基于PC的控制技术应用于风力发电机组

Beckhoff 自动化新技术
基于 PC 的控制技术应用于风力发电机组Beckhoff | 开放式自动化解决方案应用于风力发电
风能等可再生能源的广泛应用在全球能源供应体系中已取得 模块化控制系统，为风力发电机中与处理能力、复杂性和成
良好的成效，全球都在致力于减少 CO 的排放量，这也是推 本等相关的每项任务提供合适的解决方案。针对其基于 PC 的
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广风能在全球应用的重要动力。 自动化解决方案，Beckhoff 可为所有动力类型的风力发电机提
供硬件平台。
随着风能应用的发展，除了在这一领域占据主导地位的欧
洲市场，近年来，中国、印度等新兴市场 — 包括美国在内 Beckhoff 解决方案应用于风力发电
— 也渐渐崭露头角，以惊人的速度冲击风能开发前沿，这也 Beckhoff 的开放式、可分不同级别的 TwinCAT 自动化软件是一
对风力发电机及其自动化程度提出了全新的要求。这些需求 种专为 PC 设计的 PLC 软件。该软件符合国际编程标准 IEC61131-3，
具体体现在并网的条件差异和在更加宽泛的气候条件下运行 为风力发电机制造商的高投资回报率保驾护航。采用基于
的需要上。多年前，风力发电机在北极地区或沙漠气候环境 Windows 操作系统的技术大大增加了扩展选项，让用户受益于
下的应用还未纳入研究课题，而现在，在极端气候条件下的 计算机产业的快速发展。该技术可通用于所有类型的风机。
应用已被提升为一项行业标准。
生产数据
因此，风力发电机制造商在面对不断变化的市场需求时，为 无论是从纵向（从机器到中央控制室）还是横向（在单个智
了确保其产品的市场竞争力，必须保持最大的灵活性。目 能组件和风力发电机子系统之间以及风场内的风力发电机之
前，Beckhoff 基于 PC 的控制技术和自动化组件在风力发电机 间）来看，数据供应和数据管理在风力发电机性能控制和评
组中的应用规模已达到 5MW（包括诸如北部海角（North Cape） 价中都占据重要地位。本地数据库是更高级数据备份和数据
等寒冷地区和内蒙等极端气候地带），为满足上述要求做出 准备的基础，它适用于任何 PC。将所有功能都移植到 PC 硬件
巨大贡献。 也大大简化了将数据传输（一般通过以太网）到生产数据库
和 ERP 系统的过程。
基于 PC 的控制技术显著提升系统的连续性和灵活性
Beckhoff实现开放式自动化系统是以基于 PC 控制技术的原理。
这种开放性涉及到软件和硬件接口，风力发电机制造商可借
助这种开放性让他们的系统能够适应不断变化的需求，这些
需求包括：初期的方案设计以及将来的低成本系统扩展或改
造。
可满足不同需求的控制技术
Beckhoff 的产品范围包括工业 PC、I/O、现场总线组件和 Twin-
 CAT 自动化软件，它们构成了一套集成式、可满足不同需求的
Beckhoff 自动化新技术 技术规格若有变更，恕不另行通知。Beckhoff | 开放式自动化解决方案应用于风力发电
Beckhoff | 自动化新技术
Beckhoff 公司致力于为您实现基于 PC 控制技术的开放式自
动化系统。我们的产品范围包括工业 PC、现场总线组件、
驱动技术和自动化软件。这些产品线既可作为独立的组件
来使用，也可将它们集成到一个完整的控制系统中，适用
于各种行业领域。Beckhoff 公司始终坚持“自动化新技术”的
发展理念，其自动化解决方案，从 CNC 机床控制到智能楼
宇领域，已在世界各地得到广泛应用。
创新产品和全方位服务
自 1980 年公司成立以来，Beckhoff 始终坚持基于 PC 的控制
技术，研发了大量的创新产品和解决方案，这正是 Beckhoff
得以持续发展的原因所在。如今，Beckhoff 早期提出的概
念业已成为许多自动化技术的标准，且被成功引入市场：
– 1982：P1000 – 单板机运动控制器
– 1986：PC 控制 – 首款基于 PC 的机械设备控制器
– 1989：Lightbus – 通过光纤传输的快速现场总线
– 1990：一体化 PC 主板
– 1995：总线端子模块 – 模块化现场总线技术
– 1996：TwinCAT – 基于 Windows 操作系统的 PLC 和运动控
制实时软件包
– 1998：控制面板 – 远程工业 PC 控制面板
– 2002：CX1000 – 安装于 DIN 导轨的模块化嵌入式 PC
– 2003：EtherCAT – 实时以太网现场总线系统
– 2005：TwinSAFE – 适用于总线端子模块系统的安全解决
方案
– 2005：AX5000 – EtherCAT 伺服驱动器
达到 I/O 级的最大性能 – 2006：XFC – 极速控制技术
Beckhoff 为所有通用 I/O 和现场总线系统提供全系列现场总线 – 2007：工业主板 － 德国制造
组件，各种总线端子模块和 EtherCAT 端子模块可用于与风能
相关的各种信号类型和现场总线。 Beckhoff 基于 PC 控制技术的理念和 Lightbus 系统、总线端
子模块以及 TwinCAT 自动化软件的推出，在自动化技术领
XFC 技术 － 充分利用 EtherCAT 的通讯优势 域有着里程碑式的历史意义，在传统控制行业，这些产品
EtherCAT 是一种基于以太网的高速现场总线，它可为对时间 已被视作为高性能的解决方案，从而被广泛接受。Ether-
有严格要求的应用提供最佳实时性能，而无需在中央处理器 CAT — 实时以太网解决方案 — 是一种具有前瞻性的高端
内配备特殊硬件。采用 XFC 技术（eXtreme Fast Control Techno- 技术，是前沿控制理念的新生代产物。
logy：极速控制技术）后，利用时间戳技术可获得小于 100 ns
的时间分辨率。传感器信号可以在不到 10 微秒的采样时间内 Beckhoff 机构遍布世界各大洲
被扫描读入系统。 位于德国威尔市的 Beckhoff 总部是公司核心部门的所在地。
公司总部下属研发部、生产部、行政部、销售部、市场
利用 TwinSAFE 把安全功能集成到系统中 部、支持与服务部。随着公司的迅速发展，我们分别在奥
近年来，运行安全和工作安全在机器制造领域的地位越来越 地利、比利时、丹麦、芬兰、法国、意大利、立陶宛、波
重要。通过 TwinSAFE，Beckhoff 提供了一种集成式系统解决方 兰、俄罗斯、西班牙、瑞典、瑞士以及澳大利亚、巴西、
案，将自动化技术和安全技术完美结合在一起。TwinSAFE 集 中国、加拿大、南非、美国设立有分公司，加上世界各地
成了现有控制架构中的安全功能，显著降低了风力发电机中 的合作伙伴，Beckhoff 公司的业务已遍及 60 多个国家。
因建立更高级别硬连线方式的安全链而产生的接线成本。

技术规格若有变更，恕不另行通知。 Beckhoff 自动化新技术Beckhoff | 自动化新技术
Beckhoff | 工业 PC 公司
工业 PC
适用于各种应用场合的 PC 控制
嵌入式 PC
适用于中等控制任务
的模块化工业 PC
各种结构的工业 PC 配备大量的可选功能，为各种应用提供 CX 系列嵌入式 PC 适用于中等规模的控制任务。这种小型工业
合适的解决方案。这种工业用 PC 都装配有最高性能等级的 PC 可安装在 30mm 的 DIN 导轨上，它采用模块化设计，可根据
组件，基于开放式标准设计。范围广泛的自动化产品以及 具体任务灵活配置。为了达到应用的最佳性能，CX 产品系列提
独特的机箱设计，可确保完全满足具体的控制要求。 供多款基本 CPU 模块，可以选择性地对这些 CPU 模块进行扩
展，添加所有主要 PC 和现场总线接口以及 I/O 端子模块。
Beckhoff | I/O 公司
EtherCAT
超高速 I/O
总线端子模块
用于实现自动化的模块化
现场总线系统
现场总线端子盒
紧凑型 IP 67 模块
总线端子模块是一种开放式、灵活的 I/O EtherCAT 是一种用于工业自动化的高性能 具有外形紧凑、坚固耐用特点的现场总

在现代风力发电领域，基于个人计算机（PC）的控制技术是一种广泛应用的先进技术。这种技术将传统的计算机系统集成到风力发电机的控制系统中，通过PC作为控制器，对风力发电机的关键参数如转速、功率输出、偏航角度等进行实时监控和精确控制。 具体而言，该技术通常包括以下几个方面： 1. 信号采集与处理：风力发电机的传感器会不断收集环境数据（如风速、叶片角度等）和设备运行状态信息，并将这些信息传输至PC，经由专门的软件进行实时数据处理。 2. 控制算法设计：基于PC的控制系统采用先进的控制算法，如变桨距控制、功率调节控制等，以确保风力机能在不同风况下高效且安全地运行，同时优化能源转换效率并保护设备免受过载或损坏的风险。 3. 远程监控与故障诊断：借助互联网或者局域网，基于PC的控制系统还可以实现远程监控和故障诊断功能，运维人员可以随时查看风力发电机组的工作状态，一旦发现异常情况，能够迅速定位问题并采取相应措施进行维护，从而降低停机时间，提高整体运营效益。 总之，基于PC的控制技术为风力发电机组带来了更高的智能化水平和更强的运行稳定性，是当前及未来风能发电行业的重要发展趋势之一。