PB-B-CANDK總線橋在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP通信技術(shù)不但用于解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信，而且已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中最主要的通信方式。由于風(fēng)電系統(tǒng)設(shè)備通信的可靠性直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性，因此，高速、可靠、久經(jīng)實(shí)際應(yīng)用考驗(yàn)的PROFIBUS-DP成為其首選。

由于實(shí)際工程項(xiàng)目中一套風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的幾個主要組成部分的控制單元往往來自不同廠家，因此存在以下幾個問題，①如何將具有不同通信協(xié)議接口的控制單元互連，并保證通信的實(shí)時性和可靠性？②如何使用光纖通信技術(shù)保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備在強(qiáng)EMC干擾條件下的通信高速可靠？

北京鼎實(shí)創(chuàng)新科技有限公司是一家以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)為特長的高科技企業(yè)，其總線橋產(chǎn)品PB-B-CANDK很好的解決了風(fēng)力控制系統(tǒng)中CANOPEN設(shè)備與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)之間的互連通信問題；PROFIBUS光纖模塊PB-OLM產(chǎn)品很好地解決了風(fēng)電設(shè)備現(xiàn)場中的長距離高速、高可靠性傳輸問題；二者在多個風(fēng)電項(xiàng)目中具有很好應(yīng)用業(yè)績。本文主要介紹總線橋產(chǎn)品PB-B-CANDK在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

二、風(fēng)電發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)組成

2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)概述

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有風(fēng)輪、傳動系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、控制與安全系統(tǒng)（主控系統(tǒng)）、機(jī)艙、塔架和塔基等組成。北京鼎實(shí)的PB-B-CANDK作用主要是實(shí)現(xiàn)塔基主控系統(tǒng)與機(jī)艙可再生能源控制系統(tǒng)的通信。其中，塔基主控系統(tǒng)包含主速度控制器和變流、逆變器。主速度控制器采用的是倍福公司的可編程邏輯控制器（PLC）；可再生能源控制系統(tǒng)采用丹麥DEIF的控制器AWC400。這是機(jī)艙控制柜的主要部分，其它還包含交、直流伺服驅(qū)動控制器等。

2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)構(gòu)成如圖1，其中略去了主控制器（倍福PLC）之外的其它控制設(shè)備。

倍福PLC的主要任務(wù)之一是通過對DEIF控制器AWC400的監(jiān)控來控制現(xiàn)場變槳、主動失速以及偏航控制等。倍福PLC作為PROFIBUS DP主站，符合PROFIBUS-DP通信標(biāo)準(zhǔn)；

DEIF控制器AWC400支持標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)現(xiàn)場總線CANopen通信，它作為CANopen主站，與變頻器（槳葉調(diào)節(jié)采用變頻器驅(qū)動絲桿結(jié)構(gòu)）和特殊發(fā)電機(jī)（采用VACON變流器和逆變器，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，實(shí)現(xiàn)額定風(fēng)速一下的最佳葉尖速比控制，實(shí)現(xiàn)最大化吸收風(fēng)能，變流器和逆變器具有完善的保護(hù)功能）通訊，從而保障風(fēng)機(jī)在額定風(fēng)速以上時整機(jī)載荷安全和發(fā)電功率穩(wěn)定。

在該系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)倍福PLC和DEIF控制器AWC400之間的數(shù)據(jù)雙向傳輸，采用了北京鼎實(shí)公司的高性能的CANopen從站轉(zhuǎn)PROFIBUS-DP的總線橋PB-B-CANDK：

三、北京鼎實(shí)PB-B-CANDK總線橋

PB-B-CANDK總線橋是北京鼎實(shí)PROFIBUS總線橋系列中的產(chǎn)品，支持Profibus協(xié)議以及CANopen協(xié)議，主要功能為實(shí)現(xiàn)CAN或者CANopen設(shè)備接入PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)。滿足CAN/CANopen接口設(shè)備（如：風(fēng)電交流器、伺服驅(qū)動器、編碼器、測厚儀、PLC等）接入PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)（如：倍福PLC，西門子PLC，ABB的800F系統(tǒng)等）通信要求。

在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，PB-B-CANDK總線橋作為PROFIBUS從站；在CAN網(wǎng)絡(luò)中，本產(chǎn)品作為CANopen從站存在。

用戶不必要了解PROFIBUS和CANopen協(xié)議的技術(shù)細(xì)節(jié)，不需要配置CANopen從站設(shè)備的EDS文件，只需根據(jù)產(chǎn)品用戶手冊提供的配置步驟完成配置，不需要復(fù)雜編程，即可在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接通信。

用戶可以依照PROFIBUS通信數(shù)據(jù)區(qū)和CANopen通信數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系，來實(shí)現(xiàn)PROFIBUS到CANopen之間的數(shù)據(jù)透明通信。PROFIBUS DP端的輸出數(shù)據(jù)最終以TPDO的形式出現(xiàn)在CANopen通信端，同時CANopen主控發(fā)送給PB-B-CANDK總線橋的RPDO數(shù)據(jù)將映射為PROFIBUS DP輸入數(shù)據(jù)傳送給DP主站。

針對于風(fēng)電工程需要設(shè)備耐高低溫的特殊性，PB-B-CANDK總線橋可向用戶提供-33~+55℃的工作溫度保證。

其中，PB-B-CANDK總線橋在風(fēng)電控制系統(tǒng)中的連接圖見圖2.

3.1 通信網(wǎng)絡(luò)組成

3.1.1Profibus協(xié)議簡介

PROFIBUS 是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一，以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為最重要的和應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊協(xié)議包括兩個主要部分：

1. PROFIBUS DP：主站和從站之間采用輪循的通訊方式，主要應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信。

2. PROFIBUS PA：電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信。

其中，PROFIBUS-DP 是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達(dá)到12M。PROFIBUS-DP 可以連接遠(yuǎn)程I/O、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備。一個PROFIBUS-DP 總線網(wǎng)絡(luò)中可以最多連接125 個從站設(shè)備。PROFIBUS-DP 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸。采用雙絞線時，不加中繼器最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)1.2 公里。采用光纖時，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)100 公里以上，其中采用多模光纖，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3 公里，采用單模光纖時，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)20公里。