2017年10月31日——11月1日，由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)力發(fā)電電器設(shè)備分會(huì)和新疆金風(fēng)科技股份有限公司聯(lián)合主辦，施耐德電氣（中國(guó)）有限公司協(xié)辦的2017（第二屆）中國(guó)風(fēng)電電氣裝備技術(shù)高峰論壇暨風(fēng)電分會(huì)二屆二次會(huì)員大會(huì)(CWPE2017）在北京豐大國(guó)際酒店盛大召開(kāi)。重慶科凱前衛(wèi)風(fēng)電設(shè)備有限責(zé)任公司營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)王科先生在11月1日上午的“智能控制與智能運(yùn)維專場(chǎng)”發(fā)表了演講。
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(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)流程。
首先簡(jiǎn)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(huì)兒我也分享到我們這個(gè)平臺(tái)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(guò)5000套的運(yùn)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(kāi)發(fā)平臺(tái)。
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(gè)是硬件模塊這一層，中間是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，再往上是核心模塊，滿足各個(gè)應(yīng)用程序模塊，再上面是配置數(shù)據(jù)庫(kù)層。
硬件模塊沒(méi)什么說(shuō)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(shí)施操作系統(tǒng)我們用的是Vxworks操作系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)性好、體積小等優(yōu)點(diǎn)。核心模塊底層核心數(shù)據(jù)處理框架，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)傳輸與風(fēng)機(jī)控制邏輯層之間的數(shù)據(jù)分離，實(shí)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(jī)各部件應(yīng)用程序模塊等。其中最重要的，我待會(huì)兒會(huì)展開(kāi)講，我們講功率速度控制器。配置數(shù)據(jù)庫(kù)用于啟用應(yīng)用程序配置，獨(dú)立于應(yīng)用程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)類(lèi)型、參數(shù)配置，可以處理單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有風(fēng)機(jī)設(shè)置。
我們來(lái)看一下我們的控制系統(tǒng)，包括整機(jī)的開(kāi)發(fā)流程。首先我們是做控制策略方面的設(shè)計(jì)，我們機(jī)組是怎么運(yùn)行的，這一塊是比較初期的一個(gè)概念設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)里面最重要的就是載荷方面的設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@一塊涉及的安全，設(shè)計(jì)到其他大的部件的輸入。軟件設(shè)計(jì)主要是機(jī)組，以及其他幾個(gè)部件，包括變頻器、變槳等等。機(jī)組設(shè)計(jì)好之后會(huì)到風(fēng)機(jī)長(zhǎng)運(yùn)行，最終運(yùn)行過(guò)程中會(huì)采集機(jī)組的數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后我們就會(huì)進(jìn)行一個(gè)優(yōu)化，這是根據(jù)我們的理解，我們機(jī)組包括控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一個(gè)大致的流程。
那么問(wèn)題來(lái)了，首先我們第一步的控制策略設(shè)計(jì)，首先這個(gè)策略設(shè)計(jì)出來(lái)，現(xiàn)在很多是外面的設(shè)計(jì)公司給的設(shè)計(jì)策略，或者直接給的那幾個(gè)公式，這個(gè)公式怎么實(shí)現(xiàn)到真正機(jī)組的運(yùn)行里面，它運(yùn)行的效果怎么樣，有沒(méi)有達(dá)到最終預(yù)期的目標(biāo)？
載荷設(shè)計(jì)，載荷設(shè)計(jì)現(xiàn)在基本上風(fēng)場(chǎng)都用仿真方式來(lái)做，怎么確?，F(xiàn)在仿真用的控制策略就是你最終想要的，或者跟你最開(kāi)始設(shè)計(jì)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(cái)務(wù)上的內(nèi)控，內(nèi)控很多時(shí)候是講控制器，外控講的是外掛的外部控制器，這樣的問(wèn)題我們就考慮這兩個(gè)控制器真的是一樣的嗎？它有可能是兩個(gè)團(tuán)隊(duì)或者兩波人甚至是兩個(gè)公司做得嘛！
軟件設(shè)計(jì)，用內(nèi)控、外控不同的團(tuán)隊(duì)，不同的人員有可能設(shè)計(jì)會(huì)用到不同的平臺(tái)，不同的平臺(tái)中間會(huì)考慮到代碼的移植，誰(shuí)來(lái)保證代碼移植的一致性？
數(shù)據(jù)采集，大家考慮過(guò)沒(méi)有？我們風(fēng)機(jī)運(yùn)行的所有數(shù)據(jù)您都采到了嗎？昨天下午高端對(duì)話的時(shí)候謬總說(shuō)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(jià)值了嗎？
優(yōu)化后的機(jī)組效果如何驗(yàn)證，到底達(dá)到我們最開(kāi)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，我們給它驅(qū)了個(gè)名字叫御風(fēng)者，我們形成一個(gè)閉環(huán)的開(kāi)發(fā)。為什么用御風(fēng)？我感覺(jué)這個(gè)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(gè)詞，主要是大家可能估計(jì)都看過(guò)這個(gè)書(shū)，《莊子·逍遙游》里面說(shuō)“夫列子御風(fēng)而行，泠然善也。”因?yàn)槲覀児咀隹刂频模覀冋f(shuō)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(gè)名字。
每個(gè)環(huán)節(jié)展開(kāi)，首先在控制策略設(shè)計(jì)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(jī)和策略的模型，這個(gè)策略的模型主要是通過(guò)將槳距角和發(fā)電機(jī)輸出功率控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，時(shí)間關(guān)系我就不展開(kāi)了。其他的一些策略，比如在寒冷環(huán)境下機(jī)組怎么運(yùn)行，這也是我們機(jī)組的策略。昨天電科院的秦主任講到機(jī)組的調(diào)頻，這個(gè)剛好我們也做過(guò)一些相應(yīng)的研究，今年也跟電科院做了一些測(cè)試，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)該技術(shù)上是可以實(shí)現(xiàn)的。
載荷設(shè)計(jì)剛才講主要是做載荷的仿真，首先把我們搭建的機(jī)組控制模型在Simulink進(jìn)行仿真，算法上沒(méi)有多大問(wèn)題的話就驗(yàn)證我們的算法是OK的，這個(gè)是我們的Simulink的模型。第二部分是通過(guò)Simulink生態(tài)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，從這個(gè)階段就可以看到剛才講的所謂內(nèi)控跟外控，這個(gè)是我們的外部動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，就是DLL文件，可以挖掛到Bladed外掛控制器，進(jìn)行載荷仿真。
軟件設(shè)計(jì)，還是分剛才這兩塊，功率速度控制器在Simulink里面可以通過(guò)一個(gè)M-Target直接編譯程.m文件，直接用于PLC運(yùn)行。另外一個(gè)策略可以通過(guò)巴合曼或者倍福一些平臺(tái)，符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)要求的代碼，用于PLC運(yùn)行，這是我們其他策略開(kāi)發(fā)的界面。
數(shù)據(jù)收集，這一塊我們可能要多花一點(diǎn)時(shí)間，數(shù)據(jù)采集，我們用到我們公司獨(dú)有的一個(gè)叫做I-BOX模塊，這個(gè)模塊通過(guò)剛才講的核心層的結(jié)構(gòu)可以實(shí)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(yùn)行數(shù)據(jù)、事件、命令、參數(shù)，這樣機(jī)組運(yùn)行的所有數(shù)據(jù)都通過(guò)我的核心層傳遞到數(shù)據(jù)庫(kù)里面，就是我們可以講，它是我們機(jī)組運(yùn)行的黑匣子。比如運(yùn)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?cè)u(píng)估下來(lái)它的儲(chǔ)存時(shí)長(zhǎng)可以達(dá)到一個(gè)周，其他的比如說(shuō)運(yùn)行日志因?yàn)檫\(yùn)行量相對(duì)小一點(diǎn)，這個(gè)數(shù)據(jù)我們工程師也測(cè)算過(guò)可能可以存儲(chǔ)到10-20萬(wàn)條，就是我們風(fēng)電機(jī)組全生命周期的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行采集。然后這些數(shù)據(jù)拿到手上之后就回到剛才那個(gè)問(wèn)題，這個(gè)數(shù)據(jù)能夠做什么？我們待會(huì)兒可以簡(jiǎn)單的做一些狀態(tài)的評(píng)估、故障監(jiān)測(cè)，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(shí)間關(guān)系我就不展開(kāi)了，比較初級(jí)的階段可能做時(shí)域的分析，比如功率曲線的優(yōu)化，故障時(shí)序，再往深入走的話可能應(yīng)用一些相對(duì)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(duì)我們數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比如說(shuō)舉個(gè)例子可以把我們的轉(zhuǎn)速?gòu)臅r(shí)域變化到頻域，看機(jī)組振動(dòng)的頻率有沒(méi)有異樣的情況，通過(guò)一些專用的濾波器對(duì)頻率進(jìn)行抑制。另外研究的就比較多了，比如昨天說(shuō)的壽命監(jiān)測(cè)等等，剛好這就是我們做得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的分析，來(lái)識(shí)別機(jī)組的固有頻率，這樣會(huì)抑制機(jī)組的振動(dòng)，對(duì)機(jī)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(gè)做得也比較有特點(diǎn)，首先我從I-BOX里面采集到數(shù)據(jù)，因?yàn)樗木确浅８?，然后?shù)據(jù)再導(dǎo)入到載荷的仿真平臺(tái)，然后可以把機(jī)組運(yùn)行的情況在我們仿真平臺(tái)下進(jìn)行復(fù)線，這個(gè)故障是模型的問(wèn)題還是什么問(wèn)題，平臺(tái)上面得到的仿真結(jié)果跟我們實(shí)際機(jī)組在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)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(guò)頭來(lái)優(yōu)化我的模型，或者優(yōu)化我的控制策略，這么一個(gè)環(huán)節(jié)，這就剛才我們強(qiáng)調(diào)的能夠形成一個(gè)閉環(huán)，而且我們?cè)谄脚_(tái)里面的代碼直接可以生成PLC或者動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，這樣就可以形成閉環(huán)的開(kāi)發(fā)流程。
這就是我們所謂的整個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的全局，大家可以看一下，從最開(kāi)始的在Simulink里面建立的模型，然后Simulink導(dǎo)出到DLL到方針平臺(tái)，再通過(guò)其他的第三方開(kāi)發(fā)軟件開(kāi)發(fā)機(jī)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(chǎng)運(yùn)行，最后再實(shí)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(lèi)的仿真平臺(tái)，這樣子形成一個(gè)閉環(huán)。實(shí)際上這么一個(gè)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(shí)施的階段，再到后面的測(cè)量到檢測(cè)，再到優(yōu)化，通過(guò)這么一個(gè)閉環(huán)的開(kāi)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(gè)閉環(huán)的開(kāi)發(fā)流程。
這是我的分享，謝謝大家！
（文章內(nèi)容來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審核）
