重慶科凱前衛風電設備有限責任公司營銷總監王科先生

 

　　王科：各位領導大家好，我這次主要分享的是關于我們公司系統的開發平臺和開發流程。

 

　　首先簡單介紹一下我們公司，我們主要是做風電控制這塊一體化的解決方案，我們公司的理念是將風為我控制，待會兒我也分享到我們這個平臺的介紹，我們主要是主控、變頻、變槳三塊產品，在陸上和海上都有超過5000套的運行。

 

　　這次分享主要分兩塊，一是控制系統軟件架構，二是控制系統開發平臺。

 

　　首先看我們的控制系統的軟件架構，主要是分五層，從最下面一個是硬件模塊這一層，中間是實時操作系統，再往上是核心模塊，滿足各個應用程序模塊，再上面是配置數據庫層。

 

　　硬件模塊沒什么說的，主要是用我們行業比較通用的PLC，這一塊是我們硬件模塊也是我們控制系統的相當于是比較基礎的一部分。實施操作系統我們用的是Vxworks操作系統，具有實時性好、體積小等優點。核心模塊底層核心數據處理框架，實現風機數據傳輸與風機控制邏輯層之間的數據分離，實現硬件模塊與應用程序模塊之間快速高效的數據連接。應用模塊包括功率、速度控制器模塊、風機各部件應用程序模塊等。其中最重要的，我待會兒會展開講，我們講功率速度控制器。配置數據庫用于啟用應用程序配置，獨立于應用程序運行，實現風機類型、參數配置，可以處理單個數據庫中的所有風機設置。

 

　　我們來看一下我們的控制系統，包括整機的開發流程。首先我們是做控制策略方面的設計，我們機組是怎么運行的，這一塊是比較初期的一個概念設計。風機整機設計里面最重要的就是載荷方面的設計，因為這一塊涉及的安全，設計到其他大的部件的輸入。軟件設計主要是機組，以及其他幾個部件，包括變頻器、變槳等等。機組設計好之后會到風機長運行，最終運行過程中會采集機組的數據，然后對數據進行分析，最后我們就會進行一個優化，這是根據我們的理解，我們機組包括控制系統開發的一個大致的流程。

 

　　那么問題來了，首先我們第一步的控制策略設計，首先這個策略設計出來，現在很多是外面的設計公司給的設計策略，或者直接給的那幾個公式，這個公式怎么實現到真正機組的運行里面，它運行的效果怎么樣，有沒有達到最終預期的目標？

 

　　載荷設計，載荷設計現在基本上風場都用仿真方式來做，怎么確保現在仿真用的控制策略就是你最終想要的，或者跟你最開始設計的，現在很多廠家用仿真的話講內控跟外控，內控不是財務上的內控，內控很多時候是講控制器，外控講的是外掛的外部控制器，這樣的問題我們就考慮這兩個控制器真的是一樣的嗎？它有可能是兩個團隊或者兩波人甚至是兩個公司做得嘛！

 

　　軟件設計，用內控、外控不同的團隊，不同的人員有可能設計會用到不同的平臺，不同的平臺中間會考慮到代碼的移植，誰來保證代碼移植的一致性？

 

　　數據采集，大家考慮過沒有？我們風機運行的所有數據您都采到了嗎？昨天下午高端對話的時候謬總說了一句話，采集到的數據大家真正理解到數據的真正價值了嗎？

 

　　優化后的機組效果如何驗證，到底達到我們最開始優化的效果了嗎？這就是我們想跟在座的各位專家一起探討的。

 

　　現在推出我們這次分享的主題，我們講控制系統的開發平臺，我們給它驅了個名字叫御風者，我們形成一個閉環的開發。為什么用御風？我感覺這個詞好像大家都挺喜歡的，上次風能展看到的材料，包括這次口袋里面金風的材料也有，御風而行，我們也不巧剛好也用了這個詞，主要是大家可能估計都看過這個書，《莊子·逍遙游》里面說“夫列子御風而行，泠然善也。”因為我們公司做控制的，我們說風為我控，在座的也是想怎么把風受自己的控制，把它轉化為風能，所以取這個名字。

 

　　每個環節展開，首先在控制策略設計這一塊，最重要的就是功率和速度的控制，這一塊我們是在Simulink里面搭建我們的整機和策略的模型，這個策略的模型主要是通過將槳距角和發電機輸出功率控制，實現機組穩定運行，時間關系我就不展開了。其他的一些策略，比如在寒冷環境下機組怎么運行，這也是我們機組的策略。昨天電科院的秦主任講到機組的調頻，這個剛好我們也做過一些相應的研究，今年也跟電科院做了一些測試，通過對電網頻率進行調節，應該技術上是可以實現的。

 

　　載荷設計剛才講主要是做載荷的仿真，首先把我們搭建的機組控制模型在Simulink進行仿真，算法上沒有多大問題的話就驗證我們的算法是OK的，這個是我們的Simulink的模型。第二部分是通過Simulink生態動態鏈接庫，從這個階段就可以看到剛才講的所謂內控跟外控，這個是我們的外部動態鏈接庫，就是DLL文件，可以挖掛到Bladed外掛控制器，進行載荷仿真。

 

　　軟件設計，還是分剛才這兩塊，功率速度控制器在Simulink里面可以通過一個M-Target直接編譯程.m文件，直接用于PLC運行。另外一個策略可以通過巴合曼或者倍福一些平臺，符合IEC61131-3標準要求的代碼，用于PLC運行，這是我們其他策略開發的界面。

 

　　數據收集，這一塊我們可能要多花一點時間，數據采集，我們用到我們公司獨有的一個叫做I-BOX模塊，這個模塊通過剛才講的核心層的結構可以實現高速大量的傳遞，最短采樣周期10ms，記錄數據包括運行數據、事件、命令、參數，這樣機組運行的所有數據都通過我的核心層傳遞到數據庫里面，就是我們可以講，它是我們機組運行的黑匣子。比如運行數據的那些功率、風速、發電轉速這種變量我們評估下來它的儲存時長可以達到一個周，其他的比如說運行日志因為運行量相對小一點，這個數據我們工程師也測算過可能可以存儲到10-20萬條，就是我們風電機組全生命周期的數據都可以進行采集。然后這些數據拿到手上之后就回到剛才那個問題，這個數據能夠做什么？我們待會兒可以簡單的做一些狀態的評估、故障監測，再往深有可能做數據的挖掘，算法的優化。

 

　　數據分析，由于時間關系我就不展開了，比較初級的階段可能做時域的分析，比如功率曲線的優化，故障時序，再往深入走的話可能應用一些相對比較專業的數據分析的軟件，比如一些大數據分析的軟件，對我們數據進行分析，比如說舉個例子可以把我們的轉速從時域變化到頻域，看機組振動的頻率有沒有異樣的情況，通過一些專用的濾波器對頻率進行抑制。另外研究的就比較多了，比如昨天說的壽命監測等等，剛好這就是我們做得發電機轉速的分析，來識別機組的固有頻率，這樣會抑制機組的振動，對機組安全是非常有幫助的，這是我們的數據分析這一塊。

 

　　再到優化這一塊，我們這個做得也比較有特點，首先我從I-BOX里面采集到數據，因為它的精度非常高，然后數據再導入到載荷的仿真平臺，然后可以把機組運行的情況在我們仿真平臺下進行復線，這個故障是模型的問題還是什么問題，平臺上面得到的仿真結果跟我們實際機組在現場運行的結果是一樣的嗎？如果不一樣的話那是不是我得反過頭來優化我的模型，或者優化我的控制策略，這么一個環節，這就剛才我們強調的能夠形成一個閉環，而且我們在平臺里面的代碼直接可以生成PLC或者動態鏈接庫，這樣就可以形成閉環的開發流程。

 

　　這就是我們所謂的整個開發平臺的全局，大家可以看一下，從最開始的在Simulink里面建立的模型，然后Simulink導出到DLL到方針平臺，再通過其他的第三方開發軟件開發機組其他的一些策略以及代碼，最后代碼放到控制柜再到風場運行，最后再實現大數據的采集然后數據的分析，最終再導入到控制策略的研發類的仿真平臺，這樣子形成一個閉環。實際上這么一個圈，大家看一下，也符合我們質量控制里面的PDC的循環，右上角這塊可能就是我們的策劃階段，在右下角這部分我們講坐標的第二象限，這部分就是我們實施的階段，再到后面的測量到檢測，再到優化，通過這么一個閉環的開發就能夠很好的把數據流中間相應的數據孤島打通，這樣形成一個閉環的開發流程。

 

　　這是我的分享，謝謝大家！

（文章內容來自現場速記整理，未經本人審核）