CANopen转profibus网关PCO-150S应用于风力发电行业.pdf

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泗博自动化CANopen转PROFIBUS-DP网关在风力发电行业的应用

——实现塔基主控系统和机舱可再生能源控制系统的通信

关键词：风力发电，CANopen，PROFIBUS-DP，CAN总线

一、引言

风力发电作为目前技术最成熟、效率最高的可再生能源，受到世界各国的普遍重视。经过多年的探索

与努力，我国在风力发电机组、可再生能源控制系统（变桨系统等）、变流器、系统控制等关键技术上都

取得了突破。“十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。本文就内蒙古某大型风力发电项目中，SiboTech

网关如何实现塔基主速度控制系统与机舱可再生能源控制系统的对接。在实现主控PLC和可再生能源控制

系统的通信中，泗博自动化的CANopen转PROFIBUS-DP网关PCO-150S表现出了其稳定、可靠的优点。

二、系统组成

1、系统概述

风力发电机组有风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统（主控

系统）、机舱、塔架和塔基等组成。SiboTech的CANopen转PROFIBUS-DP网关的作用主要是实现塔基主

控系统与机舱可再生能源控制系统的通讯。其中，塔基主控系统包含主速度控制器和变流、逆变器，主速

度控制器采用的是西门子S7-300系列可编程逻辑控制器（PLC）；可再生能源控制系统采用丹麦DEIF的

DM-4REC-1，是机舱控制柜的主要部分，还包含交、直流伺服驱动控制器等。

2、系统结构

系统构成如图1，其中略去了主速度控制器（西门子S7-300PLC）之外的其它控制设备。西门子

S7-300PLC的主要任务之一是实现对DM-4REC-1（可再生能源控制系统）的监控来控制现场变桨、主动

失速以及偏航控制等。西门子S7-300PLC（CPU型号：CPU313C-2DP）采用PROFIBUS-DP主站协议；

DM-4REC-1（可再生能源控制系统）支持标准的工业现场总线CAN通信，它作为CANopen主站，与变

频器（桨叶调节采用变频器驱动丝杆结构）和特殊发电机（采用VACON变流器和逆变器，实现发电机转

速跟随风速变化，实现额定风速一下的最佳叶尖速比控制，实现最大化吸收峰能，变流器和逆变器具有完

善的保护功能）通讯，从而保障风机在额定风速以上时整机载荷安全和发电功率稳定。在该项目中，为了

实现西门子S7-300PLC和DM-4REC-1之间的数据双向传输，采用了泗博自动化的高性能的CANopen从

站转PROFIBUS-DP从站网关PCO-150S：

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图1系统结构

网关PCO-150S在CANopen侧做CANopen从站，在PROFIBUS-DP侧做Profibus-DP从站。用户通过

在配置软件PC-123中设置相关的命令下载到网关中，并且在西门子PLC的组态软件STEP7中设置实际需

要的输入、输出字节数，即可实现不同总线数据的双向传输。

2、通信网络组成

2.1Profibus协议简介

PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、严格的认证

规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，已成为最重要的和应用最广泛的

现场总线标准。PROFIBUS现场总线通讯协议包括三个主要部分：

•PROFIBUSDP：主站和从站之间采用轮循的通讯方式，主要应用于自动化系统中单元级和现场级通信。

•PROFIBUSPA：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通

讯。

•PROFIBUSFMS：定义了主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数

据交换

其中，PROFIBUS-DP是高速网络，通讯速率达到12M。PROFIBUS-DP可以连接远程I/O、执

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行机构、智能马达控制器、人机界面HMI、阀门定位器、变频器等智能设备，一条PROFIBUS-DP总线可

以最多连接123个从站设备。PROFIBUS-DP的拓扑结构可以是总线型、星型和树型，通讯介质可以是屏

蔽双绞线、光纤，也支持红外传输，采用双绞线时，不加中继器最远通讯距离可达1.2公里，最多可以采

用9个中继器，最远通讯距离可达9公里。采用光纤时，最远通讯距离可达100公里以上，其中采用多膜

光纤，两点间最远距离可达3公里，采用单膜光纤时，两点间最远距离可达3