一、項目背景

“海安 2 MW直驅型”海上風電機組，葉片長度 55 m，額定風速 12 m/s。為提升低風速段發電量，業主決定將固定槳角升級為“獨立變槳距”結構：三只葉片各由一臺 7.5 kW伺服電機單獨驅動，槳距角動態范圍 0–90°，調節精度 ±0.1°，刷新周期 ≤ 2 ms。
機艙主控已采用匯川 H5U-1614MT PLC，內置 EtherCAT主站；而變槳電機為步科 FV-750-CAN伺服，僅支持 CAN2.0B協議。為打通 EtherCAT與 CAN的“語言”壁壘，選用捷米特 JM-ECT-CAN工業級協議轉換網關：EtherCAT側做從站，CAN側做主站，實現“一網到底”的實時閉環。

二、系統拓撲

機艙主控層

匯川 H5U-1614MT（EtherCAT主站，周期 1 ms）

魏德米勒 VS-08交換機，雙絞屏蔽電纜拖至輪轂

協議轉換層

捷米特 JM-ECT-CAN協議轉換網關，IP20，35 mm DIN導軌安裝，24 VDC/3.5 W

網關 EtherCAT端口? H5U端口 1（線型拓撲）

網關 CAN端口?滑環專用 CAN總線（三線制：CAN_H、CAN_L、Shield）

執行層（輪轂內）

三臺步科 FV-750-CAN伺服，節點 ID依次為 0x11/0x12/0x13

配套 18-bit絕對值編碼器，減速機 120:1，槳距角分辨率 0.008°

每軸限位開關 2只、緊急順槳電池組 1套，均通過 CAN報文觸發

三、關鍵設備清單

四、通信映射設計

網關內置 512條 CAN報文緩沖區，采用“生產者—消費者”模式，把 EtherCAT側的 12 個 TxPDO與 12個 RxPDO精準映射到 CAN標識符，詳見下表：

網關自動在 1 ms內完成 EtherCAT幀? CAN報文的雙向轉換，實測抖動＜50 μs，完全滿足風機 IEC61400-25對“高優先級閉環” 4 ms刷新要求。

五、參數配置步驟

硬件上電

JM-ECT-CAN的 EtherCAT綠色指示燈常亮，表示與 H5U建立主從關系；

CAN側終端電阻 120 Ω已內置，無需外置。

軟件組態（InoProShop V1.7）

導入網關 ESI文件“JM-ECT-CAN_V2.3.xml”，從站地址自動分配為 0x02；

在“過程數據”頁簽拖拽 6條 PDO（3 Tx + 3 Rx）至 1 ms任務；

設置 Watchdog 100 ms，掉線策略“輸出清零”，保障順槳安全。

CAN報文表下載

打開捷米特軟件

波特率 500 kbps，幀格式擴展幀 29-bit，關閉 RTR；

一鍵下載后，RUN燈常亮，ERR燈熄滅。

伺服驅動器側

步科 FV-750參數 P0-02=2（CAN主站模式），P0-03=0x11/0x12/0x13（節點 ID）；

位置模式，電子齒輪比 1:120，過載倍數 300 %，確保 90°順槳＜6 s。

六、現場調試與優化

通信測試

使用 CANoe抓包，3軸 SYNC抖動 38 μs，無丟幀；

EtherCAT側 Wireshark監測，1 ms周期穩定性 99.97 %。

性能調優

將網關“CAN重發次數”由 3次降至 1次，降低 30 %總線負載；

開啟步科驅動器“前饋增益”，位置跟蹤誤差由 0.18°降至 0.06°。

安全驗證

模擬 60 m/s陣風，PLC下發緊急順槳 90°，網關 2 ms內完成幀轉換，順槳時間 5.4 s，滿足 GL規范＜8 s要求；

斷 CAN測試，驅動器 50 ms內自動切換電池順槳，保障機組安全。

七、運行成效

發電量提升：低風速段（3–6 m/s）Cp平均提高 5.7 %，年等效滿發小時數增加 120 h；

通信延遲：EtherCAT→CAN實測 85 μs，CAN→EtherCAT實測 92 μs，總閉環延遲＜2 ms；

可靠性：連續運行 6個月，MTBF＞ 3500 h，CAN總線誤碼率 0.0001 %；

經濟性：相比更換 EtherCAT伺服，節省硬件成本 28萬元，縮短技改周期 15天。

八、經驗總結

捷米特 JM-ECT-CAN協議轉換網關的 500字節大容量映射，可一次同步位置、速度、電流、溫度等 32 個關鍵參數，為風機大數據診斷提供原生通道；

網關內置的“WindPower”行業模板，省去逐條報文的手動輸入，現場配置時間由 2 h縮短至 15 min；

IP20的緊湊體積可直接嵌入輪轂控制箱，-45 ℃~+85 ℃工業級溫度范圍，適應海上高鹽霧、高濕度環境；

通過 PLC遠程升級網關固件，15 min完成，無需登高拆卸，大幅降低海上運維成本。

審核編輯 黃宇