一、概述

   近年來隨著國家對可再生能源扶持政策的進一步出台，可再生能源特別是風力發電呈現蓬勃發展的趨勢，國內(nei) 眾(zhong) 多廠家正通過自主研發和技術引進等形式進行風電設備的成套工作。目前，國內(nei) 生產(chan) 廠家對高速齒輪箱、電機和葉片等已具有了獨立生產(chan) 能力，但作為(wei) 風力發電控製係統的大腦——風電控製器，一直以來主要依靠國外技術引進。通過對國內(nei) 主流風電設備生產(chan) 廠家的控製係統研究發現，多數廠家的控製係統是和主機一起成套技術引進而來，如MITA和WINDTEC公司的產(chan) 品。由於(yu) 風電設備運行環境較為(wei) 惡劣，安裝空間有所限製，並且要求有很強的數據處理能力，因此現有的通用可編程控製器很難達到其技術要求。一是高低溫要求，通用PLC運行溫度一般為(wei) 0℃～50℃，但風電設備要求運行在-25℃～60℃的環境中。雖然有國內(nei) 廠家采用了通用PLC作為(wei) 主控器，但在係統設計時需在機櫃增加加熱器，以保證在低溫環境下的可靠運行，這種處理方式雖然能滿足運行要求，但可能會(hui) 造成在超低溫環境下PLC上電後不能立即運行，並且加裝了加熱器導致PLC安裝空間更加狹窄。二是數據處理能力，現有的通用可編程控製器因本身設計思想的不足導致在功能上無法滿足大規模數據存儲(chu) 的需要。對國外引進控製係統的研究表明，國外控製係統多采用嵌入式PC（如Bachmann、BeckHoff等）作為(wei) 主控製器來適應風電控製係統的需求。

   本方案以NA400係列可編程控製器為(wei) 基礎，針對某電站3MW（可適用於(yu) 2.5MW和1.5MW機組）風機控製器的技術要求，在廣泛吸收國外同類產(chan) 品控製係統的技術優(you) 點的基礎上提出的。

   由於(yu) 變流器和變漿係統采用成熟係統配套，因此本方案僅(jin) 涉及3MW風力發電機組主控櫃（主站）和機艙櫃（機艙站）的控製。

二、技術需求

 （1）編程軟件符合IEC61131-3國際標準；

 （2）軟件支持多任務；

 （3）對CPU速度及處理能力、存儲(chu) 空間等有較高要求（要求具有100M的數據存儲(chu) 能力）；

 （4）I/O要求：輸入光電隔離、輸出繼電器（總點數在100點以內(nei) ）；

 （5）運行環境惡劣，要求具有較高的可靠性：

      l運行溫度：-20℃~50℃

       儲(chu) 存溫度：-40℃~70℃l

       較高的濕熱要求，要求防濕抗凝露l

 （6）通信要求：

       以太網接口，支持TCP/IP、UDP等l

       Profibus-DP現場總線l

      l CANOpen現場總線

 （7）人機界麵采用具備按鍵操作的平板電腦，支持WinXP 嵌入式操作係統，不采用       常規的觸摸屏；

 （8）信號類型：DI、DO、AI（0~10V和4~20mA）、Pt100熱電阻、AO、SSI、高速計       數器模塊；

 （9）結構要求：安裝方便，所有螺釘應防鏽。

三、技術方案

    針對風力發電設備運行環境嚴(yan) 酷、技術要求高的特點，現有通用PLC很難適應其應用需求。我公司NA400型可編程控製器采用一係列計算機領域和工業(ye) 控製領域的最新技術研製。係統結構先進、功能強大、具有多任務、趨勢曲線、環境適應性強等特點，適合風電行業(ye) 的特點。

    3.1係統結構

風機控製係統結構圖

      采用LAN/FieldBus係統結構，主控站控製器對外提供百兆以太網接口，利用現場總線完成機艙擴展站控製器或其它現場智能設備（變頻器等）的連接。主控站以太網接口支持標準的MODBUS TCP/IP規約，並支持UDP協議。

現場總線支持ProfiBus-DP或CANOpen。可以方便地利用現場總線完成遠程I/O站的擴展，並能與(yu) 其它智能設備通信。本方案中擬采用CAN總線，CAN總線的短信文結構及完備的底層校驗和錯誤處理機製使得CAN總線具有優(you) 越的抗幹擾性。根據現場環境的不同可選用光通信介質以提高可靠性。

    3.2人機界麵

    3.2.1平板電腦

    人機界麵（麵板）硬件采用工業(ye) 級平板電腦，可以采用以太網、串口、Profibus- DP等進行麵板和控製器的組網連接。

采用我公司的NAControl組態軟件開發界麵，NAControl組態軟件與(yu) 控製器之間通過我公司開發的NA-PLC OPC服務器（OPC2.0規範）或者專(zhuan) 用驅動程序通訊，底層協議不產(chan) 生額外費用。NA-PLC OPC服務器可以方便地接入支持OPC接口的組態軟件中（如iFix,WinCC等），因此如果不采用我方提供的麵板，也可以方便地進行其他廠家麵板與(yu) 我方控製器之間的通訊。

    NAControl組態軟件特點：

    基於(yu) Windows平台，采用麵向對象的技術和方法進行係統設計、軟件實現。遵循TCP/IP、SQL、ODBC、COM/DCOM、ActiveX、C++、Office、IEC61131-3、OPC等國際標準，係統功能齊全，操作簡便，維護量小。具有良好的開放性、方便的擴展能力、完善的在線幫助及可不斷融入新技術的特征。它具有數據采集和處理、控製與(yu) 調節、畫麵、智能報警、報表、曆史數據統計和查詢、可視化順控流程組態與(yu) 執行、ONCALL、AGC/AVC高級應用軟件、Web服務、與(yu) 外係統通訊等功能。

     3.3方案優(you) 勢

     結合我公司PLC技術優(you) 勢和貴公司熟悉風機控製需求優(you) 勢，我們(men) 開發的風機專(zhuan) 用可編程控製器與(yu) 其它通用PLC或者現有風機控製器相比具有巨大的技術優(you) 勢：

    （1）可靠性高

    采用工業(ye) 級或軍(jun) 用級芯片保證風機控製器可以運行在-25℃~60℃環境下。

    （2）抗幹擾能力強

    采用CAN總線為(wei) 現場總線網絡，CAN總線是一種有效支持分布式控製或實時控製的串行通信網絡，其獨有的短信文結構及完備的底層校驗和錯誤處理機製使得CAN總線具有優(you) 越的抗幹擾性。

     高等級抗電磁幹擾能力可以有效地防止現場幹擾、提高係統數據采集的穩定性和運行可靠性。

    （3）支持大容量數據存儲(chu)

     支持128M數據存儲(chu) ，可有效存儲(chu) 風機故障時產(chan) 生的數據。

    （4）實時多任務

    風機發生故障時生成100Mbytes大小的文件，在控製器正常運行的情況下可以采用多任務技術存儲(chu) ，避免影響控製器的正常工作，數據存儲(chu) 空間為(wei) 單獨配置的FLASH。#p#分頁標題#e#

    由於(yu) 采用了實時多任務的方式，支持定時中斷方式，因此可以方便地實現定時周期執行控製程序，保證程序執行時間恒定。

    （5）編程軟件

可以根據現場實際需求，調整NAPro編程軟件功能。NAPro提供的順序控製圖編程語言更適合順序控製，編程簡單、直觀，調試可視化。