CAN中繼器——風(fēng)電測(cè)試系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的“靈魂”

行業(yè)背景

風(fēng)力發(fā)電是一種被廣泛應(yīng)用的清潔能源發(fā)電方式。在各種風(fēng)能利用方式中，風(fēng)力發(fā)電因其主流地位和在可再生能源領(lǐng)域中的成熟技術(shù)，以及具備規(guī)?；_(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景而備受矚目。

在談?wù)擄L(fēng)力發(fā)電時(shí)，我們總會(huì)提及風(fēng)力發(fā)電塔這一關(guān)鍵元素。在選擇風(fēng)場(chǎng)時(shí)，我們會(huì)綜合考慮盛行風(fēng)向、湍流和風(fēng)速等因素，以確定最佳位置。因此，風(fēng)力發(fā)電塔通常安裝在地理位置偏遠(yuǎn)且地形復(fù)雜的地方。

為了有效應(yīng)對(duì)塔內(nèi)信號(hào)傳輸距離長(zhǎng)及信號(hào)頻繁受到干擾的問(wèn)題。我們會(huì)在設(shè)備的兩端分別安裝CAN轉(zhuǎn)光纖模塊，這樣可以將傳輸?shù)腃AN信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。這種轉(zhuǎn)換可以實(shí)現(xiàn)抗電磁干擾和延長(zhǎng)傳輸距離的目標(biāo)。通過(guò)優(yōu)化傳輸介質(zhì)，我們成功確保了塔內(nèi)信號(hào)通訊的穩(wěn)定性，為設(shè)備的正常運(yùn)行提供了有力保障。

IXXAT CR-210功能簡(jiǎn)介

IXXAT CR-210/FO是一款基于CAN網(wǎng)絡(luò)的光纖中繼器，可選F-SMA或ST光纖材質(zhì)，支持通過(guò)多個(gè)設(shè)備改變CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可輕松解決現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾并達(dá)到延長(zhǎng)傳輸距離的目的。

IXXAT CR-210/FO集成了強(qiáng)大的電氣隔離能力，確保通過(guò)中繼器鏈接的各系統(tǒng)是獨(dú)立的電氣部分，如此一來(lái)各個(gè)網(wǎng)段可以實(shí)現(xiàn)電氣解耦。

IXXAT CR-210/FO支持級(jí)聯(lián)，在靠近DIN導(dǎo)軌處預(yù)留了級(jí)聯(lián)接口，通過(guò)T-BUS可以輕松將兩個(gè)或多個(gè)IXXAT中繼器連接，大大降低了布線成本。

IXXAT CR-210/FO的一切相關(guān)設(shè)置均通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣的優(yōu)勢(shì)是便于現(xiàn)場(chǎng)工程師快速操作，降低部署的時(shí)間和出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率。除了設(shè)置由撥碼開(kāi)關(guān)控制之外，還可以通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)快速配置CAN總線終端電阻的使能，這種方式讓IXXAT中繼器能夠適用于更多應(yīng)用場(chǎng)景。

此外，如果對(duì)CAN-FD有需求，我們建議您使用IXXAT CR-110/FO，它不僅僅可以針對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中繼，它同時(shí)可以用作CAN-FD網(wǎng)絡(luò)的中繼，是首個(gè)推出同時(shí)針對(duì)CAN-FD的CAN中繼器。

當(dāng)然，IXXAT中繼器均采用了寬壓電源輸入，能夠接受9~32V的直流輸入來(lái)驅(qū)動(dòng)其正常工作。為了確保系統(tǒng)的魯棒性、溫度范圍和安全性，IXXAT 中繼器是專為工業(yè)環(huán)境使用而設(shè)計(jì)的。這種設(shè)計(jì)極大提高了系統(tǒng)的可靠性。

IXXAT CR-210在風(fēng)電測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

CAN中繼器的主要功能在于實(shí)現(xiàn)CAN總線系統(tǒng)中兩個(gè)或更多網(wǎng)段間的物理耦合，同時(shí)能夠構(gòu)建更為豐富的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括樹(shù)型和星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)收發(fā)機(jī)的輸出能力，可以將CAN系統(tǒng)劃分為若干個(gè)子系統(tǒng)，并使用CAN中繼器進(jìn)行連接，從而增加了總線節(jié)點(diǎn)的最大數(shù)量。重要的是，使用中繼器不會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)行為，因?yàn)榫蛡鬏斝袨槎裕欣^器也就相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的線纜。

目前，主流風(fēng)電塔的塔高通常在 100-150 米之間，最新型的風(fēng)塔甚至具有超過(guò)170米的高度。為確保塔內(nèi)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，風(fēng)塔被分為4至5層，并由底部的鋼管混凝土構(gòu)件部分和上部的薄壁剛桶組成?？紤]到如此遠(yuǎn)的傳輸距離，普通的CAN線纜無(wú)法滿足需求。因此，必須采取一種方法來(lái)延長(zhǎng)傳輸距離。在此背景下，光纖CAN中繼器進(jìn)入了我們的視線。

風(fēng)塔中的每一層有著各種關(guān)鍵的設(shè)備，這也意味著往往需要多個(gè)CAN中繼器將CAN網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)網(wǎng)段進(jìn)行傳輸，以便于控制整合整個(gè)風(fēng)電系統(tǒng)。IXXAT CR-210/FO支持級(jí)聯(lián)，可以便于客戶組成所需的CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

另外一個(gè)重要的作用是，風(fēng)電塔內(nèi)部發(fā)電機(jī)組和變頻器等大功率器件會(huì)產(chǎn)生大量的電磁干擾，這可能導(dǎo)致周期性通信中斷或采集數(shù)據(jù)無(wú)效等問(wèn)題。而中繼器可以有效地抑制這些電磁干擾，因此，在風(fēng)電系統(tǒng)中，CAN中繼器被廣泛應(yīng)用。

在風(fēng)電測(cè)試系統(tǒng)中，除了風(fēng)電塔主體外，前方還設(shè)有一個(gè)測(cè)風(fēng)塔設(shè)備。該設(shè)備裝滿了各種傳感器，負(fù)責(zé)采集本地的各種氣象數(shù)據(jù)。此外，測(cè)風(fēng)塔還能模擬各種氣象數(shù)據(jù)，用以測(cè)試風(fēng)電塔的各項(xiàng)性能。

根據(jù)下方的示意圖，我們可以清楚地看到，無(wú)論是風(fēng)電塔還是測(cè)風(fēng)塔，其內(nèi)部信號(hào)傳輸主要依賴于CAN信號(hào)。如果我們將CAN信號(hào)比作風(fēng)塔的血液，那么CAN中繼器無(wú)疑就是構(gòu)建整個(gè)血管網(wǎng)絡(luò)的最關(guān)鍵部分。然而，僅僅具備“血液”和“血管”還不足以支撐這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。在它的外圍，還需要各種采集設(shè)備、診斷設(shè)備以及遠(yuǎn)程訪問(wèn)等功能的支持。更為重要的是，實(shí)現(xiàn)CAN信號(hào)與其他信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換成為了不可或缺的需求。

更多通訊設(shè)備在風(fēng)電測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程訪問(wèn)需求：

通常，位于某一區(qū)域內(nèi)的所有風(fēng)塔設(shè)備都應(yīng)與該區(qū)域的中控系統(tǒng)站點(diǎn)建立網(wǎng)絡(luò)連接。通過(guò)中控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)風(fēng)塔的運(yùn)行狀態(tài)，并在遇到緊急情況時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)措施。因此，風(fēng)塔中對(duì)CAN網(wǎng)關(guān)的需求，尤其是對(duì)CAN網(wǎng)關(guān)的低時(shí)延和穩(wěn)定性的需求顯得尤為重要。

IXXAT CAN@NET NT系列CAN網(wǎng)關(guān)具備將CAN網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，可支持最?6路CAN網(wǎng)絡(luò)集成到同一以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中。通過(guò)OPC UA統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化接口，這些數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)采集與簡(jiǎn)單控制。盟通科技提供商用OPC UA軟件及軟件開(kāi)發(fā)包，幫助客戶實(shí)現(xiàn)整個(gè)區(qū)域所有設(shè)備的數(shù)字孿生，對(duì)整個(gè)區(qū)域的生產(chǎn)規(guī)劃和災(zāi)害預(yù)防具有重大作用。

診斷維護(hù)需求：

每一個(gè)風(fēng)塔都需要技術(shù)工程師進(jìn)行定期的現(xiàn)場(chǎng)診斷維護(hù)，風(fēng)塔中的設(shè)備繁多有著各種不同協(xié)議的設(shè)備。針對(duì)不同的協(xié)議，盟通科技可以提供不同的解決方案。

根據(jù)示意圖所示，風(fēng)電塔的機(jī)頭控制單元內(nèi)部采用CAN網(wǎng)絡(luò)通訊。傳統(tǒng)上，現(xiàn)場(chǎng)工程師需要攀爬風(fēng)電塔的頂端才能進(jìn)行檢修，盡管風(fēng)電塔內(nèi)設(shè)有電梯等通行方式，但隨著風(fēng)電塔的高度和規(guī)模逐漸增大，這種傳統(tǒng)方式愈發(fā)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

IXXAT CAN轉(zhuǎn)藍(lán)牙模塊可以有效協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)工程師快速完成檢修任務(wù)。工程師只需站在風(fēng)電塔塔底，即可實(shí)現(xiàn)與機(jī)頭控制單元的通訊。該模塊的使用可大大降低工程師的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，同時(shí)確保了通訊的穩(wěn)定性和可靠性。

綜上所述，IXXAT CAN轉(zhuǎn)藍(lán)牙模塊在風(fēng)電塔的檢修工作中具有重要的作用，為現(xiàn)場(chǎng)工程師提供了便捷、高效的通訊手段。

目前，先進(jìn)的風(fēng)電塔發(fā)電機(jī)已采用了更為強(qiáng)大的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。德國(guó)倍福在風(fēng)電領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，尤其是其基于PC和EtherCAT控制技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制解決方案，全球已有超過(guò)100,000臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在使用倍福的方案。

當(dāng)然，采用EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電塔也需要進(jìn)行診斷。盟通科技為此提供了EtherTAP與Acontis EC-Inspector的搭配方案，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋鑫募‥ni file）快速診斷EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。此外，該方案還支持解析離線數(shù)據(jù)包，通過(guò)快照的形式呈現(xiàn)出可能的故障和報(bào)錯(cuò)信息。

正如CAN中繼器在塔內(nèi)信號(hào)傳輸和消除干擾方面發(fā)揮的作用，風(fēng)電塔內(nèi)的每項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備都承載著整個(gè)工業(yè)通訊行業(yè)的智慧結(jié)晶。盟通科技作為工業(yè)通訊行業(yè)的高新技術(shù)企業(yè)，專注于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通訊領(lǐng)域。我們與歐洲多家自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略合作，為客戶提供針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人、醫(yī)療、能源、汽車(chē)等領(lǐng)域的各類產(chǎn)品及解決方案。若您對(duì)我們的產(chǎn)品或案例感興趣，歡迎通過(guò)下方的聯(lián)系方式與盟通團(tuán)隊(duì)取得聯(lián)系。