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據(jù)丹麥 Seasight Solutions 公司所言，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)正經(jīng)歷一場(chǎng)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(bǔ)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，離不開(kāi)復(fù)雜的控制解決方案和實(shí)時(shí)自動(dòng)化技術(shù)的強(qiáng)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(tái)。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)越建越高，葉片越來(lái)越長(zhǎng)，風(fēng)電裝機(jī)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(jī)組的安裝速度與安全，無(wú)論風(fēng)向與風(fēng)力強(qiáng)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(wú)誤地垂直固定于既定位置。”丹麥 Hvide Sande Shipyard A/S 公司自動(dòng)化技術(shù)主管 Mads Susgaard 解釋道。問(wèn)題在于，此類地點(diǎn)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(cè)性加劇了安裝進(jìn)度的不可控性，往往會(huì)導(dǎo)致安裝計(jì)劃遭受重大挫折，容易造成工期延誤。

為了保障葉片在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下仍能保持精準(zhǔn)定位，亟需一個(gè)高性能的自動(dòng)化平臺(tái)。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(tái)和 TwinCAT 軟件。

從 Hvide Sande Shipyard 分拆出來(lái)的 Seasight Solutions A/S 公司與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造商 Vestas Wind System A/S 共同開(kāi)發(fā)出來(lái)的自主定位系統(tǒng) (APS) 成功解決了這些長(zhǎng)期以來(lái)困擾行業(yè)的難題。“我們運(yùn)用螺旋槳技術(shù)來(lái)平衡并穩(wěn)固葉片的動(dòng)量，確保起吊過(guò)程的安全性以及定位時(shí)的穩(wěn)定性。”Mads Susgaard 強(qiáng)調(diào)道。

葉片的最大定位精度

面對(duì)極端天氣，無(wú)論是嚴(yán)寒或酷暑，也無(wú)論暴風(fēng)雨多么肆虐，亦或吊裝場(chǎng)地的地勢(shì)如何復(fù)雜，APS 根據(jù)預(yù)設(shè)的開(kāi)關(guān)點(diǎn)把葉片穩(wěn)定的保持在吊裝工裝上。控制系統(tǒng)會(huì)持續(xù)記錄所有數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行控制尋優(yōu)。成果極為顯著：即使風(fēng)速高達(dá) 14 米/秒（風(fēng)力 6 級(jí)）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(jī)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(jiàn)度和強(qiáng)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(shí)間和成本。”Mads Susgaard 激動(dòng)地指出了 APS 系統(tǒng)所能帶來(lái)的巨大優(yōu)勢(shì)。

這套已經(jīng)獲得專利的系統(tǒng)已在長(zhǎng)達(dá) 85 米的葉片上成功完成測(cè)試，未來(lái)有望應(yīng)用于長(zhǎng)度超過(guò) 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(yàn)，那里的酷寒氣候條件和復(fù)雜多變的地形地貌給風(fēng)機(jī)的安裝帶來(lái)了真正的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，已有超過(guò) 1000 個(gè)組件通過(guò) APS 吊裝到指定位置并完成組裝。

人們一般會(huì)傾向于使用定制的電子設(shè)備完成這項(xiàng)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(duì)軟件進(jìn)行即時(shí)調(diào)整和優(yōu)化。

—— 自動(dòng)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(dòng)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?yàn)橄胍詷O快的速度計(jì)算出葉片位置，并依據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整螺旋槳或其電機(jī)轉(zhuǎn)速以實(shí)施糾正措施，離不開(kāi)強(qiáng)大的計(jì)算和處理能力的支撐。“控制系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于 PLC 能夠?qū)崟r(shí)估算出 APS 的位置。”Mads Susgaard 解釋道。更確切地說(shuō)，PLC 以超過(guò) 1 kHz 的高頻率進(jìn)行估算。螺旋槳的速度正是基于這些高頻掃描結(jié)果進(jìn)行控制的。Mads Susgaard 說(shuō)道：“在研發(fā)第一臺(tái)原型機(jī)時(shí)，為了獲得位置控制所需的周期時(shí)間，我們?cè)诳刂破餍阅芊矫鏇](méi)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(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)了低于 1 毫秒的極短周期時(shí)間。

—— Hvide Sande Shipyard A/S 自動(dòng)化技術(shù)部主管  Mads Susgaard

針對(duì)當(dāng)前及未來(lái)的自動(dòng)化任務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)化且用戶友好的軟件對(duì)于 Seasight Solutions 而言無(wú)疑是不可或缺的要素之一。“TwinCAT 是我們編程和實(shí)時(shí)控制的首選軟件。當(dāng)客戶訂購(gòu)我們?yōu)槠淞可泶蛟斓母呖萍冀鉀Q方案時(shí)，我們必然也會(huì)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(jí)。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(hù)能力。畢竟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(yùn)行，還能幫助運(yùn)營(yíng)商成功應(yīng)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度緊張的問(wèn)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(qiáng)大的診斷軟件，并搭建與丹麥支持中心及各個(gè)服務(wù)團(tuán)隊(duì)之間無(wú)縫對(duì)接的溝通橋梁。”Mads Susgaard 說(shuō)道。

迄今為止，公司已在全球范圍內(nèi)成功實(shí)施了 25 套 APS 系統(tǒng)，包括歐洲、美國(guó)、澳大利亞、非洲和越南等國(guó)家及地區(qū)。公司的目標(biāo)是每年銷(xiāo)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?yàn)?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(duì) APS 系統(tǒng)寄予了極大的期望，無(wú)論是在本地市場(chǎng)還是全球范圍內(nèi)，無(wú)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(jià)值。”Mads Susgaard 總結(jié)道。