據(jù)丹麥 Seasight Solutions 公司所言，風(fēng)力發(fā)電機組裝機正經(jīng)歷一場真正的技術(shù)變革，引起全行業(yè)熱議。這一創(chuàng)新的解決方案巧妙地采用與真人大小相仿的螺旋槳，有效補償風(fēng)力影響，確保轉(zhuǎn)子葉片與輪轂間的精準(zhǔn)定位。這一技術(shù)突破允許在不使用牽引繩的情況下安全快速地組裝這些巨大的部件，即便是在狂風(fēng)暴雨等惡劣天氣條件下也能順利完成組裝工作。然而，要成功實現(xiàn)這一點，離不開復(fù)雜的控制解決方案和實時自動化技術(shù)的強力支撐，這正是倍福基于PC的控制技術(shù)能夠大顯身手的舞臺。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機越建越高，葉片越來越長，風(fēng)電裝機數(shù)量也正以前所未有的速度激增。鑒于上述因素，確保風(fēng)力發(fā)電機組的安裝速度與安全，無論風(fēng)向與風(fēng)力強度如何，亦或是安裝在湖邊還是森林深處，都顯得至關(guān)重要。“目前，葉片的安裝主要依賴于吊裝技術(shù)，以確保每一片葉片都能夠精準(zhǔn)無誤地垂直固定于既定位置。”丹麥 Hvide Sande Shipyard A/S 公司自動化技術(shù)主管 Mads Susgaard 解釋道。問題在于，此類地點的特殊性使得傳統(tǒng)的安裝輔助設(shè)備往往很難使用，而惡劣天氣的不可預(yù)測性加劇了安裝進度的不可控性，往往會導(dǎo)致安裝計劃遭受重大挫折，容易造成工期延誤。
為了保障葉片在強風(fēng)環(huán)境下仍能保持精準(zhǔn)定位，亟需一個高性能的自動化平臺。Seasights Solutions 為此找到了理想的控制解決方案，即基于 PC 的控制平臺和 TwinCAT 軟件。
從 Hvide Sande Shipyard 分拆出來的 Seasight Solutions A/S 公司與風(fēng)力發(fā)電機組制造商 Vestas Wind System A/S 共同開發(fā)出來的自主定位系統(tǒng) (APS) 成功解決了這些長期以來困擾行業(yè)的難題。“我們運用螺旋槳技術(shù)來平衡并穩(wěn)固葉片的動量，確保起吊過程的安全性以及定位時的穩(wěn)定性。”Mads Susgaard 強調(diào)道。
葉片的最大定位精度
面對極端天氣，無論是嚴(yán)寒或酷暑，也無論暴風(fēng)雨多么肆虐，亦或吊裝場地的地勢如何復(fù)雜，APS 根據(jù)預(yù)設(shè)的開關(guān)點把葉片穩(wěn)定的保持在吊裝工裝上?？刂葡到y(tǒng)會持續(xù)記錄所有數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)來進行控制尋優(yōu)。成果極為顯著：即使風(fēng)速高達 14 米/秒（風(fēng)力 6 級）的極端條件下，葉片仍能在風(fēng)中保持出色的穩(wěn)定性和定位精度。起重機因此成為了性能瓶頸，其安全速度限值往往被設(shè)定為 12 米/秒。由于低能見度和強風(fēng)不再成為障礙，工作日數(shù)量也因此增加了 50% 多。“這意味著風(fēng)電企業(yè)能夠節(jié)約大量時間和成本。”Mads Susgaard 激動地指出了 APS 系統(tǒng)所能帶來的巨大優(yōu)勢。
這套已經(jīng)獲得專利的系統(tǒng)已在長達 85 米的葉片上成功完成測試，未來有望應(yīng)用于長度超過 100 米的葉片。該解決方案還經(jīng)受住了挪威北部與芬蘭北部的惡劣環(huán)境與地形的考驗，那里的酷寒氣候條件和復(fù)雜多變的地形地貌給風(fēng)機的安裝帶來了真正的挑戰(zhàn)。與此同時，已有超過 1000 個組件通過 APS 吊裝到指定位置并完成組裝。
人們一般會傾向于使用定制的電子設(shè)備完成這項任務(wù)。但有了 TwinCAT 和基于 PC 的控制技術(shù)，我們現(xiàn)在擁有了前所未有的靈活性，能夠迅速響應(yīng)需求，對軟件進行即時調(diào)整和優(yōu)化。
—— 自動化專家
基于 PC 的控制技術(shù)助力提升系統(tǒng)靈活性和整體性能
Seasight Solutions 提供的所有解決方案，包括螺旋槳和軟件，都由公司自主研發(fā)而成，并深深依賴倍福自動化技術(shù)。高性能的工業(yè) PC 和 TwinCAT 軟件是解決方案的核心，確保關(guān)鍵應(yīng)用中的高精度及穩(wěn)定性。這是因為想要以極快的速度計算出葉片位置，并依據(jù)計算結(jié)果調(diào)整螺旋槳或其電機轉(zhuǎn)速以實施糾正措施，離不開強大的計算和處理能力的支撐。“控制系統(tǒng)的獨特之處在于 PLC 能夠?qū)崟r估算出 APS 的位置。”Mads Susgaard 解釋道。更確切地說，PLC 以超過 1 kHz 的高頻率進行估算。螺旋槳的速度正是基于這些高頻掃描結(jié)果進行控制的。Mads Susgaard 說道：“在研發(fā)第一臺原型機時，為了獲得位置控制所需的周期時間，我們在控制器性能方面沒有設(shè)置任何限制。” 超緊湊型工業(yè) PC（如 C6015）已成為我們控制計算機的最優(yōu)選擇。
C6015 超緊湊型工業(yè) PC 與 EtherCAT 和 TwinSAFE 端子模塊配合使用，實現(xiàn)了低于 1 毫秒的極短周期時間。
—— Hvide Sande Shipyard A/S 自動化技術(shù)部主管
Mads Susgaard
針對當(dāng)前及未來的自動化任務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)化且用戶友好的軟件對于 Seasight Solutions 而言無疑是不可或缺的要素之一。“TwinCAT 是我們編程和實時控制的首選軟件。當(dāng)客戶訂購我們?yōu)槠淞可泶蛟斓母呖萍冀鉀Q方案時，我們必然也會鄭重承諾，在多年穩(wěn)固合作協(xié)議框架下，持續(xù)監(jiān)控其性能表現(xiàn)，并不斷優(yōu)化升級。這就有賴于我們區(qū)域服務(wù)合作伙伴提供的全天候支持服務(wù)，以及他們可靠的遠(yuǎn)程維護能力。畢竟，風(fēng)力發(fā)電機組往往安裝在遠(yuǎn)離最近服務(wù)基地的偏遠(yuǎn)地帶。“為了確保 APS 不僅能夠穩(wěn)定運行，還能幫助運營商成功應(yīng)對項目進度緊張的問題，避免造成成本高昂的工期延誤，我們迫切需要一款功能強大的診斷軟件，并搭建與丹麥支持中心及各個服務(wù)團隊之間無縫對接的溝通橋梁。”Mads Susgaard 說道。
迄今為止，公司已在全球范圍內(nèi)成功實施了 25 套 APS 系統(tǒng)，包括歐洲、美國、澳大利亞、非洲和越南等國家及地區(qū)。公司的目標(biāo)是每年銷售 50 套系統(tǒng)。其它很多行業(yè)也有望從這一創(chuàng)新的解決方案中獲益，因為 APS 系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)起重集裝箱、建筑構(gòu)件和預(yù)制混凝土構(gòu)件的精準(zhǔn)定位。“我們對 APS 系統(tǒng)寄予了極大的期望，無論是在本地市場還是全球范圍內(nèi)，無論是在風(fēng)電行業(yè)還是其它領(lǐng)域，它都展現(xiàn)出了巨大的潛力和價值。”Mads Susgaard 總結(jié)道。
關(guān)于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術(shù)的驅(qū)動者，倍福定義了自動化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動產(chǎn)品和 TwinCAT 自動化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領(lǐng)域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個國家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術(shù)完美融合在一起，為實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
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