研华嵌入式工控机的特点及在风电行业的应用

一、风电行业背景

随着国家对风电行业的扶持力度加大，风电产业发展迅猛。2007年中国大陆新增风电机组3155台，装机容量330.4万KW。我国许多企业的整机制造技术是从国外引进的，引进的技术与国内风电场的气候环境能否适应，往往未经科学论证。加之由于前几年风电设备供不应求，许多整机未经试运行就直接批量生产，这些设备并网发电后，势必存在质量和安全隐患。由于核心技术缺失，大批兆瓦级新型风电机组匆忙投入规模化生产，产品质量问题也正在显现。风电场开发及风电并网存在瓶颈。在风电场开发环节存在设备交货不及时、调试时间长，各种设备故障不断发生，风机运行小时数偏低，电网卡脖子，致使“有电上不了网”、“风机晒太阳”等现象。

2007年中国大陆累积风电机组6?69台，装机容量590.6WKW，风电场158个。分布在21个省市。于2006年累计装机259.9KW相比。2007年累计装机增长率为127.2%，提前3年实现国家《可再生能源法中长期发展规划》中提出的目标。

随着中国风电市场的快速增长以及风电机组制造商新秀的进入，中国风电机组供应市场的竞争格局也正在悄然发生变化。预计到2008年底，中国风电机组新增装机容量将达到730.4万千瓦，累计装机容量将达到1335.6万千瓦，新增装机容量增长率预计将达到111.71%。

国家制定的2020年风电装机3000万千万的目标，有望在2011年实现。到2020年，中国风电装机保守估计将达到8000万千瓦。

随着风力发电场的大量建设，风场信息化管理系统，风机远程监控系统业也大量应用。在这样的系统中需要可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。各种采集信号及控制信号通过工业以太网和现场总线汇集到研华严苛计算机UNO-2170中，然后再通过另外一个以太网口将数据传送到风能检测服务器当中。

二、风电客户对嵌入式工控机的需求

风力发电系统通常安装在带 有灰尘和大风的恶劣环境中。在这样的环境中，使用一台有风扇的PC为主机平台将会导致风扇和系统故障。风力发电制动分两部分，气动制动与机械制动。气动制动就在定桨风机上就是让桨叶的液压缸动作，使叶尖的扰流在离心力的作用下甩出，转动90度，产生气动阻力，实现气动制动。机械制动（也称为驻车刹车Parking Brake）就是在风机齿轮箱高速轴端或（小风机）低速轴端安装有盘式刹车，利用液压或弹簧的作用，使刹车片与刹车盘作用，产生制动力矩，因为机械刹车在制动时产生很大的热量（大多数的风机着火都是因为这个），所以一般情况下只在转速很低的情况下才动作。一般正常停机的的情况下，先动作气动制动，当转速下降到一定转速后再动作机械制动。紧急制动就是气动制动与机械制动一起动作。

三、系统网络架构图

四、方案分析

UNO具有两个以太网口，可以实现现场数据采集以太网和上位信息管理以太网的双网隔离。这样可以保证现场控制层的安全性和实时性。系统通过一个以太网口和主控制PLC通信，它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。另外一个以太网口通过风场局域网和监控中心的服务器相连，各种采集信号及控制信号通过工业以太网传送到服务器当中。

五、研华产品的优势

a）系统稳定，抗震抗冲击

研华网络通讯管理机采用嵌入式低功耗芯片，整版无软连接设计，系统可靠性成倍提高。

宽温工作，具有良好的抗震抗冲击性。适合钢厂等恶劣工业现场的应用。

b）通讯智能，容量超大

研华通讯管理机可以自动侦测网络状态，自动调整采集数据的存储策略。在于上位数据库网络中断时，自动将采集数据存储到本地。等到网络恢复正常，自动将暂存数据记录到上位数据库中。存储数据量超大可达250G。

c）使用简单，驱动丰富

研华网络通讯管理机无需编程，只需要根据下位设备的类型选用相应的驱动，进行简单的参数配置，既可以完成数据的采集，暂存和续传功能。兼容主流的一百多种PLC和DCS系统。

d）开放性架构，内建server

研华网络通讯管理机是开放性的网络通讯管理机。内建webServer，可以很方便的通过web了解到现场采集的状态和数据。内建内建ModbusTCP Server和OPC Server，可以和主流的组态软件进行数据交换。

e）双网隔离，数据安全

研华网络通讯管理机具有两个以太网口，这样可以做到现场控制层和数据采集层双网物理隔离。从根本上杜绝了对控制层的非法访问，保证了生产系统的安全运行。

六、产品规格

UNO-2170是一款高性能Celeron M 控制器，支持PC/104扩展、串行通讯端口和其它网络功能。UNO-2170支持Windows XP Embedded OS和Windows CE.NET, 能够提供定制的映像文件，带有优化后的板载设备驱动程序。嵌入式Windows XP Embedded能够以组件方式提供Windows操作系统的功能。

·板上集成Celeron M 1GHz或Celeron 600MHz,256/512MB DDR DRAM

·提供512KB电池备份SRAM

·支持ECC DDR DRAM（仅为Celeron M 1GHz处理器）

·支持LM传感器，可获取CPU和板卡温度， 用于监测

·2个RS-232和2个RS-232/422/485端口，带自动数据流控制

·2个10/100Base-T RJ-45端口

·2个USB和1个TypeI/II PC卡

·2个可选PC/104扩展

·Windows CE.5.0和Windows XP Embedded解决方案

·支持Windows 2000/XP和Linux驱动程序

·带写保护（EWF）的Windows XP （SP2）Embedded即用平台