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CWPE2018:德国倍福自动化有限公司风电技术部经理王宁强——《倍福自动化新技术—AT与IT的融合》

2018-11-14 来源:东方风力发电网 浏览数:2452

2018年11月14日上午,由中国电器工业协会风力发电电器设备分会、中国电工技术学会风力发电技术专业委员会、东方风力发电网主办,江苏中车电机有限公司承办的第三届中国海上风电大会暨风电电气装备高峰论坛在北京四川五粮液龙爪树宾馆隆重开幕。德国倍福自动化有限公司风电技术部经理王宁强在嘉宾演讲环节发表了题为《倍福自动化新技术—AT与IT的融合》的演讲。

   2018年11月14日上午,由中国电器工业协会风力发电电器设备分会、中国电工技术学会风力发电技术专业委员会、东方风力发电网主办,江苏中车电机有限公司承办的第三届中国海上风电大会暨风电电气装备高峰论坛在北京四川五粮液龙爪树宾馆隆重开幕。


 
  德国倍福自动化有限公司风电技术部经理王宁强在嘉宾演讲环节发表了题为《倍福自动化新技术—AT与IT的融合》的演讲:
 
  今天我演讲的内容包括三个部分:
 
  一、为什么需要AT和IT融合?
 
  二、AT和IT融合的技术基础。
 
  三、倍福公司我们是如何把我们的自动化产品和IT技术更深入的融合在一起的。
 
  首先看一下自动化的发展,经过了四个阶段,我们目前处在第三个阶段,现在工业4.0概念大家都已经比较熟知了,市场上我们可以看到很多的著作,很多的书可以来介绍工业4.0的技术,这个地区我们提到的就是说在工业4.0这个时代我们有一些要求,比如学校要求高度信息化、高度网络化,这些就是对AI和IT的融合提出了一个要求。AT指得是自动化技术,IT或者我们叫IT信息通信技术,现在可能工业4.0这个概念提出以后OT和AT的概念提的比较多,OT是运营的技术。跨大家都知道在工业4.0里面其实有两个核心价值,一是智能制造,在智能制造里面  对我们的制造系统提出了一些新的要求,比如说高品质需要系统有更高的精度,高速度需要你有更高的效率,高级深度就是在一套系统里面可以完成更多的功能。模块化实现你的柔性生产,包括软件化、开放性、互联网。


 
  第二个核心特点就是智能工厂,在智能工厂里面我们可以看到它有模块化的机器,标准化的系统,还有整个系统需要有一个很好的数据共享,包括具备全生命周期的设计,另外包括设计分析。这里面我标红的特征也是在IT领域里面已经是非常成熟和规范的了,在自动化领域还是有一定的欠缺。
 
  从数字化转移这个角度,上一周我们看到一个新闻金风的数字化转移获得了哈佛商业评论的Top50榜单,这里面实际上我看了一下,最主要的内容就是数字化风电场融入了功力预测,智能故障诊断,健康状态预警,分歧优化等一体化的IT工具。下午第一位演讲者也给我们介绍了云技术在风电运维或者风电功力预测里面的应用,从这几个方面我们可以看到,技术的要求,技术的发展需要我们把IT和AT技术融合在一块。
 
  它能不能融合,它的技术基础是什么?我从几个比较具体的方面来给大家阐述一下。
 
  首先要提到AT肯定首先要讲到计算机控制,来看一下计算机控制的历史,计算机从最初的一个计算机多个用户,也就是说最早的计算机的模式实际上是这样的,它的体积非常大。第二个阶段就是个人计算机,个人计算机出现以后才有PC的概念,计算机体积变好。再往后面发展就是一个人占用多个计算机,是结构意义上的计算机,包括手机,包括Pad,包括一些智能设备,这其实都是一个计算机,这是计算机的发展技术。
 
  计算机的发展技术随着计算机技术的发展也慢慢的应用到工业领域,就出现了PC控制技术,我们看一下时间的发展轴,PC的控制技术实际上就是和稍微滞后一点的PC机的发展,PC机发展成熟之后就引入了PC机的控制,可以看到它代替运动控制,实现界面,实现多个功能的集成。当前最新的技术我们可以看到,已经是有PC控制性能已经非常强大了,它可以采用英特尔的多核CPU,这个地方我们可以看到每一个控制技术12个核,就是可以是现在一个PC机里面可以实现24个核这么多核可以运用一些高级的控制场景,比如说倍福的XPS系统可以在PC机下进行运动,可以有一台PC机来实现。
 
  下面是工业以太网的技术,以太网的技术事实上很早就有了,可能是随着PC机技术的比较,以太网从70年代就开始,它的速度也是从原来的十兆、百兆、千兆,甚至10G、百G这个技术。过去我们通讯方式主要是组建,把以太网技术运用到工业领域,慢慢的以太网技术被代替掉了。
 
  前面讲的这个就是说工业以太网技术和传统以太网技术还是独立的,分开的网络,只是说我们的童话领域借用了以太网的技术,但是随着TSN技术的提出,实际上我们工业以太网和普通的以太网或商业以太网可以融合在一个网络里面来。
 
  另外一个就是说OPC-UA,这实际上是在工业4.0这个标准里面唯一指定的一种通讯标准。它相对于过去的OPC,定义来说它有很多优势,首先它是独立操作系统的,第二种就是它的安全性要远远高于过去,低于通讯。还有一个突出特点就是它对于PLC进行影射,就是我们通过PLC Open这种框架可以把这些变量等等直接印设到这个上面去。这就是标准化。
 
  另外还要讲的是IEC61131-3语言,以前每个厂家自己有自己一套语言,互相不兼容。随着IEC61131-3这个语言标准的出现,现在很多厂家都会支持这个61131-3标准语言,也就是说我们软件开发慢慢的也向最新的版本发展。从这上面我们可以实现软件的模块化、可扩展、代码重用,大家可以看像这些特征都是智能制造、智能工厂里面要求的一些特征。
 
  还有一个就是工业互联网的发展,工业互联网的发展这块我主要是物联网发展主要是讲IOT,实际上是IIOT,这里面其实有一句话可以说是比较关键的,就是说我们过去的设备和控制系统之间的通讯是紧密连接的,就是紧耦合的,如果采用IOT这种方式可以实现你设备,就是设备、信息与设备本身或者设备程序之间的解耦,用这个接口我们可以很方便的拿到设备里面的数据,而不需要通过原有的控制程序或者原有的应用软件,这对我们将来对数据的收集和数据的分析是一个非常好的条件和基础。
 
  另外一个就是比较新的,就是目前5G在工业行业里面的应用,目前5G离大家越来越近,最早可能在今年就有一些商业化的运用。5G跟4G比,除了速度比较快,带宽比较大,之后还有一些其他的特点,比如它是高可靠低延时的,另外包括它可以支持大数量设备的同时通讯,这是5G的一些特点,这些特点都可以允许它实现工业领域一些闭环的实时控制。当然今天我看通讯录里面也有华为的人来参与我们的会议,当然他们对这行也是比较关心的。
 
  上面讲了这么多都是当前的一些情况,后面我讲一下倍福从我们角度怎么来实现AT和IT的融合。首先简单看一下倍福的技术发展,其实倍福从设计之初就和IT是紧密相关的,最早1986年的时候我们就已经把PC用到工业领域来做它的控制。随着刚才讲的智能制造、智能工厂、工业4.0等等技术的发展,我们也会把这些技术融入到倍福的产品里面来。
 
  首先看PC控制,刚才讲PC控制是倍福控制的基础,我们实现的PC控制设备包括哪些特征?一是所有组态和编程是在一个平台,所有的开发集成在Visual Stuadio里面,更多编程语言自由选择,支持面向对象的编程,可用C/C++编写实时应用程序,MATLAB等等。
 
  在风电领域我们基于刚才讲的TC控制平台我们开发了TcWind的软件框架,我主要提一个技术,就是TcCom技术,Com技术是把面向对象更近了一步,它是最对象模型的技术,当然它只是是一个编程思想和编程的方法,对于系统的模块化非常有帮助的。我们对各种功能都做成模块化的方式,根据用户的需要做组合和搭配。
 
  刚才讲到就是我们说目前的一些产品,实际上刚才这些产品我们要说它是AT和IT的融合我觉得可能也不能达到这种技术,更多的只是把应用的IT应用到一些组件中来。接下来讲讲AT和IT融合做了马偕工作:一是连接层、二是物联网、三是大数据分析、四是人机互动。
 
  倍福在OPC这块做得非常领先,倍福现在提供一个大数据的平台,在这些平台可以通过一些方式运行我们的软件,包括数据分析、数据库等等,下面可以通过IoT的协议和上面的进行通讯。这个IoT的产品家族包括软件还有硬件,软件我们就有Data Agent。细节就不讲了。
 
  第二个产品就是数据分析,不光在公有云上,在私有云上也可以分析,这个差品我们包括几个部分,包括开发环境和运行环境,开发环境是你对你的系统进行配置,运行环境实际上是指你分析程序的运行。这是一个示意图,我们可以看到下面这些就是我们的控制器,在这个控制器上可以直接通过MQTT和公有云去通讯。作为服务端,你可以是设备的维护人员,或者你也可以是设备制造商,他们可以从自己不同的角度去从云端获取控制器里面的数据,当然这里面是一些可以解耦的数据。IoT和大数据分析体现在什么地方?一是机器控制监测,可以数据的分析、位值,时间分析,生命周期分析。通过MQTT通讯我们可以每一台风机的咨询,包括电网的信息,用户的管理等等。
 
  还有一些新的技术我们现在也逐渐的嵌入到自动化里面了,这过去是没有的。一是机器视觉,我们有机器是觉得软件库,你可以把信息采集进来以后可以根据信息进行分析。
 
  基于这个系统我们可以实现测量、识别、监测的任务。另外5G这块被迫做了哪些工作,就是我们加入了一些组织,这个是华为发起的,他。还有ZVEI发起的组织,也是要把IT和AT的技术爱很好溶一起在5G以后可以设想一下它未来的方向,比采集类的,另外是采集+控制,比如说变桨控制,市级商业可以通过5G来实现无限的传输,包括未来分散式风电我们就可以无机的技术。这是倍福整个系统框架图,倍福刚才讲的在平台上实现通讯、P2C功能,运动控制功能、机器人工智,等等功能在一个平台上可以一起实现,谢谢大家!
 
  (发言整理自现场速记,未经本人审核)

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