PB-B-CANDK总线桥在风力发电系统中的应用

目前，现场总线PROFIBUS-DP通信技术不但用于解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器和执行机构等现场设备间的数字通信，而且已经成为风力发电系统中最主要的通信方式。由于风电系统设备通信的可靠性直接关系到风力发电机组的运行稳定性，因此，高速、可靠、久经实际应用考验的PROFIBUS-DP成为其首选。

由于实际工程项目中一套风力发电系统的几个主要组成部分的控制单元往往来自不同厂家，因此存在以下几个问题，①如何将具有不同通信协议接口的控制单元互连，并保证通信的实时性和可靠性？②如何使用光纤通信技术保证风力发电系统设备在强EMC干扰条件下的通信高速可靠？

北京鼎实创新科技有限公司是一家以工业网络通信技术及异构网互联技术为特长的高科技企业，其总线桥产品PB-B-CANDK很好的解决了风力控制系统中CANOPEN设备与PROFIBUS网络之间的互连通信问题；PROFIBUS光纤模块PB-OLM产品很好地解决了风电设备现场中的长距离高速、高可靠性传输问题；二者在多个风电项目中具有很好应用业绩。本文主要介绍总线桥产品PB-B-CANDK在风力发电系统中的应用。

二、风电发电机的系统组成

2.1 风力发电机系统概述

风力发电机组有风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统（主控系统）、机舱、塔架和塔基等组成。北京鼎实的PB-B-CANDK作用主要是实现塔基主控系统与机舱可再生能源控制系统的通信。其中，塔基主控系统包含主速度控制器和变流、逆变器。主速度控制器采用的是倍福公司的可编程逻辑控制器（PLC）；可再生能源控制系统采用丹麦DEIF的控制器AWC400。这是机舱控制柜的主要部分，其它还包含交、直流伺服驱动控制器等。

2.2 风力发电机系统结构

系统构成如图1，其中略去了主控制器（倍福PLC）之外的其它控制设备。

倍福PLC的主要任务之一是通过对DEIF控制器AWC400的监控来控制现场变桨、主动失速以及偏航控制等。倍福PLC作为PROFIBUS DP主站，符合PROFIBUS-DP通信标准；

DEIF控制器AWC400支持标准的工业现场总线CANopen通信，它作为CANopen主站，与变频器（桨叶调节采用变频器驱动丝杆结构）和特殊发电机（采用VACON变流器和逆变器，实现发电机转速跟随风速变化，实现额定风速一下的最佳叶尖速比控制，实现最大化吸收风能，变流器和逆变器具有完善的保护功能）通讯，从而保障风机在额定风速以上时整机载荷安全和发电功率稳定。

在该系统中，为了实现倍福PLC和DEIF控制器AWC400之间的数据双向传输，采用了北京鼎实公司的高性能的CANopen从站转PROFIBUS-DP的总线桥PB-B-CANDK：

三、北京鼎实PB-B-CANDK总线桥

PB-B-CANDK总线桥是北京鼎实PROFIBUS总线桥系列中的产品，支持Profibus协议以及CANopen协议，主要功能为实现CAN或者CANopen设备接入PROFIBUS总线网络。满足CAN/CANopen接口设备（如：风电交流器、伺服驱动器、编码器、测厚仪、PLC等）接入PROFIBUS总线网络（如：倍福PLC，西门子PLC，ABB的800F系统等）通信要求。

在PROFIBUS网络中，PB-B-CANDK总线桥作为PROFIBUS从站；在CAN网络中，本产品作为CANopen从站存在。

用户不必要了解PROFIBUS和CANopen协议的技术细节，不需要配置CANopen从站设备的EDS文件，只需根据产品用户手册提供的配置步骤完成配置，不需要复杂编程，即可在短时间内实现连接通信。

用户可以依照PROFIBUS通信数据区和CANopen通信数据区的映射关系，来实现PROFIBUS到CANopen之间的数据透明通信。PROFIBUS DP端的输出数据最终以TPDO的形式出现在CANopen通信端，同时CANopen主控发送给PB-B-CANDK总线桥的RPDO数据将映射为PROFIBUS DP输入数据传送给DP主站。

针对于风电工程需要设备耐高低温的特殊性，PB-B-CANDK总线桥可向用户提供-33~+55℃的工作温度保证。

其中，PB-B-CANDK总线桥在风电控制系统中的连接图见图2.

3.1 通信网络组成

3.1.1Profibus协议简介

PROFIBUS 是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，已成为最重要的和应用最广泛的现场总线标准。PROFIBUS现场总线通讯协议包括两个主要部分：

1. PROFIBUS DP：主站和从站之间采用轮循的通讯方式，主要应用于自动化系统中单元级和现场级通信。

2. PROFIBUS PA：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通信。

其中，PROFIBUS-DP 是高速网络，通讯速率达到12M。PROFIBUS-DP 可以连接远程I/O、执行机构、智能马达控制器、人机界面HMI、阀门定位器、变频