嵌入式工控机在风电控制系统的应用

北极星电力网技术频道作者:韩小军 2011/7/25 14:43:14

关键词: 嵌入式工控机 UNO-2170 工控机

一、风电行业背景

随着国家对风电行业的扶持力度加大，风电产业发展迅猛。2007年中国大陆新增风电机组3155台，装机容量330.4万KW。与2006年当年新增装机133.7万KW相比，2007年当年新增装机增长率为147.1%

2007年中国大陆累积风电机组6469台，装机容量590.6WKW，风电场158个。分布在21个省市。于2006年累计装机259.9KW相比。2007年累计装机增长率为127.2%，提前3年实现国家《可再生能源法中长期发展规划》中提出的目标。

随着中国风电市场的快速增长以及风电机组制造商新秀的进入，中国风电机组供应市场的竞争格局也正在悄然发生变化。风电场开发商投资建设风电场的热情也空前高涨，中国风电装机容量将在2008年底再次超过人们预想而创下新的纪录!预计到2008年底，中国风电机组新增装机容量将达到730.4万千瓦，累计装机容量将达到1335.6万千瓦，新增装机容量增长率预计将达到111.71%。

国家制定的2020年风电装机3000万千万的目标，有望在2011年实现。到2020年，中国风电装机保守估计将达到8000万千瓦。

随着风力发电场的大量建设，风场信息化管理系统，风机远程监控系统业也大量应用。在这样的系统中需要可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。各种采集信号及控制信号通过工业以太网和现场总线汇集到研华严苛计算机UNO-2170中，然后再通过另外一个以太网口将数据传送到风能检测服务器当中。在这个过程中UNO-2170充当数据网关的作用。

二、风电客户对嵌入式工控机的需求

风力发电系统通常安装在带有灰尘和大风的恶劣环境中。在这样的环境中，使用一台有风扇的PC为主机平台将会导致风扇和系统故障。客户需要一套可靠的计算机平台，不仅平均无故障时间长，而且要求是一套紧凑的平台。经过考察客户选用了 UNO-2170做为风电控制器的数据网关。

三、系统网络架构图

四、方案分析

UNO具有两个以太网口，可以实现现场数据采集以太网和上位信息管理以太网的双网隔离。这样可以保证现场控制层的安全性和实时性。系统通过一个以太网口和主控制PLC通信，它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。另外一个以太网口通过风场局域网和监控中心的服务器相连，各种采集信号及控制信号通过工业以太网传送到服务器当中。此外UNO具有方便的扩展功能PC/104接口，能够适应现场各种特殊的需要。在本项目应用中通过增加一片PC/104接口的现场总线卡可以方便的和现场总线设备通信。

五、研华产品的优势

a）系统稳定，抗震抗冲击

研华网络通讯管理机采用嵌入式低功耗芯片，整版无软连接设计，系统可靠性成倍提高。

宽温工作，具有良好的抗震抗冲击性。适合钢厂等恶劣工业现场的应用。

b）通讯智能，容量超大

研华通讯管理机可以自动侦测网络状态，自动调整采集数据的存储策略。在于上位数据库网络中断时，自动将采集数据存储到本地。等到网络恢复正常，自动将暂存数据记录到上位数据库中。存储数据量超大可达250G。

c）使用简单，驱动丰富

研华网络通讯管理机无需编程，只需要根据下位设备的类型选用相应的驱动，进行简单的参数配置，既可以完成数据的采集，暂存和续传功能。兼容主流的一百多种PLC和DCS系统

d）开放性架构，内建server

研华网络通讯管理机是开放性的网络通讯管理机。内建webServer，可以很方便的通过web了解到现场采集的状态和数据。内建内建ModbusTCP Server和OPC Server，可以和主流的组态软件进行数据交换。

e）双网隔离，数据安全

研华网络通讯管理机具有两个以太网口，这样可以做到现场控制层和数据采集层双网物理隔离。从根本上杜绝了对控制层的非法访问，保证了生产系统的安全运行。

六、产品规格

UNO-2170是一款高性能Celeron M 控制器,支持PC/104扩展、串行通讯端口和其它网络功能。UNO-2170支持Windows XP Embedded OS和Windows CE.NET, 能够提供定制的映像文件，带有优化后的板载设备驱动程序。嵌入式Windows XP Embedded能够以组件方式提供Windows操作系统的功能。您可以方便的将自己的应用无缝整合到Windows XP Embedded中,通过使用带有丰富网络功能的应用随用平台显著加快您的系统开发周期，以满足不同的应用需求。