1. 應(yīng)用背景——日益增加的新能源需求和迅速發(fā)展的風(fēng)電技術(shù)
風(fēng)力發(fā)電正在中國(guó)蓬勃發(fā)展，隨著能源環(huán)保問(wèn)題的加劇，綠色的風(fēng)力發(fā)電越發(fā)得到國(guó)家重視，投入不斷加大，最近幾年，風(fēng)力發(fā)電保持著每年30％以上的強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭。
國(guó)內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)起步較晚，目前的控制系統(tǒng)均是由歐洲專(zhuān)用控制方案提供商提供的專(zhuān)用系統(tǒng)，價(jià)格高昂且交貨周期較長(zhǎng)。開(kāi)發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的控制系統(tǒng)必須要提上日程，一方面，由于缺乏差異化而使得未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中的透明度過(guò)高，而造成陷入激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，另一方面，尋找合適的平臺(tái)開(kāi)發(fā)自主的風(fēng)電控制系統(tǒng)將使得制造商在未來(lái)激烈競(jìng)爭(zhēng)中獲得先手。
然而，風(fēng)電控制系統(tǒng)必須滿(mǎn)足風(fēng)電行業(yè)特殊的需求和苛刻的指標(biāo)要求，這一切都對(duì)風(fēng)力發(fā)電的控制系統(tǒng)平臺(tái)提出了要求，而B(niǎo)&R的控制系統(tǒng)，在軟、硬件上均提供了適應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電行業(yè)需求的設(shè)計(jì)。
2. 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備對(duì)控制系統(tǒng)的需求
2.1 高標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性
當(dāng)今，基于全球?qū)η鍧嵞茉吹闹匾?，各個(gè)國(guó)家都在建設(shè)風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)機(jī)的安裝地點(diǎn)十分廣泛，北半球、南半球、陸地、海洋，只要有合適風(fēng)資源的場(chǎng)所就可安裝風(fēng)機(jī)，這對(duì)風(fēng)機(jī)中的器件提出了很高的要求，作為風(fēng)機(jī)運(yùn)行的大腦——控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，同樣不例外：寬溫，抗震，防腐蝕、電磁兼容性好等幾方面成為了最基本的要求。
貝加萊在風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)中采用的X20系統(tǒng)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就考慮了這些需求，除了通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的CE,C-UL-US,GOST-R等認(rèn)證外，我們的產(chǎn)品在德國(guó)TUV實(shí)驗(yàn)室做了HALT（高加速壽命）測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，X20系統(tǒng)的操作極限溫度可達(dá)到: -70°C～100°C，振動(dòng)極限可達(dá)到55g(RMS)。此外針對(duì)海上風(fēng)機(jī)對(duì)于防鹽堿、防潮氣等方面，X20所有模塊均進(jìn)行了特殊處理；同時(shí)X20系統(tǒng)的MTBF時(shí)間可達(dá)到50萬(wàn)個(gè)小時(shí)，這些指標(biāo)從硬件方面都已完全滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)提出的高標(biāo)準(zhǔn)要求，X20系統(tǒng)在各行各業(yè)的實(shí)際應(yīng)用情況也都證明了這一點(diǎn)。
2.2高級(jí)語(yǔ)言編程能力
由于功率控制涉及到風(fēng)速變化、最佳葉尖速比的獲取、機(jī)組輸出功率、相位和功率因素，發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速等諸多因素的影響，因此，它包含了復(fù)雜的控制算法設(shè)計(jì)需求，而這些，對(duì)于控制器的高級(jí)語(yǔ)言編程能力有較高的要求，而B(niǎo)&R PCC產(chǎn)品提供了高級(jí)語(yǔ)言編程能力，不僅僅是這些，還包括了以下一些關(guān)鍵技術(shù)：
2.2.1復(fù)雜控制算法設(shè)計(jì)能力
傳統(tǒng)的機(jī)器控制多為順序邏輯控制，而隨著傳感器技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜控制將越來(lái)越多的應(yīng)用于機(jī)器，而機(jī)器控制本身即是融合了邏輯、運(yùn)動(dòng)、傳感器、高速計(jì)數(shù)、安全、液壓等一系列復(fù)雜控制的應(yīng)用，PCC的設(shè)計(jì)者們很早就注意到這個(gè)發(fā)展方向而設(shè)計(jì)了PCC產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足這一未來(lái)的需求。
為了滿(mǎn)足這種需求，PCC設(shè)計(jì)為基于Automation Runtime的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(OS)上，支持高級(jí)語(yǔ)言編程，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電而言，變槳距、主控邏輯、功率控制單元等的算法非常復(fù)雜，這需要一個(gè)強(qiáng)大的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其高效的程序設(shè)計(jì)，并且，代碼安全必須事先考慮，以維護(hù)在研發(fā)領(lǐng)域的投資安全。
2.2.2功能塊調(diào)用
PCC支持PLCopen Motion、PLCopen Safety和PLCopenHydraulic庫(kù)的調(diào)用，這對(duì)于風(fēng)電這一集合了變槳運(yùn)動(dòng)控制、安全邏輯設(shè)計(jì)、液壓控制的綜合系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是再好不過(guò)的選擇.變槳控制將考慮多個(gè)伺服的定位和同步關(guān)系，而safety為機(jī)組提供了多種安全回路設(shè)計(jì)以保護(hù)機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，液壓控制被極其容易的集成到系統(tǒng)中而無(wú)需購(gòu)置專(zhuān)用的液壓控制模塊。同時(shí)，PCC支持用戶(hù)自定義庫(kù)的封裝設(shè)計(jì)，用戶(hù)可以將其自身的核心算法封裝為功能塊來(lái)調(diào)用，這使得一方面代碼的安全性得到了很好的保證，而另一方面，它也提供了針對(duì)不同機(jī)組的系統(tǒng)調(diào)用，大大簡(jiǎn)化了軟件的重構(gòu)，支持快速開(kāi)發(fā)。
2.2.3 All In One的設(shè)計(jì)理念——Automation Studio™集成軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)
Automation Studio™設(shè)計(jì)初衷是建立在一種放眼整機(jī)控制而不是局部（只關(guān)心驅(qū)動(dòng)或者邏輯，獨(dú)立組件），30年的豐富OEM控制設(shè)計(jì)使得B&R深刻理解“整體”的意義，因此，其軟件包設(shè)計(jì)為面向整個(gè)機(jī)器的各個(gè)對(duì)象（邏輯、運(yùn)動(dòng)、測(cè)量、通信、顯示）和過(guò)程（配置、項(xiàng)目規(guī)劃與管理、診斷、調(diào)試、維護(hù)）。
對(duì)于B&R Automation Studio而言，控制器的設(shè)計(jì)、變槳伺服、液壓控制、Safety技術(shù)、通信均在一個(gè)”All In One”的工具包Automation Stduio中實(shí)現(xiàn)，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電這樣的綜合多種控制需求的系統(tǒng)而言，Automation Studio提供了一個(gè)完整的工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用的平臺(tái)，它使得代碼生成、仿真分析、遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)集成為一體，難道還有什么需要不能滿(mǎn)足嗎？
拋開(kāi)技術(shù)的因素，對(duì)于用戶(hù)而言，一套軟件即可實(shí)現(xiàn)所有的應(yīng)用需求，這降低工程師的學(xué)習(xí)成本，也作為一個(gè)平臺(tái)，為用戶(hù)提供了長(zhǎng)期持續(xù)創(chuàng)新的軟件平臺(tái)基礎(chǔ)。
2.3 Matlab/Simulink風(fēng)力發(fā)電控制器代碼自動(dòng)生成
風(fēng)能利用是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到了氣象學(xué)、流體力學(xué)、固體力學(xué)、電力電子、機(jī)械工程、材料工程等多種學(xué)科和專(zhuān)業(yè)，許多部件都能建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，而MATLAB是建模、仿真的常用工具軟件，貝加萊的Automation Studio中集成了Matlab/SIMULINK的接口，這將大大減少工程設(shè)計(jì)人員的編程調(diào)試時(shí)間，降低現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試費(fèi)用。
從2008年開(kāi)始，B&R與Mathworks建立了深度的合作關(guān)系，采用MATLAB/SIMULINK工具，提供針對(duì)電力行業(yè)的模型構(gòu)建、仿真分析與代碼生成設(shè)計(jì)。
2.3.1基于建模的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于數(shù)學(xué)建模的，這是所有工程應(yīng)用的目標(biāo)和基礎(chǔ)理論，而Matlab正是提供了建模設(shè)計(jì)架構(gòu)上的系統(tǒng)仿真和分析。
通過(guò)SIMULINK，建立模型就如同裝配物理系統(tǒng)本身一樣，模型中的組件就像實(shí)際的物理線路連接一樣方便，這些物理連接代表理想的傳導(dǎo)路徑，通過(guò)這個(gè)方法，可描述系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，而無(wú)需推導(dǎo)和實(shí)現(xiàn)用于系統(tǒng)的方程，模型與原理圖非常相似，從模型中，SIMULINK可自動(dòng)構(gòu)造描述系統(tǒng)運(yùn)行的微分代數(shù)方程，這些方程可與其它方程集成在一起。例如你可以定義線性和飽和變壓器、避雷器和斷路器以及輸電線路的模型，勵(lì)磁、液壓和風(fēng)力渦輪機(jī)組，以及電力電子單元的GTO、IGBT模型，對(duì)于控制和測(cè)量單元的電壓、電流、阻抗測(cè)量，RMS測(cè)量，有功和無(wú)功功率的計(jì)算，以及abc-to dq0及dq0到abc的轉(zhuǎn)換，三相單元的RPL負(fù)載、同步或異步發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)分析和測(cè)量工具均可以被組件形式建立模型，并通過(guò)SIMULINK來(lái)連接。
利用SIMULINK可以為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建立控制系統(tǒng)模型
2.3.2 SIMULINK的電力應(yīng)用分析能力
SIMULINK里包含了柔性輸電系統(tǒng)向量模型、風(fēng)力渦輪的向量模型、電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制和磁場(chǎng)定向控制模型等。SIMULINK為電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供了三種解決方案，以及一種理想的切換算法，可通過(guò)高頻切換提升系統(tǒng)的仿真性能。在 Simulink中使用變步積分算法來(lái)執(zhí)行高度精確的電力系統(tǒng)模型仿真。其中一些積分算法可處理在實(shí)際電力系統(tǒng)建模中常遇到的數(shù)值剛性系統(tǒng)。
SIMULINK提供的零點(diǎn)穿越檢測(cè)功能，能以十分精確的機(jī)器精度檢測(cè)并求解不連續(xù)過(guò)程。離散仿真采用固定步長(zhǎng)梯形積分法來(lái)仿真系統(tǒng)，特別適合帶電力電子設(shè)備的電力系統(tǒng)模型。該模式還有助于實(shí)現(xiàn)模型的實(shí)時(shí)執(zhí)行。向量仿真則采用一組固定頻率代數(shù)。
2.3.3 代碼自動(dòng)生成
通過(guò)MATLAB/Simulink，系統(tǒng)建模的控制器代碼可以被生成，并經(jīng)過(guò)優(yōu)化成為真正可用的程序，而這些強(qiáng)大的功能也被集成到了Automation Studio中，對(duì)于開(kāi)發(fā)風(fēng)電控制系統(tǒng)而言，這無(wú)疑是一種非常好的選擇。
2.3.4 貝加萊仿真模型的合作伙伴－－-德國(guó)風(fēng)能研究所（ISET）
ISET成立于1988年，是一家同Kassel大學(xué)合作的德國(guó)非營(yíng)利性研究所。主要從事可再生能源戰(zhàn)略應(yīng)用方面的項(xiàng)目研發(fā)，目前有75%的員工集中于風(fēng)電領(lǐng)域的項(xiàng)目研發(fā)，大型風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)是其中一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容；他在風(fēng)機(jī)模型方面也積累了豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，貝加萊在2007年進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域之初，就和ISET建立起了合作關(guān)系，通過(guò)ISET的支持，我們可以很快的對(duì)某一風(fēng)機(jī)建立起真實(shí)、準(zhǔn)確的仿真模型，并且通過(guò)MATLAB/Simulink接口，直接導(dǎo)入Automation Studio，在開(kāi)發(fā)階段就可完成大部分的參數(shù)診定、程序測(cè)試等工作，并且通過(guò)這個(gè)模型可以自動(dòng)生成變槳、扭矩控制算法。
3 基于B&R系統(tǒng)的風(fēng)電解決方案
在風(fēng)電領(lǐng)域，貝加萊可提供包括風(fēng)電場(chǎng)全場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)（APROL）、風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)(X20)、單機(jī)SCADA系統(tǒng)(JAVA)等全套解決方案。
3.1 APROL風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)
3.1.1 監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成
APROL系統(tǒng)是一套早在1983年就推出的DCS系統(tǒng)，它充分利用了近年來(lái)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字通訊技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合工控各行業(yè)的工藝要求，目前已在石油天然氣、石化、化學(xué)工業(yè)、電力能源、環(huán)保、軌道交通、冶金、建材等工控各個(gè)領(lǐng)域有了大量的應(yīng)用。
目前APROL最新版本是3.6版，它充分吸收了其它家DCS系統(tǒng)的眾多優(yōu)勢(shì)，如系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性、良好的用戶(hù)界面、豐富的庫(kù)函數(shù)等，同時(shí)也克服了傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)的諸多不足，具有系統(tǒng)靈活開(kāi)放、高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境等特點(diǎn)。
風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè)具有多個(gè)有功功率和無(wú)功功率可調(diào)并實(shí)時(shí)變化的發(fā)電單元的系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)及其各個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是一種整體與部分、宏觀與微觀的關(guān)系。因此，在單臺(tái)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合適的風(fēng)電場(chǎng)級(jí)的DCS系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)不同時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)的功率變化，并根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的有功功率和無(wú)功功率輸出，以保證風(fēng)電場(chǎng)安全、穩(wěn)定、符合要求地 運(yùn)行。除風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之外，風(fēng)電場(chǎng)DCS系統(tǒng)可以兼容或接入風(fēng)電場(chǎng)的升壓變電站、氣象觀測(cè)站的監(jiān)控系統(tǒng)，提高風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控的集成度。
與傳統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)中央監(jiān)控系統(tǒng)相比，APROL風(fēng)電場(chǎng)DCS系統(tǒng)將由以下三個(gè)功能組成部分：
（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控（SCADA）
（2）能量調(diào)度與管理（PDM）
（3） 功率預(yù)測(cè)管理（PFM）
風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè)具有多個(gè)有功功率和無(wú)功功率可調(diào)并實(shí)時(shí)變化的發(fā)電單元的系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)及其各個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是一種整體與部分、宏觀與微觀的關(guān)系。因此，在單臺(tái)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合適的風(fēng)電場(chǎng)級(jí)的DCS系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)不同時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)的功率變化，并根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的有功功率和無(wú)功功率輸出，以保證風(fēng)電場(chǎng)安全、穩(wěn)定、符合要求地 運(yùn)行。除風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之外，風(fēng)電場(chǎng)DCS系統(tǒng)可以兼容或接入風(fēng)電場(chǎng)的升壓變電站、氣象觀測(cè)站的監(jiān)控系統(tǒng)，提高風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控的集成度。
與傳統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)中央監(jiān)控系統(tǒng)相比，APROL風(fēng)電場(chǎng)DCS系統(tǒng)將由以下三個(gè)功能組成部分：
（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控（SCADA）
（2）能量調(diào)度與管理（PDM）
（3） 功率預(yù)測(cè)管理（PFM）
3.1.2 監(jiān)控范圍
在B&R的系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程維護(hù)不僅僅代表在軟硬件意義上可以有靈活的實(shí)現(xiàn)，而且也包含了：
（1）針對(duì)各種參數(shù)的監(jiān)控
不僅僅是電流、電壓，事實(shí)上在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的每個(gè)參數(shù)，各個(gè)傳感器的輸入、I/O模塊、CPU、甚至軟件中的中間變量都可以被遠(yuǎn)程監(jiān)控到。
（2）運(yùn)行分析
通過(guò)靈活的軟件平臺(tái)，B&R也能為風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)提供整場(chǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)，包括設(shè)備維護(hù)、根源分析等管理級(jí)任務(wù)，這個(gè)可以由B&R APROL DCS系統(tǒng)來(lái)完成，貝加萊提供了不僅僅是整機(jī)控制、監(jiān)控、也提供面向整場(chǎng)的管理級(jí)服務(wù)。
3.2 風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)
MW級(jí)風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)的典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
3.2.1 X20分布式控制系統(tǒng)
在風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)中貝加萊主要采用了開(kāi)放性好、集成度高、配置靈活、性能突出的X20分布式系統(tǒng)，X20系統(tǒng)基于PC-Based技術(shù)，CPU單元采用最新的Intel Celeron處理器，最快的循任務(wù)環(huán)周期可達(dá)200 μs；且所有CPU單元都標(biāo)配了USB、RS232以及以太網(wǎng)接口，支持各類(lèi)主流的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，如Profibus-dp，Modbus/tcp，Canopen等；主CPU、I/O站以及安全系統(tǒng)間均采用Ethernet powerlink工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，各I/O模塊采集到的信號(hào)可以實(shí)時(shí)到傳送到主CPU進(jìn)行條件判斷及處理；此外變流器設(shè)備、變槳系統(tǒng)、智能傳感器、CMS系統(tǒng)均可以通過(guò)通訊的方式實(shí)時(shí)采集到主CPU中；對(duì)上位軟件方面，X20系統(tǒng)也提供了豐富開(kāi)放的接口：OPC、Dll、web、ftp等。以上所有的配置及調(diào)試均在AS3.0－－一個(gè)統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)平臺(tái)下完成。
X20系統(tǒng)中還具備了一些時(shí)候風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的特殊模塊，如測(cè)量有功、無(wú)功、相位角的X2OCM0985電力測(cè)量模塊；帶有示波器功能的AI/AO模塊；光纖中繼器模塊：X20BH模塊；PWM輸出模塊：針對(duì)逆變器的控制的專(zhuān)用模塊等。
X20CM0985電力測(cè)量與并網(wǎng)同步專(zhuān)家模塊
3.2.2 風(fēng)機(jī)主控軟件包（WTC Package）——核心軟件包
風(fēng)機(jī)主控軟件包是由貝加萊公司資深算法工程師、軟件工程師組成的研發(fā)小組，在分析和消化了目前的一些風(fēng)機(jī)控制軟件的設(shè)計(jì)，歷時(shí)2年所完成的一套軟件包，目前已有部分國(guó)內(nèi)外客戶(hù)在使用該軟件包，獲得了很好的使用反饋，以下幾點(diǎn)是該軟件包的設(shè)計(jì)理念：
（1）基于 標(biāo)準(zhǔn)化IEC61131-3語(yǔ)言開(kāi)發(fā)： 結(jié)構(gòu)化文本（Structured text）
（2）軟件結(jié)構(gòu)由一些小部分組成并接口清晰（模塊化結(jié)構(gòu)）：
便于添加/修改/移除單個(gè)部分
便于維護(hù)
便于測(cè)試
測(cè)試過(guò)部分代碼的復(fù)用
適用與多種機(jī)型（雙饋、直驅(qū)）
（3）軟件修改和下載無(wú)需重啟
（4）集成完整的 I/O 診斷 – 可以運(yùn)行時(shí)維護(hù)
（5）高度參數(shù)化 – 參數(shù)修改不會(huì)引起跳變
利用模塊化的結(jié)構(gòu)，再加上貝加萊產(chǎn)品的定性分時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)以及集成AS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以快速的完整一套風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的主控軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作，這一方案的優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)外幾個(gè)合作項(xiàng)目中都得到了很好的體現(xiàn)。
3.2.3 風(fēng)機(jī)單機(jī)SCADA系統(tǒng)（基于Java技術(shù)）
風(fēng)機(jī)單機(jī)的SCADA系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下幾類(lèi)功能
（1） 風(fēng)機(jī)整機(jī)和各部件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息
▪ 狀態(tài)信息 ▪ 溫度信息 ▪ 轉(zhuǎn)速信息▪ 電氣信息▪ 環(huán)境信息
（2）風(fēng)機(jī)各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息
▪ 10分鐘平均數(shù)據(jù) ▪ 事件數(shù)據(jù)▪ 分析數(shù)據(jù)
（3）風(fēng)機(jī)控制
▪ 停機(jī)、開(kāi)機(jī)、復(fù)位、維護(hù) 、參數(shù)設(shè)定 ▪ 有功功率調(diào)節(jié) ▪ 無(wú)功功率調(diào)節(jié)
基于上述需求，開(kāi)發(fā)了基于web技術(shù)的開(kāi)放式單機(jī)SCADA系統(tǒng)，除了主控柜上的HMI可以顯示和操作此界面外，任何一臺(tái)可以連接到主控PLC的計(jì)算機(jī)通過(guò)IE即可調(diào)用出此界面，實(shí)現(xiàn)瘦客戶(hù)端的SCADA系統(tǒng)，通過(guò)最新的IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程維護(hù)和管理功能，其主界面如下圖所示。
3.2.4風(fēng)機(jī)仿真模型
如前所述，在獲得客戶(hù)提供的一系列有關(guān)機(jī)組的具體參數(shù)后（貝加萊會(huì)提供參數(shù)列表），貝加萊可根據(jù)這些參數(shù)提供出一套基于MATLAB/Simulink技術(shù)的仿真模型，該模型將以可運(yùn)行在AS中的庫(kù)函數(shù)形式提供，同時(shí)有該模型還將自動(dòng)生成和此機(jī)型有關(guān)系的變槳扭矩控制器，通過(guò)這樣的模型，可以直接對(duì)主控程序進(jìn)行仿真調(diào)試。
3.2.5風(fēng)電安全系統(tǒng)
風(fēng)機(jī)的安全鏈設(shè)計(jì)中可通過(guò)安全繼電器回路或者集成式的安全模塊兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩種模式均各有特點(diǎn)，但集成式的安全系統(tǒng)無(wú)疑是未來(lái)的趨勢(shì)。
B&R safety技術(shù)是目前運(yùn)行最高效率的安全系統(tǒng)，并且有完整的產(chǎn)品線如Safetylogic 、Safety I/O,Safety Motion、Powerlink Safety,滿(mǎn)足SIL 3級(jí)別的設(shè)計(jì)，安全邏輯的掃描周期為1ms，是目前刷新最快的Safety Logic產(chǎn)品，B&R SafetyLogic是基于POWERLINK實(shí)時(shí)通信技術(shù)而設(shè)計(jì)的，通過(guò)將系統(tǒng)中關(guān)鍵的邏輯如強(qiáng)風(fēng)、惡劣天氣，機(jī)組的狀態(tài)變化如葉輪過(guò)速、扭纜、電源失效、制動(dòng)和操作人員的緊急按鈕動(dòng)作等通過(guò)黃色的X20 Safety I/O輸入到系統(tǒng)中，而Safetylogic控制器作為一個(gè)POWERLINK Controlled Node來(lái)運(yùn)行，只有在Safety邏輯對(duì)應(yīng)的I/O動(dòng)作時(shí)才引發(fā)一個(gè)安全邏輯的執(zhí)行過(guò)程（這些過(guò)程依據(jù)引發(fā)安全的源而設(shè)計(jì)為不同），Safetylogic是獨(dú)立于標(biāo)準(zhǔn)控制單元的。
如主控系統(tǒng)拓?fù)鋱D所示，貝加萊的方案可采用集成的安全系統(tǒng)，所有安全模塊可安裝在系統(tǒng)的任何一處。同時(shí)B&R Automation Studio工具包支持PLCopen的Safety庫(kù)應(yīng)用，支持20種開(kāi)放的PLCopenSafety功能塊，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電這樣牽扯到嚴(yán)格的機(jī)組安全的應(yīng)用而言，它不僅高效、完整的并且開(kāi)放，易于構(gòu)建安全邏輯。
3.2.6 遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)
（1）遠(yuǎn)程維護(hù)是系統(tǒng)必需的設(shè)計(jì)
對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言，遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o疑至關(guān)重要，因?yàn)?，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝往往是在海邊、山谷風(fēng)口、沙漠隔壁這樣的遠(yuǎn)離市區(qū)的地方，因?yàn)?，只有這些地方才能提供較大的風(fēng)力資源。如果一套系統(tǒng)能夠提供豐富的遠(yuǎn)程維護(hù)和監(jiān)控手段，將大大降低風(fēng)機(jī)的調(diào)試及維護(hù)成本，而貝加萊的方案在這方面為客戶(hù)提供了多樣的選擇。
（2）多種遠(yuǎn)程維護(hù)方案
遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)提供了維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備和系統(tǒng)的便捷方案，在B&R系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程方案靈活并且能夠不增加或很少的成本即可。
基于VNC Server的遠(yuǎn)程維護(hù)
在B&R的HMI和Controller中，VNC Server和Web Server只需配置即可，這是一個(gè)軟件功能塊形式存在的，無(wú)需增加任何成本，并且，VNC Server的監(jiān)控軟件是免費(fèi)的可獲得的，不僅提供完全現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控級(jí)的權(quán)限，也能夠提供參數(shù)修改和設(shè)置的能力。
Web Server則提供了基于Internet遠(yuǎn)程訪問(wèn)的能力
通過(guò)Windows自帶的IE瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程主機(jī)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，包括CPU運(yùn)行、當(dāng)前I/O參數(shù)等。此外基于JAVA的單機(jī)scada系統(tǒng)也可通過(guò)IE來(lái)做訪問(wèn)。
FTP Server提供了遠(yuǎn)程的程序傳輸能力
通過(guò)FTP Server程序的修改可以由本地PC完成后經(jīng)由Internet遠(yuǎn)程下載到控制器中。
SNMP則提供了電子郵件發(fā)送數(shù)據(jù)的可能
E-mail可以傳送如現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等到監(jiān)控端的電子信箱中。
GSM支持則使得關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以通過(guò)手機(jī)MMS短信形式在最快的時(shí)間里發(fā)送到監(jiān)控工程師的手機(jī)上，以便及時(shí)的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題采取措施。
4 結(jié)束語(yǔ)
如今，貝加萊的WTC風(fēng)電控制包已經(jīng)在多家風(fēng)電設(shè)備制造商的（約數(shù)百臺(tái)）設(shè)備上運(yùn)行，且穩(wěn)定可靠，同時(shí)還滿(mǎn)足了客戶(hù)批量化生產(chǎn)、調(diào)試以及代碼復(fù)用、移植等需求。
WTC不僅僅是一個(gè)軟件包，更重要的它也是一個(gè)平臺(tái)，對(duì)于自主研發(fā)控制系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)制造商而言，WTC的模塊化設(shè)計(jì)為風(fēng)機(jī)廠商依據(jù)自身需求而調(diào)整設(shè)備的控制提供了極大的便利，這得益于WTC的開(kāi)放性代碼設(shè)計(jì)。在這個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)上，風(fēng)機(jī)廠商可以根據(jù)需要增加和減少組件以適應(yīng)各種應(yīng)用環(huán)境的需求。
WTC滿(mǎn)足了自主研發(fā)風(fēng)電主控平臺(tái)的需求，使得國(guó)內(nèi)風(fēng)電制造商可以憑此快速掌握風(fēng)機(jī)控制的核心技術(shù)，為長(zhǎng)遠(yuǎn)的技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，并在未來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先位置。
