福氏技术自主开发的国产化主控系统在风电行业的应用优势

基于多年的风机控制经验，福氏技术为客户提供主控系统、变桨系统、风场功率管理、一次调频、SCADA系统等解决方案，并对在役机组进行技改升级，提高发电效率、降低服务成本、满足新涉网要求等需求。

AWP 100：AWP 100 是最新研发的国产化中大型可编程控制平台，已广泛应用于风力发电、潮流能发电、储能等领域的开放式控制平台，在其它工控领域同样具备巨大的应用潜力和竞争优势。

AWP 100 基于模块化设计理念，用户可根据不同系统需求灵活配置福氏技术设计的各品类IO模块，构建最优控制系统。PCM6·X 系列控制器是适用于 AWP 100 控制平台的核心控制模块，使用自主可控的 FS OS 实时操作系统，同时支持基于 IEC 61131-3 的应用程序开发方式和嵌入式应用程序开发方式。

一、AWP 100 智能控制平台在风力发电机组的专业化应用

1、福氏技术针对风力发电机组控制器和IO模块的需求特征进行定制化设计。

• 20年设计寿命，5年质保

• 高主频强算力设计

• 掉电保存区冗余设计

• 20年寿命内的大容量存储器设计

• 控制器自带UPS功能

• 宽供电范围：18V~36V

• 易更换的模块化设计

• IO模块通道自带仿反接保护功能

• 高频采样速度信号采集模块设计

• 超高频20KHz振动信号采集模块

• 双冗余操作系统设计

• 控制器二级看门狗设计

• 控制器数据清零模式设计

• 风电所需特殊信号模块设计

2、针对风力发电通讯网络安全进行定制化网络安全防护方案设计。

• 控制器所有对外网络协议必须为带S的安全加密型，如：SFTP/HTTPS/SCP等

• 通用型通讯协议必须进行加密安全设计，如安全型OPC/Codesys等

• 设计了四级网络安全防护体系

3、针对风力发电机组恶劣应用环境进行的环境适应性专用设计

• 控制器运行温度：-40…70°C

• 存储温度：-40…85°C 

• 运行海拔: ≤ 4000 m 

• 防护等级：IP30

• 湿度：55 ℃ 97%相对湿度，凝露

• 防盐雾： 3M防护处理

• 冲击：三向50g，11ms

• 振动：15 to 50 Hz 2.3 g/13.2 to 100 Hz 1.0 g

• 浪涌保护：

-供电: ±3 kVp DM \ ±3 kVp CM

-数字量输入: ±1 kVp DM \ ±2 kVp CM

-数字量输出: ±1 kVp DM \ ±2 kVp CM

-模拟量输入: ±3 kVp DM \ ±3 kVp CM

-模拟量输出: ±1 kVp DM \ ±2 kVp CM

-PT100: ±3 kVp DM \±3 kVp CM

-通讯接口: ±2 kVp CM

• 阻燃材料：符合UL94标准的自熄性阻燃材料

二、AWP 100 智能控制平台的自主可控关键点

PLC控制器国产化主要体现在其技术的自主可控方面。自主可控主要体现在：

1. 控制器设计需求自主可控

控制器在初始设计时，其设计规格书、设计方案完全由国内完成。

2. 控制器硬件设计自主可控

控制器在硬件设计的初始阶段就制定了自主可控的原则，在能满足设计要求的前提下尽量选用国产电子元器件。

3. 控制器操作系统开发自主可控

控制器使用的福氏OS操作系统基于linux3.0版本裁剪开发，添加自主开发的安全内核、网络防火墙、用户管理器等，在操作系统安全可靠的前提下实现操作系统的自主可控。且福氏新能源完全自主完成OS操作系统的迭代、新功能开发、新技术应用等。

4. 控制器生产测试设备自主开发

为保证AWP100控制器的高可靠性，福氏新能源协同国内厂商自主开发了AWP100控制器生产过程中需采用的ATE（PCBA自动化测试设备）、TST（环境适应性测试设备）、ATS（产品功能自动化测试设备）等。

5. 控制器国产化生产

控制器完全由福氏技术上海工厂自主生产，其采购、品控、客户交付等都在本地完成。

6. 控制器技术支持自主可控

控制器对客户端的技术支持完全由福氏技术完成，承诺客户需要支持时6小时内必须回复，需到现场服务时在非不可抗力情况下全国大城市12小时到达现场，48个小时到达非边远地区现场，72小时到达全国各现场。

7. 控制器售后维修服务自主可控

控制器损坏原因分析和坏件修复，完全由福氏技术完成。

三、AWP 100 智能控制平台的突破技术点

A. 高安全性网络防护体系

1. 安全型对外网络通讯协议

AWP100控制器采用的对外网络通讯协议全部采用加密型网络通讯协议，如：SFTP、Https、SSH等。

2. 加强型内置防火墙

AWP100控制器采用的加强型防火墙，可实现只允许有许可权的特有IP地址外接设备访问控制器。

3. 安全型内置网络服务器

AWP100控制器采用安全型内置网络服务器，当有外来攻击数据穿透防火墙时，该网络服务器将自动切断外接设备与控制器之间的网络连接，保证控制器自身的稳定运行。

4. 内置安全内核

AWP100控制器操作系统内置安全内核，当外来网络攻击穿透上述3层时，安全内核将断开控制器文件管理系统，切断控制器操作系统所有对外网络服务，仅保持控制器自身系统运行。

B. 双机热备控制器冗余系统

为确保控制器在高可靠性要求的工况中能够持续稳定运行，AWP100控制器将推出双机热备控制器冗余系统，确保使用AWP100控制器的控制系统能够持续稳定运行。

C. 高安全性实时操作系统

AWP100控制器使用专用的福氏 OS操作系统。福氏 OS操作系统基于开源实时Linux3.0平台开发。福氏新能源对福氏 OS系统进行了安全性加强设计。

1、基本安全模块

Linux的基本安全是基于Linux安全模块、SELinux和Winbind，并且在LSM上构建了多种访问控制机制，可以实现应用程序与操作系统的隔离。而Window的基本安全是基于MSCAP，MSCAP可以信任很多根验证机构，系统相对脆弱。

2、网络安全

Linux提供了对于当前的TCP/IP协议的完全支持，并且内核还包括了IP防火墙代码、IP防伪、IP服务质量控制及许多安全特性。因此Linux的网络安全方面优于Window。

3、内核安全

Windows把用户程序和操作系统的核心集成到一起，而Linux则把核心区域与用户区域区分开来。当用户程序出现问题时，对window内核有影响，而对Linux内核没有任何影响。因此linux内核安全优于window。

4、用户管理

在Window系统中，用户会默认以系统管理员的身份登录，而在系统中所发生的任何损害，都会迅速蔓延到整个系统之中。Linux系统是一个多用户的操作系统，因此即便是某个用户想要进行恶意破坏，底层系统文件依然会受到保护。

5、架构安全

Linux系统采用的是模块化设计，如果不需要的话，你可以将任何一个系统组件删除掉。而Window是一个整体，即使发现有安全漏洞的模块，在window系统中都不可以删除。因此Linux在架构安全优于window。

四、AWP 100 智能控制平台在风电行业中的运行业绩

截止2022年，福氏技术自主可控国产化控制器共有超过1.7万台运行于全球各区域，运行最高海拔为4133米，运行最低温度为零下37度，我国两大雷暴区内运行平稳。在大连庄河、山东昌邑、越南金欧、越南加莱等大量海上风电场稳定运行。

关于福氏技术

福氏新能源技术（上海）有限公司（简称“福氏技术”）以技术创新为驱动，专注工业自动化领域。公司总部位于上海张江科学城，并在上海、天津、西安设有研发与工程中心。

福氏技术长期伴随中国新能源产业建设，深耕风电自动控制领域，为数以万计的风机提供控制、驱动系统解决方案，应用覆盖了50kW-8MW的陆上、海上风机，成长为行业领导品牌。同时福氏以控制及驱动技术为核心，提供基于逻辑控制、运动控制、机器视觉、人工智能、数字化工具、行业知识库的通用自动化解决方案。