德国倍福自动化有限公司应用方案：基于倍福PC控制技术的智能风电场实时网络系统

图3 风电场公共接入点电力监测

具有XFC超采样技术的电力测量模块 EL3773 对风电场电网公共接入点进行监控。倍福工业 PC 上运行的能量管理平台通过 EtherCAT 耦合器接入到风电场实时网络，采集公共接入点处和每台风机并网侧的电网状况，通过平台里专用的控制程序统一调控整个风电场的电压、频率、有功出力和无功等。

通讯架构：

1、风场实时网络为环网方式，使用单模光纤通过 EtherCAT 总线和相应的耦合器 EK1501 把风场的风机连接成通讯环网。风场中的每台风机的主控制器CX5020可通过以太网交换机模块 EL6601 与接入风场网络，并使用 EtherCAT 网桥模块 EL6692 实现与能量管理平台的实时通讯。

2、 EtherCAT采用开放的实时以太网通讯协议，是一种高速以太网现场总线，由德国倍福自动化有限公司研发。EtherCAT 为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，分布于100个节点的1000个开关量刷新时间仅为30µs，同时，它还明显降低了现场总线成本。EtherCAT 的特点还包括分布式时钟，可选线缆冗余和功能性安全协议(SIL3)。采用 XFC （极速控制）技术后，利用时间戳可获得小于100 ns的时间分辨率。

关键设备：

1、 CX5020

CX50x0系列是符合标准 DIN 导轨安装方式、无风扇、宽温型的嵌入式控制器，CX50x0采用 Intel Atom 低功耗处理器，CPU 主频可达1.6 G。带有两个独立的千兆以太网端口和四个 USB 2.0 接口，可以通过 DVI 接口与倍福控制面板或标准 DVI 显示器相连。根据需要，也可添加一个串口（RS232/RS422/RS485）或具有主站或从站功能的现场总线接口。位于盖板后面并可从外部拆装的可互换的 CF 卡作为引导和存储介质。CX5000 系列还内置了一个 1 秒钟 UPS，可确保在 CF 卡上安全备份持久性应用数据。

2、 EK1501 /EK1521

带光纤接口的EhterCAT 耦合器和接口模块；具有EtherCAT 的光电转换和耦合功能。使用带单模的光纤接口的耦合器和接口模块，可以实现EhterCAT光纤线缆冗余系统，最远的距离可达20千米。

3、 EL3413

专为风电设计，用于单台风力发电机的电力监测，不需要电压互感器可直接接入 690 V AC。检测电流信号的通道是相互隔离的，可以与各种通用的电流互感器进行连接。该电力测量模块能对电压、电流、频率、有功，无功，功因、发电量，上至21次谐波等等相关指标的进行监测。

4、 EL3773

超采样电力测量模块 EL3773 采用倍福 XFC 技术，6个通道可同时以100µs的精度进行采样，基于采样所得的电流电压，客户可以计算出真有效值及实现复杂的自定义算法。支持分布式时钟。

5、 EL6692 /EL6601

EL6692用于不同主站的EtherCAT 网段之间的数据交换，同时它还可以同步各个网段的分布式时钟。

EL6601 为以太网交换机模块，用于将以太网设备与 EtherCAT 端子模块网络进行分布式连接，交换机端子模块可安装在 EtherCAT 网段中的任意位置，无需进行任何配置。

倍福风电功能库为风机主控开发带来极大的便利

集合倍福多年风电主控系统开发的经验，为高效成熟的风电功能库。倍福风电功能库以模块化的形式组成，且源代码完全开放，帮助技术人员深入理解风机的控制。使用这些功能库能够显著缩短主控制程序的开发时间，也可对现有程序的主控制架构、控制代码和逻辑进行优化。其主要软件模块有：

1	Library Wind Auxiliaries （风电辅助库）
2	Library Statuscodes / Statuscode Generator（状态码库和生成工具）
3	Trace Logger（状态记录文件）
4	Mean-Value Logger（均值记录）
5	PowerCurve Logger（功率曲线记录）
6	Simulation（风机模拟库）
7	I/O-Generator（I/O 生成工具）
8	Parameter Generator（参数生成工具）
9	Remote Comand Generator（远程命令生成工具）

倍福TwinCAT3软件

倍福公司早在1986年就创立了基于PC控制技术的自动化全球标准，在软件方面，以TwinCAT（The Windows Control and Automation Technology）自动化组件作为控制系统的核心软件，TwinCAT 软件将任意一个基于PC的系统变成一个多PLC、NC、CNC 或机器人的实时控制系统。TwinCAT 3 是倍福在TwinCAT 2软件基础上更深入的系统性研究开发的成果，以下列举了TwinCAT 3的一些特点，图4为TwinCAT3系统图：

· 编程和配置只需要一个软件

· 集成 Visual Studio

· 选择编程语言更加灵活

· 支持面向对象的 IEC61131-3

· 使用 C/C++作为实时应用编程工具

· 支持 Matlab/Simulink

· 支持多核和 64 位系统

· 可将 TwinCAT 2 的方案直接移植到 TwinCAT 3

公司简介：

德国倍福自动化有限公司总部位于德国威尔市。公司在世界各地设有分支机构，加上全球的合作伙伴，目前公司业务已遍及 60 多个国家。

倍福始终以基于 PC 的自动化新技术作为公司的发展理念，所生产的工业电脑、现场总线模块、驱动产品和 TwinCAT控制软件构成了一套完整的、相互兼容的控制系统，可为各个工控领域提供开放式自动化系统和完整的解决方案。近 30 年来，倍福公司的组件和系统解决方案在世界各地得到了广泛的应用。

自 2001 年 3 月德国倍福成立北京代表处以来，公司在中国的业务迅速发展，先后成立了上海代表处和广州代表处，并在宁波、武汉、成都、青岛设立了联络处。2007 年 8 月上海代表处经转制后正式成立倍福中国公司，并将倍福中国区总部迁至上海。随着各种具有良好性价比的新产品、新技术不断进入中国市场，其勇于打破传统控制模式，倾力推广 PC 控制新技术的理念已被越来越多的中国用户所接受。

联系方式：