PB-B-CANDK總線(xiàn)橋在風(fēng)力發(fā)電系統中的應用

目前，現場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS-DP通信技術(shù)不但用于解決工業(yè)現場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器和執行機構等現場(chǎng)設備間的數字通信，而且已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電系統中最主要的通信方式。由于風(fēng)電系統設備通信的可靠性直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機組的運行穩定性，因此，高速、可靠、久經(jīng)實(shí)際應用考驗的PROFIBUS-DP成為其首選。

由于實(shí)際工程項目中一套風(fēng)力發(fā)電系統的幾個(gè)主要組成部分的控制單元往往來(lái)自不同廠(chǎng)家，因此存在以下幾個(gè)問(wèn)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(shí)性和可靠性？②如何使用光纖通信技術(shù)保證風(fēng)力發(fā)電系統設備在強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)及異構網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)為特長(cháng)的高科技企業(yè)，其總線(xiàn)橋產(chǎn)品PB-B-CANDK很好的解決了風(fēng)力控制系統中CANOPEN設備與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )之間的互連通信問(wèn)題；PROFIBUS光纖模塊PB-OLM產(chǎn)品很好地解決了風(fēng)電設備現場(chǎng)中的長(cháng)距離高速、高可靠性傳輸問(wèn)題；二者在多個(gè)風(fēng)電項目中具有很好應用業(yè)績(jì)。本文主要介紹總線(xiàn)橋產(chǎn)品PB-B-CANDK在風(fēng)力發(fā)電系統中的應用。

二、風(fēng)電發(fā)電機的系統組成

2.1 風(fēng)力發(fā)電機系統概述

風(fēng)力發(fā)電機組有風(fēng)輪、傳動(dòng)系統、偏航系統、液壓系統、制動(dòng)系統、發(fā)電機、控制與安全系統（主控系統）、機艙、塔架和塔基等組成。北京鼎實(shí)的PB-B-CANDK作用主要是實(shí)現塔基主控系統與機艙可再生能源控制系統的通信。其中，塔基主控系統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采用丹麥DEIF的控制器AWC400。這是機艙控制柜的主要部分，其它還包含交、直流伺服驅動(dòng)控制器等。

2.2 風(fēng)力發(fā)電機系統結構

系統構成如圖1，其中略去了主控制器（倍福PLC）之外的其它控制設備。

倍福PLC的主要任務(wù)之一是通過(guò)對DEIF控制器AWC400的監控來(lái)控制現場(chǎng)變槳、主動(dòng)失速以及偏航控制等。倍福PLC作為PROFIBUS DP主站，符合PROFIBUS-DP通信標準；

DEIF控制器AWC400支持標準的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)CANopen通信，它作為CANopen主站，與變頻器（槳葉調節采用變頻器驅動(dòng)絲桿結構）和特殊發(fā)電機（采用VACON變流器和逆變器，實(shí)現發(fā)電機轉速跟隨風(fēng)速變化，實(shí)現額定風(fēng)速一下的最佳葉尖速比控制，實(shí)現最大化吸收風(fēng)能，變流器和逆變器具有完善的保護功能）通訊，從而保障風(fēng)機在額定風(fēng)速以上時(shí)整機載荷安全和發(fā)電功率穩定。

在該系統中，為了實(shí)現倍福PLC和DEIF控制器AWC400之間的數據雙向傳輸，采用了北京鼎實(shí)公司的高性能的CANopen從站轉PROFIBUS-DP的總線(xiàn)橋PB-B-CANDK：

三、北京鼎實(shí)PB-B-CANDK總線(xiàn)橋

PB-B-CANDK總線(xiàn)橋是北京鼎實(shí)PROFIBUS總線(xiàn)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CAN或者CANopen設備接入PROFIBUS總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。滿(mǎn)足CAN/CANopen接口設備（如：風(fēng)電交流器、伺服驅動(dòng)器、編碼器、測厚儀、PLC等）接入PROFIBUS總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（如：倍福PLC，西門(mén)子PLC，ABB的800F系統等）通信要求。

在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )中，PB-B-CANDK總線(xiàn)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(hù)不必要了解PROFIBUS和CANopen協(xié)議的技術(shù)細節，不需要配置CANopen從站設備的EDS文件，只需根據產(chǎn)品用戶(hù)手冊提供的配置步驟完成配置，不需要復雜編程，即可在短時(shí)間內實(shí)現連接通信。

用戶(hù)可以依照PROFIBUS通信數據區和CANopen通信數據區的映射關(guān)系，來(lái)實(shí)現PROFIBUS到CANopen之間的數據透明通信。PROFIBUS DP端的輸出數據最終以TPDO的形式出現在CANopen通信端，同時(shí)CANopen主控發(fā)送給PB-B-CANDK總線(xiàn)橋的RPDO數據將映射為PROFIBUS DP輸入數據傳送給DP主站。

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

其中，PB-B-CANDK總線(xiàn)橋在風(fēng)電控制系統中的連接圖見(jiàn)圖2.

3.1 通信網(wǎng)絡(luò )組成

3.1.1Profibus協(xié)議簡(jiǎn)介

PROFIBUS 是目前國際上通用的現場(chǎng)總線(xiàn)標準之一，以其獨特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴格的認證規范、開(kāi)放的標準、眾多廠(chǎng)商的支持和不斷發(fā)展的應用行規，已成為最重要的和應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)標準。PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)通訊協(xié)議包括兩個(gè)主要部分：

1. PROFIBUS DP：主站和從站之間采用輪循的通訊方式，主要應用于自動(dòng)化系統中單元級和現場(chǎng)級通信。

2. PROFIBUS PA：電源和通信數據通過(guò)總線(xiàn)并行傳輸，主要用于面向過(guò)程自動(dòng)化系統中單元級和現場(chǎng)級通信。

其中，PROFIBUS-DP 是高速網(wǎng)絡(luò )，通訊速率達到12M。PROFIBUS-DP 可以連接遠程I/O、執行機構、智能馬達控制器、人機界面HMI、閥門(mén)定位器、變頻器等智能設備。一個(gè)PROFIBUS-DP 總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中可以最多連接125 個(gè)從站設備。PROFIBUS-DP 的拓撲結構可以是總線(xiàn)型、星型和樹(shù)型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線(xiàn)、光纖，也支持紅外傳輸。采用雙絞線(xiàn)時(shí)，不加中繼器最遠通訊距離可達1.2 公里。采用光纖時(shí)，最遠通訊距離可達100 公里以上，其中采用多模光纖，兩點(diǎn)間最遠距離可達3 公里，采用單模光纖時(shí)，兩點(diǎn)間最遠距離可達20公里。