基于倍福TwinCAT3和MATLAB/Simulink 技術(shù)的智能風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)

　　遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)全球研發(fā)總監(jiān) Anders 告訴記者：“遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)將智能雙模技術(shù)、槳矩角自學(xué)習(xí)尋優(yōu)、先進(jìn)模型預(yù)測(cè)控制、空氣動(dòng)力學(xué)、載荷控制等先進(jìn)的技術(shù)和知識(shí)，轉(zhuǎn)變成了一行行控制代碼。遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)的控制代碼行數(shù)是兩百萬條，約是普通風(fēng)機(jī)代碼行數(shù)的 20 倍。智能風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)是遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)超越傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵。”

　　BECKHOFF TwinCAT 3軟件和 CX系列控制器助力智能風(fēng)機(jī) 

　　遠(yuǎn)景能源1.5 MW系列風(fēng)機(jī)、2.0 MW系列風(fēng)機(jī)以及 4 MW 海上風(fēng)機(jī)都使用 倍福的嵌入式控制器和現(xiàn)場(chǎng)總線端子 IO 模塊。“下一代智能風(fēng)機(jī)樣機(jī)首先針對(duì) 1.5 MW的風(fēng)機(jī)進(jìn)行開發(fā)，后續(xù)會(huì)開發(fā) 2 MW系列風(fēng)機(jī)和4 MW海上風(fēng)機(jī)，依然使用BECKHOFF嵌入式控制器和TwinCAT 3軟件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)?！边h(yuǎn)景能源下一代智能風(fēng)機(jī)主管蘇煒宏如此說道。

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　　基于Visual Studio 的 TwinCAT 3 自推出以來，以其豐富的編程語(yǔ)言、開放的架構(gòu)、開放的接口、動(dòng)態(tài)支持多核和 64 位系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，備受客戶關(guān)注。BECKHOFF 自動(dòng)化軟件僅需要一個(gè)工具 Microsoft Visual Studio，集成自動(dòng)化領(lǐng)域的全球編程標(biāo)準(zhǔn)（IEC61131-3），IT領(lǐng)域的全球編程標(biāo)準(zhǔn)（C/C ）,國(guó)際知名的配置工具（TwinCAT 系統(tǒng)管理器），可鏈接至科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域全球標(biāo)準(zhǔn)（Matlab/Simulink），可以將 .NET 編程語(yǔ)言用于非實(shí)時(shí)應(yīng)用程序（例如 HMI）?？梢詫⒂?IEC61131、C/C 、Matlab/Simulink 等創(chuàng)建的對(duì)象模型同時(shí)運(yùn)行在同一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核中，實(shí)時(shí)任務(wù)的最小循環(huán)周期為50 μs，具有低抖動(dòng)特點(diǎn)。結(jié)合 BECKHOFF 的多核和 64 位操作系統(tǒng)的嵌入式控制器，可以極大地提高智能風(fēng)機(jī)的軟件和硬件性能。

　　遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)使用Matlab/Simulink 搭建控制系統(tǒng)模型，采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，使得每個(gè)控制專工搭建自己領(lǐng)域的控制模型，保證了模型的準(zhǔn)確性，然后將各個(gè)專工的控制模型完美整合，最后將整合好的模型使用 TE1400 目標(biāo)文件生成工具 生成 TCCOM 組件，集成在TwinCAT 3 軟件中，并運(yùn)行在 BECKHOFF 嵌入式控制器的實(shí)時(shí)內(nèi)核中?！按钶d新的控制系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)綜合考慮了載荷、空氣動(dòng)力學(xué)、智能雙模技術(shù)等先進(jìn)控制理念和算法，可以有效提高發(fā)電量并降低機(jī)組載荷?！眲潡澱f。

　　所有的系統(tǒng)組件通過EtherCAT進(jìn)行連接

　　EtherCAT是高性能、低成本、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活、開放的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊協(xié)議，最初由德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司研發(fā)。2007 年，EtherCAT 成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并于 2014 年成為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。EtherCAT 突破了傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的限制，為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)領(lǐng)域樹立了新的性能指標(biāo)：30 μs 內(nèi)可以更新 1000 個(gè) IO，利用以太網(wǎng)和因特網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)垂直優(yōu)化集成，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模幾乎無限。搭載豐富的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，可以與所有市場(chǎng)主流的現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行連接。

　　整個(gè)風(fēng)機(jī)的主控系統(tǒng)是通過 EtherCAT 總線進(jìn)行連接，EtherCAT 具有豐富的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，可以兼容目前常用的現(xiàn)場(chǎng)總線，比如 CANopen、Profibus 等。新的智能風(fēng)機(jī)通過 CANopen 與變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過 Profibus 與變槳系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，通過 ModbusRTU與電力測(cè)量模塊進(jìn)行通訊。另外，通過 EtherCAT 強(qiáng)大的診斷功能能夠方便地對(duì)風(fēng)機(jī)故障進(jìn)行診斷?！翱梢酝ㄟ^ RCC（Remote Control Center）對(duì)全球范圍內(nèi)的遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和診斷，提供智能化的解決方案。”蘇煒宏說道。

　　豐富的功能模塊                 

　　BECKHOFF TwinCAT 3軟件有豐富的功能庫(kù)可供選擇，最大限度地方便客戶進(jìn)行軟件開發(fā)和軟件測(cè)試。TF3300 ScopeSever 是一款圖形采樣分析工具，可以方便地監(jiān)控風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)?！败浖静ㄆ魇褂闷饋盱`活方便?！弊Ｄ私苷f道。TF1400 是  Matlab/Simulink 編譯工具，可以將 Simulink 代碼編譯成 TwinCAT 可以調(diào)用的 COM 組件，成功地在實(shí)時(shí)運(yùn)行核中運(yùn)行，并且能夠在線實(shí)時(shí)調(diào)試。TF6420 數(shù)據(jù)庫(kù)工具可以方便地實(shí)現(xiàn) PLC 和數(shù)據(jù)庫(kù)的通訊，該功能可以更好地保存風(fēng)機(jī)的歷史數(shù)據(jù)，是遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)和格林威治云平臺(tái)所需的功能。TF6255Modbus RTU 通訊工具方便實(shí)現(xiàn)與電力測(cè)量模塊的數(shù)據(jù)通訊，只需要調(diào)用相關(guān)功能塊就能實(shí)現(xiàn)。

　　靈活方便的代碼管理

　　TwinCAT 3 無縫集成于 Visual Studio 開發(fā)環(huán)境中，因此可以借助于 Visual Studio 強(qiáng)大的開發(fā)環(huán)境和 Team Foundation Server 代碼管理工具對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行管理和維護(hù)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作和服務(wù)。項(xiàng)目主管可以方便地跟蹤開發(fā)者的開發(fā)進(jìn)度，新增和刪除了哪些功能、修復(fù)和引入了哪些 bug 等，幫助開發(fā)者在軟件的整個(gè)生命周期過程中進(jìn)行管理和維護(hù)，降低了代碼的維護(hù)時(shí)間和成本。

（轉(zhuǎn)載）