风电控制系统必须满足风电行业特殊的需求和苛刻的指标要求，这一切都对风力发电的控制系统平台提出了要求，而贝加莱(B&R)的控制系统，在软、硬件上均提供了适应于风力发电行业需求的设计。

当今，基于全球对清洁能源的重视，各个国家都在建设风场，风机的安装地点十分广泛，北半球、南半球、陆地、海洋，只要有合适风资源的场所就可安装风机，这对风机中的器件提出了很高的要求，作为风机运行的大脑——控制系统来说，也不例外。宽温、抗振、防腐蚀、电磁兼容性好等几方面成为了最基本的要求。

贝加莱在风机主控系统中采用的X20系统，在产品设计之初就考虑了这些需求，除了通过标准的CE、C-UL-US、GOST-R等认证外，贝加莱的产品在德国TUV实验室做了HALT(高加速寿命)测试。测试结果表明，X20系统的操作极限温度可达到-70℃～+100℃，振动极限可达到55 g(RMS)。针对海上风机X20系统也通过了德国船级社认证(German Lloyd)，适用于海上环境，同时X20系统的MTBF时间可达到5×105 h，所有硬件都经过严格的温度湿度、振动冲击、EMC及耐久性测试、100%聚焦光学检测、100%电路测试、100%功能测试，这些指标从硬件方面都已完全满足了现场提出的高标准要求，X20系统在各行各业的实际应用情况也都证明了这一点。

创新的解决方案

稳健可靠的硬件(主控、先进的安全系统、状态检测、电网检测、变桨系统)以及架构开放的行业定制的软件(主控、变桨扭矩控制算法、组态包)共同构建成贝加莱风电创新的解决方案。其中，包括典型拓扑结构和适用于海上风机的CPU总线及电源冗余拓扑结构。

风机典型拓扑结构，紧凑、模块化、可扩展的 CPU 及 I/O，支持所有现场总线，支持各类模块 DI、DO、AI、 AO、 AT、I/O 连接，光纤、电网监控、应变计等，符合GL 2010，满足安全认证 SIL 3/PLe，拥有openSAFETY技术的先进的安全系统、振动传感器模块、风轮过速安全模块等共同组成了贝加莱风电控制硬件方案。

CPU总线及电源冗余拓扑结构，如图1所示。贝加莱冗余系统是一套硬件冗余系统，由两个互为热备的PLC以及I/O站组成。冗余PLC与I/O站之间的连线称为I/O总线(或者现场总线)，采用具有高可靠性和实时性的Ethernet POWERLINK通信总线进行连接，传输速率可达100 M/s，拓扑结构可支持星型、树形、总线型或者环形，并可根据需要连接成双网冗余或者环网冗余结构。

在贝加莱硬件冗余系统中，几乎所有贝加莱产品都可以作为冗余系统的I/O站，这些产品包括X20模块、X20标准型CPU、X67模块、HMI以及Safety产品。不仅如此，由第三方开发的能够支持POWERLINK通信协议的设备也可作为冗余系统的I/O站使用。

X20系统中还将有一系列是专门针对状态检测模块，特殊的振动模块及智能的模块数据处理用户可用于检测机舱、轴及齿轮箱的振动，方便客户进行更有效的预期维护，减少维护成本。灵活开放的接口可连接任何第三方振动分析软件进行数据详细解析。

智能工程

贝加莱All in one的开发软件Automation Studio保证客户在项目的整个生命周期都只使用一个工具，包括项目开发、代码生成、仿真分析、调试、服务维护及后续改造。客户不仅仅可以通过Automation Studio进行编程、开闭环控制、安全链实现、人机界面、运动控制、远程诊断及维护，还可以进行项目管理，内嵌的版本控制系统及项目数据管理，可以很好地管理程序及方便工程师接手。此外，灵活的编程方式也可满足不同客户的需求，支持IEC61131-3，ANSI C 和 C++各语言无缝集成和融合，并可通过第三方接口如Matlab/Simulink建模后自动生成系统可执行的C语言代码。开发平台默认带有的闭环控制、滤波、数据记录等标准库，模块化设计亦大大缩短了客户端的开发周期及代码复用率。开放标准的通信平台及系统默认的远程维护功能(SDM)为客户提供兼容性及便利。

专家知识

风能利用是一个系统工程，涉及到了气象学、流体力学、固体力学、电力电子、机械工程、材料工程等多种学科和专业，贝加莱在2007年进入风电领域之初，就和ISET建立起了合作关系，通过ISET的支持，贝加莱可以很快地对某一风机建立起真实、准确的仿真模型，并且通过MATLAB/Simulink接口，直接导入Automation Studio，在开发阶段就可完成大部分的参数诊定、程序测试等工作，并且通过这个模型可以自动生成变桨、扭矩控制算法。这将大大减少工程设计人员的编程调试时间，降低现场调试费用。

软件平台

风机主控软件包是由贝加莱公司资深算法工程师、软件工程师组成的研发小组，历时两年所完成的一套软件包，目前已有部分国内外客户在使用该软件包，获得了很好的使用反馈。基于标准化IEC61131-3语言开发、软件结构由一些小部分组成并接口清晰、软件修改和下载无需重启、集成完整的I/O诊断、高度参数化是该软件包的设计理念。

一个风机主控系统项目的开发会由多人参与，为了更便于团队化编程以及项目的调试和维护，将每个程序包又分解为相同框架结构的几个部分，利用这样的模块化结构，再加上贝加莱产品的定性分时多任务系统以及集成AS开发平台，可以快速地完成一套风机系统的主控软件设计与开发工作，这一方案的优势在国内外几个合作项目中都得到了很好的体现。

组态程序包

组态程序包主要实现以下几类功能：风机整机和各部件的实时数据信息，包括状态信息、温度信息、转速信息、电气信息、环境信息;风机各项统计数据信息;风机控制;有功功率调节;无功功率调节。

基于Web技术的开放式单机SCADA系统，除了主控柜上的HMI可以显示和操作此界面外，任何一台可以连接到主控PLC的计算机通过IE即可调用出此界面，实现瘦客户端的SCADA系统，通过最新的IT技术实现了远程维护和管理功能。

安全系统

风机的安全链设计中可通过安全继电器回路或者集成式的安全模块两种方式来实现，两种模式均各有特点，但集成式的安全系统无疑是未来的趋势。

贝加莱 safety技术是目前运行效率最高的安全系统，并且有完整的产品线，如Safetylogic、Safety I/O、Safety Motion、Powerlink Safety，满足SIL 3级别的设计，安全逻辑的扫描周期为1 ms，是目前刷新最快的Safety Logic产品，贝加莱 SafetyLogic是基于POWERLINK实时通信技术而设计的，通过将系统中关键的逻辑如强风、恶劣天气，机组的状态变化如叶轮过速、扭缆、电源失效、制动和操作人员的紧急按钮动作等通过黄色的X20 Safety I/O输入到系统中，而Safetylogic控制器作为一个POWERLINK Controlled Node来运行，只有在Safety逻辑对应的I/O动作时才引发一个安全逻辑的执行过程(这些过程依据引发安全的源设计而不同)，Safetylogic是独立于标准控制单元的。

针对GL 2010保护功能的要求，贝加莱除普通安全输入输出SDI、SDO模块外，还提供一系列经过认证的特殊安全模块，如防止风轮过速的安全技术模块，可直接连接风速风向仪表的安全模拟量模块等一系列安全模块，此外还具备安全功率测量、安全发电机温度检测、安全扭缆检测、安全变桨角度检测等功能。

远程诊断及维护

对于风力发电机组而言，远程监控无疑至关重要，因为风力发电机组的安装往往是在海边、山谷风口、沙漠隔壁这样的远离市区的地方，只有这些地方才能提供较大的风力资源。如果一套系统能够提供丰富的远程维护和监控手段，将大大降低风机的调试及维护成本，而贝加莱的方案在这方面为客户提供了多样的选择。

远程诊断与维护提供了维护风电场设备和系统的便捷方案，在贝加莱系统中，实现远程方案灵活并且能够不增加或付出很少的成本即可。

在贝加莱的系统中，远程维护不仅仅代表在软硬件意义上可以有灵活的实现，而且也包含了针对各种参数的监控，不仅仅是电流、电压，事实上在风力发电场的每个参数，一个传感器的输入、I/O模块、CPU、甚至软件中的中间变量都可以被远程监控到。通过灵活的软件平台，贝加莱也能为风力发电场提供整场运行的数据分析基础，包括设备维护、根源分析等管理级任务，这个可以由贝加莱 APROL DCS系统来完成，贝加莱提供了不仅仅是整机控制、监控、也提供面向整场的管理级服务。

总结

有别于市场的风电控制系统供应商，贝加莱公司推出的风电行业整体解决方案具有以下显著特点：自主掌握的风电主控源代码，Know-how(基于欧洲专业的风机模型及主控流程算法);专业的技术团队及本地化服务(包括软件开发，技术支持及后续调试);风电全方案;灵活的合作模式 ，积极的合作态度;极富竞争力的综合成本控制(硬件、软件、维护、升级、培训等);模块化的软件结构(WTC Package);集成的开发环境;开放、完整的系统架构，丰富的远程维护手段;支持冗余方案(CPU冗余，网络冗余)，硬件模块已通过GL认证以及其他行业的经验积累。