Vestas Wind Systems A/S 在 80 個國家/地區安裝了 6.6 萬臺以上的渦輪（總裝機容量超過 100 GW），是風電裝機量最多的公司。Vestas 的工程師使用基于模型的設計和持續集成 (CI) 來開發電廠控制軟件，并向 Vestas 客戶和電網運營商證明符合電網規范。 Vestas Wind Systems A/S 的控制系統軟件架構師 Per Hagen Nielsen 說道：“電網運營商希望了解電廠運作情況的仿真，以及控制代碼是否與仿真一一匹配。”目前，能夠展示這一點的公司鳳毛麟角，而 Vestas 就是其中之一。這是因為我們使用了基于模型的設計，通過 MATLAB 和 Simulink 對電廠控制系統進行建模和仿真，然后使用這些相同的模型生成 C++ 代碼，用于系統級仿真和生產。”

“借助 Simulink 和 Embedded Coder，我們可以向客戶和電網運營商展示仿真，其中包含將在我們的電廠控制器中運行的實際代碼。這正是電網運營商所需要的，它讓 Vestas 比仍在使用傳統方法的競爭對手更有優勢。” —— Per Hagen Nielsen，Vestas

▼挑戰在采用基于模型的設計進行電廠控制設計之前，Vestas 的工程師采用了一種傳統方法，即將電力工程師撰寫的紙質規范和設計文檔交給軟件工程師，再由軟件工程師手動編寫各個組件或功能的代碼。電力工程師可以使用 PSCAD 軟件運行仿真，但這些仿真側重于電力而不是軟件控制。也就是說，仿真并不包含控制代碼。這意味著，一旦集成和部署了軟件，就很難保證 PSCAD 仿真能反映系統性能。Vestas 希望消除手動編碼帶來的潛在人為錯誤，同時確保其電力系統仿真與控制軟件保持一致。 此外，Vestas 希望能夠讓分布在歐亞五個國家/地區的工程團隊就相同的工程（在某些情況下是相同的模型）展開協作。這支散布各地的團隊需要對模型應用版本控制，管理頻繁進行的合并，并自動執行基于仿真的測試。為了滿足這些需求，Vestas 決定將 CI 與 Jenkins 結合使用，并將 CI 原則融入基于建模、仿真和代碼生成的工程工作流中。

Vestas 渦輪和發電廠控制。▼解決方案在獲得高級管理層的支持后，Vestas 電力系統工程師為電廠控制設計制定了新的工作流，將 CI 和基于模型的設計與 MATLAB 和 Simulink 相結合。 當電網規范變更提議出臺或客戶要求提供新的功能或組件時，Vestas 的工程師會創建一組形式化需求。根據這些需求，一個小組使用 Simulink 和 Simulink Test 開發測試用例以用于驗證新功能，而另一個小組使用 Simulink 和 Stateflow 設計新功能。 為了創建用于閉環仿真的系統模型，第二個小組的工程師將控制模型與 Simulink 模型相結合。該 Simulink 模型用于捕獲電網在接入電廠處的阻抗和動態特性。使用 Simulink S-Function，他們集成了風力發電機模型。該模型是用專有工具開發的，由 Vestas 的另一個小組打包為 DLL。 在使用此系統模型運行閉環仿真，并運行檢查以確保其符合基于 MathWorks 汽車咨詢委員會 (MAAB) 規范的建模標準后，工程師會將控制模型簽入一個 Git 倉庫中。模型簽入會觸發一個 Jenkins 作業，運行之前使用 Simulink Test 開發的測試用例，以及電力工程師創建的其他基于仿真的測試和另一輪建模規范合規性檢查。 如果控制模型通過了所有測試和檢查，Jenkins 將調用 Embedded Coder [1]從該模型中生成 C++ 代碼。生成的 C++ 代碼會被編譯為一個 DLL 文件，而該文件會在 PSCAD 中用于運行整個電廠及其控制軟件的仿真。 Vestas 使用這些仿真向輸電系統運營商展示在正常情況下以及存在電壓降、振蕩和其他擾動的情況下電廠在接入電網時的運作情況。最后，在目標工業控制系統上對生成的代碼進行測試，然后再將其部署到生產中。▼結果

生成無問題的可靠代碼。

“如果我們控制系統的性能未達到應有的標準，我們將面臨處罰，”Nielsen 說道。“借助 Simulink 和 Embedded Coder，我們很快了解到，我們生成的代碼值得信賴。事實上，我們迄今尚未發現任何問題。”

自動執行多站點 CI 工作流。

“我們在全球有數十名工程師在同一個模型上并行工作，需要進行大量代碼合并，”Nielsen 說。“使用基于模型的設計和持續集成 (CI)，我們縮短了迭代和自動化測試過程的時間。”

避免受制于硬件。

“過去，我們通過為 PLC 平臺編寫自定義結構化文本來開發控制器，這意味著我們被該平臺牢牢掣肘，”Nielsen 說道。“如今，我們可從 Simulink 模型中生成可移植的 C++ 代碼，這讓我們能夠靈活地使用替代的工業控制平臺。”


審核編輯 ：李倩