脉冲调制？”这在原则上是可行的，但其需要所有变频器制造商齿轮组的监控相提并论。几乎所有的传统状态监测系统供应商也将的配合。“事实上，许多活跃于风电领域的变频器制造商都是EtherCAT主轴承和发电机包括在监控的范围内。”基于他的经验，他说道。技术协会的成员，也就是说，他们的产品已经具备EtherCAT接口，这然而，Bhof采取了一个更加全面的做法。基于这种做法，各个状对我们来说非常有利。”他说。态监测系统能够提升风力发电机组的整体可用性，而不只是单独的元学PLC就是快