超采樣模塊寬度僅為 12 毫米的模塊的主要優(yōu)點在于它具有高度靈活性。EtherCAT 總線系統(tǒng)提供了幾乎無限的可擴(kuò)展性能。這就意味著實際的測量應(yīng)用程序，例如齒輪箱監(jiān)測，可以在新系統(tǒng)中實施或在現(xiàn)有系統(tǒng)中進(jìn)行升級改造。由于控制器的結(jié)構(gòu)非常緊湊，且 TwinCAT 軟件接口具有良好的開放性，獨立系統(tǒng)將成為主流。該類獨立系統(tǒng)目前已在一些陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中得到應(yīng)用，用于在CX5020 嵌入式控制器的基礎(chǔ)上監(jiān)測主軸承和齒輪箱。為此，用五個 EL3632 超采樣端子模塊和一個 EL3413 電力測量端子模塊配備了一個終端控制柜。UMTS 調(diào)制解調(diào)器和緊湊型加熱器可以作為附加選項集成。視可用的接口而定，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)也可集成到現(xiàn)有的控制器中。

3、智能軟件 
1）TwinCAT3
       基于Microsoft Visual Studio的TwinCAT3開發(fā)應(yīng)用軟件，為實現(xiàn)智能化的軟件控制技術(shù)提供有力保證。eXtended Automation Engineering (XAE)把所有的開發(fā)工具集成在 VS 2010/2012這個框架中TwinCAT3實時核能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)多處理器的運行。
       

 

•       TwinCAT3 PLC – IEC61131-3 增加面向?qū)ο缶幊?nbsp;
•       利用 C 和 C++ 來進(jìn)行自動化編程
•       在Matlab®/Simulink® 環(huán)境編程并通過WORKSHOP產(chǎn)生C代碼
在為 TwinCAT 3 Run-Time 環(huán)境創(chuàng)建Matlab®/Simulink®模型時，無需使用Beckhoff的特殊組件或?qū)υ�始模型進(jìn)行其它修改。Matlab®及 Simulink®編譯器會自動生成 C++ 代碼，然后 C++ 代碼會被編譯到 TwinCAT 3 模型中。通過實例化，用戶可以輕松地重新使用模塊。例如，用戶可以在 TwinCAT 中直接看到設(shè)置斷點的 Simulink®框圖。

2）倍福基于TwinCAT3平臺開發(fā)出Tcwind
       Tcwind是倍福開發(fā)的提供基本功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動化軟件，具備設(shè)計支持開發(fā)、調(diào)試和維護(hù)功能。能夠?qū)崟r處理和捕捉所有重要數(shù)據(jù)，每個組件獨立或與其他組件組合工作。能夠靈活的配置、診斷、監(jiān)控，在線監(jiān)測，組態(tài)和交互適用于每一個應(yīng)用程序。實現(xiàn)歷史診斷的連續(xù)記錄和評估及保存，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳和下載。 
3）TwinCAT 3 狀態(tài)監(jiān)測軟件庫
       最新的TwinCAT 3 狀態(tài)監(jiān)測軟件庫提高了這些選項的利用率。通過快速任務(wù)記錄原始數(shù)據(jù)，然后通過慢速任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。這樣可持續(xù)記錄需測量的數(shù)據(jù)，然后通過諸如功率譜、峰態(tài)、波峰因數(shù)及包絡(luò)譜等算法進(jìn)行分析。用戶無須擔(dān)心任務(wù)間的通信，因為狀態(tài)監(jiān)測庫會自動對其進(jìn)行處理。
4）TwinCAT Scope 還實現(xiàn)了科技自動化軟件所有相關(guān)信號的可視化
       TwinCAT Scope 由兩個組件構(gòu)成，其中，View 組件用于以圖表的形式顯示信號；Server 組件用于將數(shù)據(jù)記錄在目標(biāo)設(shè)備中。TwinCAT 3 安裝文件通常包括基本版的 Scope。這特別適合用于系統(tǒng)調(diào)試。Scope 能夠讓用戶以圖形化方式快速概覽設(shè)備狀態(tài)。使用不同的光標(biāo)可以精確讀取測量數(shù)據(jù)，其精度甚至可以達(dá)到微秒級范圍。如果數(shù)值范圍較大，可切換至對數(shù)顯示。Scope 產(chǎn)品實現(xiàn)了許多額外的功能，例如長期記錄或集成在.NET 可視化軟件中。所有級別的 Scope 產(chǎn)品都可顯示EtherCAT 測量端子模塊的超采樣值。 

圖3、使用TwinCAT Scope顯示對數(shù)信號分析
 

 5）TwinCAT IoT
       TwinCAT3還可以為快速、有效的實時物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0概念的實現(xiàn)提供完整的解決方案。TwinCAT IoT 支持標(biāo)準(zhǔn)的云通信協(xié)議，可以發(fā)送推送信息到智能終端。作為傳統(tǒng)控制任務(wù)的擴(kuò)展，通過諸如大數(shù)據(jù)存儲、模式識別、或者狀態(tài)及功率監(jiān)控等功能有效地提升了我們產(chǎn)品的競爭力。TwinCAT 3 IoT可以很簡單地進(jìn)行配置. 它和嵌入式PC或者IPC一起可以作為一個物聯(lián)網(wǎng)的控制器，為物聯(lián)網(wǎng)和以太網(wǎng)服務(wù)器提供無縫的連接。升級的軟件平臺為用戶提供了廣泛的功能用來實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的交換，比如標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議、訪問云服務(wù)商提供的特殊數(shù)據(jù)和云服務(wù)器。常見的公共云系統(tǒng)如微軟的Microsoft Azure™ 或者亞馬遜的Web Services™。當(dāng)然這些服務(wù)器也可以部署在本地網(wǎng)絡(luò)上。
 6）TwinCAT OPC UA 

        OPC Unified Architecture (UA)是下一代經(jīng)典的OPC標(biāo)準(zhǔn)，它描述了全球標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，允許基于不同平臺的設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)實現(xiàn)通信。OPC UA 符合工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的需求，這正是它成為工業(yè)4.0官方的通信協(xié)議的原因。
OPC UA一個最主要的特點是在通信堆棧中標(biāo)準(zhǔn)集成了安全機(jī)制。 
TwinCAT OPC UA 運行訪問TwinCAT的實時核，也可以和其他UA設(shè)備直接進(jìn)行通信，它包含了客戶端和服務(wù)器功能更是提高了系統(tǒng)通信的靈活性。 
通過基于PC的控制技術(shù)，TwinCAT自動化軟件支持OPC通信（服務(wù)器和客戶端） 

 

4、智能變槳系統(tǒng) 
       智能風(fēng)機(jī)最重要的組成部分應(yīng)該是變槳系統(tǒng)，智能變槳系統(tǒng)包括：超級電容或電池的性能檢測功能、變槳驅(qū)動器及電機(jī)的性能檢測、各部件的溫度、供電系統(tǒng)電壓、電流檢測、滑環(huán)性能檢測、輪轂振動監(jiān)測、葉片振動、應(yīng)變檢測、除冰功能，并且實現(xiàn)變槳系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)功能，故障日志文件記錄讀取，與主控系統(tǒng)的無線冗余功能。
葉片是風(fēng)電機(jī)組的主要部件，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接影響到風(fēng)電機(jī)組的工作效率和運行可靠性。風(fēng)電機(jī)組葉片的工作環(huán)境除了承受變化的空氣動力外，還受到本身慣性力以及機(jī)艙帶來的負(fù)荷，很容易發(fā)生振動。風(fēng)電機(jī)組的葉片上安裝振動加速度傳感器。由于風(fēng)速變化而引起葉片在軸向方向上產(chǎn)生振動，該振動加速度傳感器能夠?qū)θ~片振動的加速度數(shù)值進(jìn)行采集測量，反應(yīng)葉片振動的運動性質(zhì)。
在智能變槳系統(tǒng)控制器中，實時采集各振動數(shù)據(jù)，在程序中加入對振動數(shù)據(jù)的實時采集實時濾波計算FFT處理，可以高效的配合主控實現(xiàn)最佳葉尖速比的獲取，最大性能的提升風(fēng)機(jī)利用率。 

變槳系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理模型 

 

5、智能變流系統(tǒng)
       BECKHOFF推出基于EtherCAT通訊的變流器IPC控制平臺，當(dāng)然也推廣到中高壓變頻器；EtherCAT滿足變流器內(nèi)部快速實時通訊的要求，可以實現(xiàn)循環(huán)時間在50us；EtherCAT具有實時、同步、可靠特點；變流器內(nèi)部EtherCAT線路冗余。采用與主控系統(tǒng)統(tǒng)一主站通過EtherCAT連接IO模塊，以及PIB（功率接口板）IGBT控制板可以高效的實現(xiàn)變流器的實時控制。
 

 

6、智能化的風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)
       基于Beckhoff技術(shù)的實時風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)控制,整個風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間小于1ms。 
1）電網(wǎng)波動的快速響應(yīng)
電網(wǎng)波動的快速采集，低電壓穿越和高電壓穿越的命令快速下發(fā)。
2） 整個風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)有功功率的控制 
通過優(yōu)化算法計算得到每一臺風(fēng)機(jī)的有功功率數(shù)值，整個網(wǎng)絡(luò)作為一個整體控制。
3） 整個風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)無功功率的控制（電壓控制）
通過優(yōu)化算法計算得到每一臺風(fēng)機(jī)的無功功率（無功電流）數(shù)值，整個網(wǎng)絡(luò)作為一個整體控制。協(xié)調(diào)整個風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)的無功功率，確保并網(wǎng)點的電壓恒定。
4） 頻率控制 
確保并網(wǎng)點的頻率恒定。
 

       Beckhoff 科技自動化技術(shù)將高性能工業(yè) PC 或嵌入式控制器、高確定性的EtherCAT現(xiàn)場總線系統(tǒng)和智能軟件完美整合于一體，為將來智慧風(fēng)能作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。智慧風(fēng)機(jī)的單機(jī)運行數(shù)據(jù)收集、積累、計算，總結(jié)各種型號風(fēng)機(jī)的共性缺陷和風(fēng)資源利用率，為現(xiàn)有風(fēng)機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新、工程項目后評價工作及未來新建場站風(fēng)機(jī)選型提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，確保投資效益最大化。智慧風(fēng)機(jī)通過功率曲線擬合、功率曲線對比、單機(jī)橫向?qū)Ρ�、單機(jī)縱向?qū)Ρ取�單機(jī)監(jiān)視及報警關(guān)聯(lián)部件、單機(jī)性能分析、曲線偏差率排行榜、風(fēng)機(jī)切入切出風(fēng)速對比、單機(jī)績效榜等功能的實現(xiàn)，基本完成了對風(fēng)場電站運行指導(dǎo)、運行建議的全覆蓋，實現(xiàn)最大程度提高發(fā)電量的目的，并尋找到利潤增長點。