图1 在中国最南端的湛江这个地方，明阳（明阳）公司建造了第一批额定功率为1.5MW的风力设备

 
最近几年中国掀起了风力热潮，在中国最大的国际风力设备制造商工厂建成之后，如今中国越来越多的机器制造商正打算在风力行业中站稳脚步。中国南部的明阳集团从一台1.5MW的设备开始起步，采用的是Beckhoff的控制技术和行业专业知识。

中国是当今风力发展最迅猛的国家之一，其采用风能的理由显而易见：中国拥有超过13亿居民，大约是世界人口的四分之一，中国消耗了世界范围内初级能源的将近10%。中国最重要能源要属煤炭，但煤炭发电带来了多种不良后果。老式发电厂排放了大量CO2使生态环境恶化，同时在经济上煤炭也带来了负担。中国必须更多并更快地建造清洁且现代的发电厂，以满足日益增长的能源需求。

用于国内外的风力设备

风能是中国生机勃勃的能源市场上重要的项目之一，2007年底中国风能装机容量已达大约6GW，其中单是2007年就达约3.3GW，据传闻2020年时将相应地达到40GW。

位于中国广东省的明阳电气集团有限公司，长期以来一直致力于风能领域发展。2007年，该企业在中国湛江建造了自己生产的第一台额定功率为1.5MW的风力设备，随后有建造了33台。目前明阳产品生产线能满足中国市场，还可进行出口服务，2008年，公司向美国出口72套设备。明阳将在今后几年内提供总共2000MW的设备，其中仅美国就已达1000MW。明阳产品的性能和可靠性值得众人信服。

明阳使用了一套出自Aerodyn Energiesysteme空气动力能源系统有限公司的方案，其驻址设在德国Rendsburg市的一家工程事务所，自20世纪80年代初，该事务所便已开始研发风能设备。Beckhoff公司为其提供控制和自动化系统。“基本方案皆经过试验，多年来在市场上已得到了成功使用”，Beckhoff公司项目主管和风力设备部门经理Robert Müller先生在解释明阳设备的基本概念时表示。此台风力设备额定功率为1.5MW，轮毂高度和转子直径均为80m。明阳提供的这套设备在强风和弱风时均可正常运行，且具有“寒冷气候”版。设备采用俯仰（pitch）调节，转数可变，同时装有一台双供电异步发电机。所有设备都在市场上得到公认并且经过试验。

图2 Beckhoff公司嵌入式微机CX1020是塔楼上微机控制的基础

设备方案采用“德国制造”

整套明阳项目是雄心勃勃之作，2006年深秋，研制控制系统的订单才刚刚发出，2007年公司便拿出了样机，机器于2007年10月投入运营。

在风能设备中，自动化组件尤为特殊，它区别于其他工业用途中的使用条件，而且应用前提为自动化人员必须掌握专业技术知识，同时必须克服恶劣且瞬息万变的环境与天气影响，例如风力和风向。多变的外界环境使风能设备对所提供电流质量提出高要求。尤其在湛江，风力质量虽比通常情况下要高，且风速均匀，但湛江地区全年皆受到台风侵害。早在工程建造阶段就已有两次台风袭击，且留下了它们的痕迹。湛江当地风速明显超过180km/h，且加上强降雨影响，风能设备依旧安然无恙。此处位于中国南海（南纬20偏北）地区，此处气候比中欧更为极端。

风力专家Robert Müller先生表示：“紧急备用系统必须富有冗余，控制装置能快速做出反应，人与设备的安全标准定在极高的水平。”自动化系统要保证能独立面对环境影响做出及时反应。运行状态不仅能在现场进行监控，而且还需通过数据远程通信进行操控，进一步对设备管理。采集来的数据被存储起来，在设备通信中断之后能快速拥有对故障情况进行分析的能力。

塔楼上的微机控制通过装有自动化软件TwinCAT的嵌入式微机CX1020进行。模块式结构的CX系统配备了用于与带有独立变流器的双供电异步发电机进行通信的CAN总线接口以及标准接口（USB、DVI和Ethernet TCP/IP）。高速通信系统EtherCAT通过传感器和执行器的其他I/O站点进行连接。装有PROFIBUS主机的独立俯仰系统经相应的总线端子与EtherCAT-I/O系统连接。吊厢和塔基中的安全传感器与执行器也直接连接到EtherCAT系统中，这样连接后可以避免其再安装另外的安全总线系统。

软件可以独立适应

在吊厢和塔基中，当前与历史运行数据可以在Beckhoff公司的控制面板上进行显示。也可将单个设备连接到园区通信当中，或将其连接到到远程监控控制室，但在湛江的设备没有实现这一点，不过这个功能可以在今后必要时补充安装。

图3 控制装置必须适应当地恶劣的环境与天气影响，例如风力和风向。在极端环境中，设备必须满足客户对所供应的电流高质量的要求

Windows作为操作系统并使用Ethernet通信平台，在通信和数据处理速度方面设备可以开发出新潜力。例如笔记本电脑这类控制及通信组件，现在可以随时接入系统。相信在未来继续研发当中，所有组件都可以更换为最新版本。

开放的风力自动化方案

Beckhoff公司基于PC的控制技术和自动化组件，已在世界范围内被应用在规模为5MW的风力设备上，而且也被应用在了例如北极与内蒙古等寒冷且极端气候地区，设备为满足这些要求做出了贡献。Beckhoff公司在基于PC的控制技术基础上实现了开放式自动化系统。

开放的可刻度的自动化软件TwinCAT是用于微机的一种软件SPS。根据国际IEC 61131-3标准编程，保证了设备制造商投资的安全性。在Windows操作系统基础上利用技术标准，可提供多款扩展方案，让用户能从计算机工业的快速发展中得到好处。此外，该软件还使多种设备能使用同一种技术成为了可能。

首先需要进行数据准备和数据管理，对设备运行状态进行监控和评价在操作中很关键，无论是垂直或水平。将当地数据库作为高层数据保护和数据整理的基础，这对PC来说简单易行。在一台PC硬件上设置所有功能的端口，大大简化Ethernet网与生产数据库和ERP系统的数据传输。