南大傲拓NA400PLC在风电控制系统中的应用

      一、概述
      近年来随着国家对可再生能源扶持政策的进一步出台，可再生能源特别是风力发电呈现蓬勃发展的趋势，国内众多厂家正通过自主研发和技术引进等形式进行风电设备的成套工作。目前，国内生产厂家对高速齿轮箱、电机和叶片等已具有了独立生产能力，但作为风力发电控制系统的大脑——风电控制器，一直以来主要依靠国外技术引进。通过对国内主流风电设备生产厂家的控制系统研究发现，多数厂家的控制系统是和主机一起成套技术引进而来，如MITA和WINDTEC公司的产品。由于风电设备运行环境较为恶劣，安装空间有所限制，并且要求有很强的数据处理能力，因此现有的通用可编程控制器很难达到其技术要求。一是高低温要求，通用PLC运行温度一般为0℃～50℃，但风电设备要求运行在-25℃～60℃的环境中。虽然有国内厂家采用了通用PLC作为主控器，但在系统设计时需在机柜增加加热器，以保证在低温环境下的可靠运行，这种处理方式虽然能满足运行要求，但可能会造成在超低温环境下PLC上电后不能立即运行，并且加装了加热器导致PLC安装空间更加狭窄。二是数据处理能力，现有的通用可编程控制器因本身设计思想的不足导致在功能上无法满足大规模数据存储的需要。对国外引进控制系统的研究表明，国外控制系统多采用嵌入式PC（如Bachmann、BeckHoff等）作为主控制器来适应风电控制系统的需求。
      本方案以NA400系列可编程控制器为基础，针对某电站3MW（可适用于2.5MW和1.5MW机组）风机控制器的技术要求，在广泛吸收国外同类产品控制系统的技术优点的基础上提出的。
      由于变流器和变浆系统采用成熟系统配套，因此本方案仅涉及3MW风力发电机组主控柜（主站）和机舱柜（机舱站）的控制。

      二、技术需求
      （1）编程软件符合IEC61131-3国际标准；
      （2）软件支持多任务；
      （3）对CPU速度及处理能力、存储空间等有较高要求（要求具有100M的数据存储能力）；
      （4）I/O要求：输入光电隔离、输出继电器（总点数在100点以内）；
      （5）运行环境恶劣，要求具有较高的可靠性：
       运行温度：-20℃~50℃
       储存温度：-40℃~70℃
       较高的湿热要求，要求防湿抗凝露
      （6）通信要求：
       以太网接口，支持TCP/IP、UDP等
       Profibus-DP现场总线
       CANOpen现场总线
     （7）人机界面采用具备按键操作的平板电脑，支持WinXP 嵌入式操作系统，不采用       常规的触摸屏；
      （8）信号类型：DI、DO、AI（0~10V和4~20mA）、Pt100热电阻、AO、SSI、高速计       数器模块；
      （9）结构要求：安装方便，所有螺钉应防锈。