零點C系列分布式IO風電行業應用案例

隨著全球對可再生能源需求的不斷增加，風能作為一種清潔、可再生的能源，在全球能源結構中發揮著越來越重要的作用。

風力發電技術的發展，能有效減少化石燃料的使用，降低溫室氣體排放。目前，通過先進的自動化控制技術，風力發電效率以及系統可靠性得到了顯著提升。

01 風力發電原理

風力發電的基本原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，通過增速機提高旋轉速度，從而促使發電機發電。當前的風力發電技術可以在每秒三米的微風速度下開始發電，實現風能到電能的高效轉換。

02 電機組基本結構

風力發電機組大體上分為機艙、塔筒、底座；細分由風輪（葉片、輪轂）、變槳系統、發電機、偏航系統、傳動系統（軸承、齒輪變速箱）、控制系統、變流系統組成。

各主要組成部分功能簡述：

（1）風輪：由兩個或三個葉片組成，主要是吸收風能，將風的動能轉換為轉動的機械能；

（2）變槳系統：通過改變葉片的角度，使葉片在不同風速時處于最佳的吸收風能的狀態；

（3）發電機：將葉輪轉動的機械動能轉換為電能的器件；

（4）偏航系統：與風向儀相配合，使葉輪始終處于迎風狀態，充分利用風能，提高發電效率。

（5）齒輪箱：齒輪箱是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機，并使其得到相應的轉速。

（6）控制系統：負責實時監控和調節各部件的運行狀態，以最大化能量捕獲效率和確保系統的穩定性與安全性。

（7）變流系統：將發電機發出的電的頻率恒定在50Hz，并入電網。

03 現場痛點

控制系統作為整個電機組的“神經中樞”，在整個風力發電的過程中也面臨著諸多挑戰：

環境惡劣：風電場通常位于環境條件較為惡劣的地方，如海上、荒野等，風沙、鹽霧、高濕度等對設備的耐久性和穩定性提出了更高要求。

設備維護困難：風力發電機組結構復雜，部件繁多，特別是高空設備的維護和檢修困難且成本高。

數據傳輸和通訊：風電場面積廣闊，各機組之間的數據傳輸和通訊要求高，傳統通訊方式容易受環境干擾，導致數據傳輸不穩定。

系統可靠性要求高：風力發電系統需要長時間不間斷運行，對控制系統的可靠性和穩定性有極高的要求，任何停機都可能導致巨大的經濟損失。

多種協議兼容問題：風力發電系統中使用的設備和傳感器來自不同廠家，通訊協議各異，如何實現不同協議之間的兼容和轉換同樣是一個挑戰。

零點C系列分布式IO特點：

1.支持多種通訊協議：Modbus、Profibus-DP、Profinet、EtherCAT、EtherNet/IP、 CANopen、CC-Link等。

2.擴展IO模塊種類豐富：數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、特殊模塊、混合IO模塊等。

3.C系列分布式IO EMC參數：靜點放電抗擾度：空氣放電8KV、接觸放電6KV；群脈沖抗干擾2KV；浪涌剛擾度2KV。

4. -35℃~70℃寬溫設計,滿足嚴苛工業環境。

04 零點應用

某風電現場使用零點C系列分布式IO，所用的模塊型號：CN-8033EtherCAT網絡適配器、數字量輸入模塊 CT-121F、 數字量輸出模 塊CT-222F、模擬量輸入模塊CT-3234、 模擬量輸 入模塊CT-3734、 模擬量輸 出模塊CT-4234、編碼器輸入模塊CT-5112、 編碼器輸入 模塊CT-5122、DP主站模塊CT-5341。

CT-5112：測量風輪的轉速；

CT-5122：1）反饋機艙偏航的位置；2）確定風輪的位置，用于檢修；

CT-5341：變槳系統與變流系統是兩個單獨的系統，通訊協議是Profibus-DP；該風電現場使用CN-8033+CT-5341實現了Profibus-DP協議與EtherCAT協議之間的數據轉換。

現場通過采用零點C系列模塊，實現了系統的高效控制與通訊，確保了風力發電系統的穩定運行。

尤其是自動化技術在其中起到了關鍵作用，極大地提升了系統的效率和可靠性，為風能的大規模應用提供了堅實的保障。