隨著全球對可再生能源需求的不斷增加，風能作為一種清潔、可再生的能源，在全球能源結構中發(fā)揮著越來越重要的作用。
風力發(fā)電技術的發(fā)展，能有效減少化石燃料的使用，降低溫室氣體排放。目前，通過先進的自動化控制技術，風力發(fā)電效率以及系統(tǒng)可靠性得到了顯著提升。
01 風力發(fā)電原理
風力發(fā)電的基本原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，通過增速機提高旋轉速度，從而促使發(fā)電機發(fā)電。當前的風力發(fā)電技術可以在每秒三米的微風速度下開始發(fā)電，實現(xiàn)風能到電能的高效轉換。
02 電機組基本結構
風力發(fā)電機組大體上分為機艙、塔筒、底座；細分由風輪（葉片、輪轂）、變槳系統(tǒng)、發(fā)電機、偏航系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)（軸承、齒輪變速箱）、控制系統(tǒng)、變流系統(tǒng)組成。
各主要組成部分功能簡述：
（1）風輪：由兩個或三個葉片組成，主要是吸收風能，將風的動能轉換為轉動的機械能；
（2）變槳系統(tǒng)：通過改變葉片的角度，使葉片在不同風速時處于最佳的吸收風能的狀態(tài)；
（3）發(fā)電機：將葉輪轉動的機械動能轉換為電能的器件；
（4）偏航系統(tǒng)：與風向儀相配合，使葉輪始終處于迎風狀態(tài)，充分利用風能，提高發(fā)電效率。
（5）齒輪箱：齒輪箱是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發(fā)電機，并使其得到相應的轉速。
（6）控制系統(tǒng)：負責實時監(jiān)控和調節(jié)各部件的運行狀態(tài)，以最大化能量捕獲效率和確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。
（7）變流系統(tǒng)：將發(fā)電機發(fā)出的電的頻率恒定在50hz，并入電網。
03 現(xiàn)場痛點
控制系統(tǒng)作為整個電機組的“神經中樞”，在整個風力發(fā)電的過程中也面臨著諸多挑戰(zhàn)：
環(huán)境惡劣：風電場通常位于環(huán)境條件較為惡劣的地方，如海上、荒野等，風沙、鹽霧、高濕度等對設備的耐久性和穩(wěn)定性提出了更高要求。
設備維護困難：風力發(fā)電機組結構復雜，部件繁多，特別是高空設備的維護和檢修困難且成本高。
數(shù)據傳輸和通訊：風電場面積廣闊，各機組之間的數(shù)據傳輸和通訊要求高，傳統(tǒng)通訊方式容易受環(huán)境干擾，導致數(shù)據傳輸不穩(wěn)定。
系統(tǒng)可靠性要求高：風力發(fā)電系統(tǒng)需要長時間不間斷運行，對控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性有極高的要求，任何停機都可能導致巨大的經濟損失。
多種協(xié)議兼容問題：風力發(fā)電系統(tǒng)中使用的設備和傳感器來自不同廠家，通訊協(xié)議各異，如何實現(xiàn)不同協(xié)議之間的兼容和轉換同樣是一個挑戰(zhàn)。
零點c系列分布式io特點：
1.支持多種通訊協(xié)議：modbus、profibus-dp、profinet、ethercat、ethernet/ip、 canopen、cc-link等。
2.擴展io模塊種類豐富：數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、特殊模塊、混合io模塊等。
3.c系列分布式io emc參數(shù)：靜點放電抗擾度：空氣放電8kv、接觸放電6kv；群脈沖抗干擾2kv；浪涌剛擾度2kv。
4. -35℃~70℃寬溫設計,滿足嚴苛工業(yè)環(huán)境。
04 零點應用
某風電現(xiàn)場使用零點c系列分布式io，所用的模塊型號：cn-8033ethercat網絡適配器、數(shù)字量輸入模塊 ct-121f、 數(shù)字量輸出模 塊ct-222f、模擬量輸入模塊ct-3234、 模擬量輸 入模塊ct-3734、 模擬量輸 出模塊ct-4234、編碼器輸入模塊ct-5112、 編碼器輸入 模塊ct-5122、dp主站模塊ct-5341。
ct-5112：測量風輪的轉速；
ct-5122：1）反饋機艙偏航的位置；2）確定風輪的位置，用于檢修；
ct-5341：變槳系統(tǒng)與變流系統(tǒng)是兩個單獨的系統(tǒng)，通訊協(xié)議是profibus-dp；該風電現(xiàn)場使用cn-8033+ct-5341實現(xiàn)了profibus-dp協(xié)議與ethercat協(xié)議之間的數(shù)據轉換。
現(xiàn)場通過采用零點c系列模塊，實現(xiàn)了系統(tǒng)的高效控制與通訊，確保了風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
尤其是自動化技術在其中起到了關鍵作用，極大地提升了系統(tǒng)的效率和可靠性，為風能的大規(guī)模應用提供了堅實的保障。