一、項(xiàng)目背景

隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮牟粩嘣黾樱L(fēng)能作為可再生資源之一，其開發(fā)與利用受到了廣泛關(guān)注。在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，為了提高發(fā)電效率、保障風(fēng)電場的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，這就涉及到不同設(shè)備之間的通信問題。某風(fēng)電場采用了多種設(shè)備，其中PLC選用支持Ethernet/IP協(xié)議的ABLogix系列PLC，變頻器則選用了支持MODBUSTCP協(xié)議的施耐德Altivar系列變頻器，但由于兩者Profinet轉(zhuǎn)MODBUS TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)協(xié)議不同，無法直接通信，因此引入了遠(yuǎn)創(chuàng)智控，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互，保障風(fēng)電場的智能化管理與高效運(yùn)行。

二、設(shè)備選型

·PLC：ABLogix系列PLC，其支持Ethernet/IP協(xié)議，具有強(qiáng)大的控制功能和穩(wěn)定性，能夠滿足風(fēng)電場對數(shù)據(jù)采集、邏輯控制等多方面的需求，適用于工業(yè)環(huán)境下的各種復(fù)雜應(yīng)用，為風(fēng)電場的自動化運(yùn)行提供了可靠的控制核心。

·變頻器：施耐德Altivar系列變頻器，支持MODBUSTCP協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電機(jī)的精確調(diào)速和控制，保障風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)速下的穩(wěn)定運(yùn)行，提高發(fā)電效率，同時(shí)具備良好的性能和可靠性，在風(fēng)電行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。

·協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)：MODBUS TCP轉(zhuǎn)Profinet協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)在Profinet側(cè)作為從站，在Modbus側(cè)既可以作為主站又可以作為從站，可實(shí)現(xiàn)Profinet與ModbusTCP協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換。其采用工業(yè)級設(shè)計(jì)，具備高可靠性和穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)風(fēng)電場惡劣的工作環(huán)境，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和及時(shí)性。

三、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)主要由三部分組成：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場設(shè)備層、協(xié)議轉(zhuǎn)換層以及控制監(jiān)控層。

·現(xiàn)場設(shè)備層：包括施耐德Altivar系列變頻器等設(shè)備，這些設(shè)備通過工業(yè)以太網(wǎng)連接到Profinet轉(zhuǎn)MODBUS TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的MODBUSTCP側(cè)，負(fù)責(zé)執(zhí)行具體的生產(chǎn)操作，如風(fēng)機(jī)電機(jī)的驅(qū)動等。

·協(xié)議轉(zhuǎn)換層：MODBUS TCP轉(zhuǎn)Profinet協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)作為核心設(shè)備，其Profinet側(cè)連接到ABLogix系列PLC的Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)，將MODBUSTCP協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Profinet協(xié)議的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議設(shè)備之間的通信橋梁，保障數(shù)據(jù)的無縫傳輸。

·控制監(jiān)控層：ABLogix系列PLC通過Ethernet/IP協(xié)議對整個(gè)風(fēng)電場的設(shè)備進(jìn)行集中控制和監(jiān)控，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷和處理，下達(dá)控制指令，同時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場的實(shí)時(shí)可視化管理。

四、網(wǎng)關(guān)配置過程

1.硬件連接：首先，將Profinet轉(zhuǎn)MODBUS TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的Profinet端口通過工業(yè)以太網(wǎng)電纜連接到ABLogix系列PLC的Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)中；然后，將網(wǎng)關(guān)的MODBUSTCP端口與施耐德Altivar系列變頻器的通信端口相連，確保所有設(shè)備的電源線連接正確，并提供穩(wěn)定的24V直流電源。

2.網(wǎng)關(guān)配置：使用網(wǎng)關(guān)自帶的配置軟件，通過網(wǎng)線將配置電腦與網(wǎng)關(guān)相連，打開配置軟件后，選擇正確的COM口，并根據(jù)風(fēng)電場的實(shí)際需求進(jìn)行參數(shù)配置，如設(shè)置MODBUSTCP的IP地址、端口號，以及Profinet側(cè)的設(shè)備名稱、輸入輸出字節(jié)數(shù)等參數(shù)，配置完成后，點(diǎn)擊“下載”按鈕將參數(shù)下載到網(wǎng)關(guān)中。

3.PLC配置：在ABLogix系列PLC的編程軟件中，添加Profinet轉(zhuǎn)MODBUS TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的GSD文件，進(jìn)行相應(yīng)的組態(tài)配置，包括設(shè)置網(wǎng)關(guān)的IP地址、設(shè)備名稱，以及定義數(shù)據(jù)的輸入輸出長度等，將配置好的程序下載到PLC中，并重新上電網(wǎng)關(guān)，等待大約10秒后，網(wǎng)關(guān)與PLC之間即可建立正確的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。

五、數(shù)據(jù)交互與監(jiān)控

·數(shù)據(jù)采集：PLC通過Profinet網(wǎng)絡(luò)經(jīng)MODBUS TCP轉(zhuǎn)Profinet協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)采集變頻器的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，如電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度、故障狀態(tài)等信息，這些數(shù)據(jù)被存儲在PLC的數(shù)據(jù)內(nèi)存中，供監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)用和分析。

·控制指令下達(dá)：根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制邏輯和采集到的數(shù)據(jù)，PLC對變頻器發(fā)送控制指令，如調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速、啟停控制等，這些指令通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為MODBUSTCP協(xié)議的數(shù)據(jù)幀后發(fā)送給變頻器，從而實(shí)現(xiàn)對變頻器的精確控制，保障風(fēng)機(jī)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

·監(jiān)控與報(bào)警：上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過與PLC的通信，實(shí)時(shí)顯示風(fēng)電場各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，生成趨勢曲線和報(bào)表，以便操作人員及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況。當(dāng)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或故障時(shí)，系統(tǒng)會立即發(fā)出報(bào)警提示，通知維護(hù)人員進(jìn)行處理，有效提高了風(fēng)電場的運(yùn)維效率和設(shè)備的可靠性。

六、項(xiàng)目實(shí)施效果

·提高生產(chǎn)效率：通過Profinet轉(zhuǎn)MODBUS TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了ABLogix系列PLC與施耐德Altivar系列變頻器之間的高效通信，確保了風(fēng)電場各設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，使得發(fā)電量相比之前提升了約15%。

·降低運(yùn)維成本：實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能使得操作人員能夠提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在故障，及時(shí)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，減少了設(shè)備停機(jī)時(shí)間和維修成本，同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控功能減少了人員現(xiàn)場巡檢的頻率，提高了運(yùn)維工作的效率和便捷性，運(yùn)維成本降低了約20%。

·增強(qiáng)系統(tǒng)兼容性：該網(wǎng)關(guān)的有效應(yīng)用解決了不同品牌設(shè)備之間協(xié)議不兼容的問題，提高了風(fēng)電場自動化系統(tǒng)的集成度和兼容性，為后續(xù)系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級提供了便利，便于引入更多類型的智能設(shè)備，進(jìn)一步提升風(fēng)電場的智能化水平。

七、總結(jié)與展望

Profinet轉(zhuǎn)MODBUS TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)在風(fēng)能行業(yè)中的成功應(yīng)用，為解決不同類型設(shè)備之間的通信問題提供了一種可靠、高效的方案。通過該網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了ABLogix系列PLC與施耐德Altivar系列變頻器的無縫對接，提高了風(fēng)電場的自動化水平、生產(chǎn)效率和設(shè)備管理水平，降低了運(yùn)維成本，有力推動了風(fēng)能行業(yè)的發(fā)展。未來，隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將在更多領(lǐng)域和行業(yè)中發(fā)揮重要作用，促進(jìn)不同設(shè)備之間的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)和管理的全面升級。

（具體內(nèi)容配置過程及其他相關(guān)咨詢可聯(lián)系付工。）

審核編輯 黃宇