重慶科凱前衛(wèi)風(fēng)電設(shè)備有限責(zé)任公司營銷總監(jiān)王科先生

 

　　王科：各位領(lǐng)導(dǎo)大家好，我這次主要分享的是關(guān)于我們公司系統(tǒng)的開發(fā)平臺和開發(fā)流程。

 

　　首先簡單介紹一下我們公司，我們主要是做風(fēng)電控制這塊一體化的解決方案，我們公司的理念是將風(fēng)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(chǎn)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(tǒng)軟件架構(gòu)，二是控制系統(tǒng)開發(fā)平臺。

 

　　首先看我們的控制系統(tǒng)的軟件架構(gòu)，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(tǒng)，再往上是核心模塊，滿足各個應(yīng)用程序模塊，再上面是配置數(shù)據(jù)庫層。

 

　　硬件模塊沒什么說的，主要是用我們行業(yè)比較通用的PLC，這一塊是我們硬件模塊也是我們控制系統(tǒng)的相當(dāng)于是比較基礎(chǔ)的一部分。實施操作系統(tǒng)我們用的是Vxworks操作系統(tǒng)，具有實時性好、體積小等優(yōu)點。核心模塊底層核心數(shù)據(jù)處理框架，實現(xiàn)風(fēng)機數(shù)據(jù)傳輸與風(fēng)機控制邏輯層之間的數(shù)據(jù)分離，實現(xiàn)硬件模塊與應(yīng)用程序模塊之間快速高效的數(shù)據(jù)連接。應(yīng)用模塊包括功率、速度控制器模塊、風(fēng)機各部件應(yīng)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(shù)據(jù)庫用于啟用應(yīng)用程序配置，獨立于應(yīng)用程序運行，實現(xiàn)風(fēng)機類型、參數(shù)配置，可以處理單個數(shù)據(jù)庫中的所有風(fēng)機設(shè)置。

 

　　我們來看一下我們的控制系統(tǒng)，包括整機的開發(fā)流程。首先我們是做控制策略方面的設(shè)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(shè)計。風(fēng)機整機設(shè)計里面最重要的就是載荷方面的設(shè)計，因為這一塊涉及的安全，設(shè)計到其他大的部件的輸入。軟件設(shè)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(shè)計好之后會到風(fēng)機長運行，最終運行過程中會采集機組的數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行分析，最后我們就會進行一個優(yōu)化，這是根據(jù)我們的理解，我們機組包括控制系統(tǒng)開發(fā)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(shè)計，首先這個策略設(shè)計出來，現(xiàn)在很多是外面的設(shè)計公司給的設(shè)計策略，或者直接給的那幾個公式，這個公式怎么實現(xiàn)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(yù)期的目標(biāo)？

 

　　載荷設(shè)計，載荷設(shè)計現(xiàn)在基本上風(fēng)場都用仿真方式來做，怎么確保現(xiàn)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(shè)計的，現(xiàn)在很多廠家用仿真的話講內(nèi)控跟外控，內(nèi)控不是財務(wù)上的內(nèi)控，內(nèi)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(shè)計，用內(nèi)控、外控不同的團隊，不同的人員有可能設(shè)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(shù)據(jù)采集，大家考慮過沒有？我們風(fēng)機運行的所有數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)大家真正理解到數(shù)據(jù)的真正價值了嗎？

 

　　優(yōu)化后的機組效果如何驗證，到底達到我們最開始優(yōu)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(xiàn)在推出我們這次分享的主題，我們講控制系統(tǒng)的開發(fā)平臺，我們給它驅(qū)了個名字叫御風(fēng)者，我們形成一個閉環(huán)的開發(fā)。為什么用御風(fēng)？我感覺這個詞好像大家都挺喜歡的，上次風(fēng)能展看到的材料，包括這次口袋里面金風(fēng)的材料也有，御風(fēng)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(fēng)而行，泠然善也。”因為我們公司做控制的，我們說風(fēng)為我控，在座的也是想怎么把風(fēng)受自己的控制，把它轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，所以取這個名字。

 

　　每個環(huán)節(jié)展開，首先在控制策略設(shè)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(fā)電機輸出功率控制，實現(xiàn)機組穩(wěn)定運行，時間關(guān)系我就不展開了。其他的一些策略，比如在寒冷環(huán)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(diào)頻，這個剛好我們也做過一些相應(yīng)的研究，今年也跟電科院做了一些測試，通過對電網(wǎng)頻率進行調(diào)節(jié)，應(yīng)該技術(shù)上是可以實現(xiàn)的。

 

　　載荷設(shè)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(tài)動態(tài)鏈接庫，從這個階段就可以看到剛才講的所謂內(nèi)控跟外控，這個是我們的外部動態(tài)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)要求的代碼，用于PLC運行，這是我們其他策略開發(fā)的界面。

 

　　數(shù)據(jù)收集，這一塊我們可能要多花一點時間，數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)高速大量的傳遞，最短采樣周期10ms，記錄數(shù)據(jù)包括運行數(shù)據(jù)、事件、命令、參數(shù)，這樣機組運行的所有數(shù)據(jù)都通過我的核心層傳遞到數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的那些功率、風(fēng)速、發(fā)電轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(fēng)電機組全生命周期的數(shù)據(jù)都可以進行采集。然后這些數(shù)據(jù)拿到手上之后就回到剛才那個問題，這個數(shù)據(jù)能夠做什么？我們待會兒可以簡單的做一些狀態(tài)的評估、故障監(jiān)測，再往深有可能做數(shù)據(jù)的挖掘，算法的優(yōu)化。

 

　　數(shù)據(jù)分析，由于時間關(guān)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(yōu)化，故障時序，再往深入走的話可能應(yīng)用一些相對比較專業(yè)的數(shù)據(jù)分析的軟件，比如一些大數(shù)據(jù)分析的軟件，對我們數(shù)據(jù)進行分析，比如說舉個例子可以把我們的轉(zhuǎn)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(jiān)測等等，剛好這就是我們做得發(fā)電機轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)分析這一塊。

 

　　再到優(yōu)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(shù)據(jù)，因為它的精度非常高，然后數(shù)據(jù)再導(dǎo)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(fù)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(jié)果跟我們實際機組在現(xiàn)場運行的結(jié)果是一樣的嗎？如果不一樣的話那是不是我得反過頭來優(yōu)化我的模型，或者優(yōu)化我的控制策略，這么一個環(huán)節(jié)，這就剛才我們強調(diào)的能夠形成一個閉環(huán)，而且我們在平臺里面的代碼直接可以生成PLC或者動態(tài)鏈接庫，這樣就可以形成閉環(huán)的開發(fā)流程。

 

　　這就是我們所謂的整個開發(fā)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(dǎo)出到DLL到方針平臺，再通過其他的第三方開發(fā)軟件開發(fā)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(fēng)場運行，最后再實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的采集然后數(shù)據(jù)的分析，最終再導(dǎo)入到控制策略的研發(fā)類的仿真平臺，這樣子形成一個閉環(huán)。實際上這么一個圈，大家看一下，也符合我們質(zhì)量控制里面的PDC的循環(huán)，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(biāo)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(yōu)化，通過這么一個閉環(huán)的開發(fā)就能夠很好的把數(shù)據(jù)流中間相應(yīng)的數(shù)據(jù)孤島打通，這樣形成一個閉環(huán)的開發(fā)流程。

 

　　這是我的分享，謝謝大家！

（文章內(nèi)容來自現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審核）