EtherCAT 測量端子模組應用在風場監測
英國推出「2030 年全民風電」計畫，目標是到 2030 年用離岸風電為英國所有家庭供電。根據英國的電網資料顯示，一月份某一天風電場的發電量達到了 19,835 MW，能滿足英格蘭一半以上的供電需求，充分展示風力發電的巨大潛力。增加對可再生能源的投資對全球實現 2050 年「淨零排放」目標至關重要。Acteon 集團旗下的 Pulse Structural Monitoring 公司，為新風場中所選的風機渦輪機基座提供監測解決方案，該解決方案，尤其是在設計過程中，使用大量倍福PC-based控制產品和 EtherCAT 測量端子模組。
Pulse 表示英國已成為離岸風電的世界領導者，其裝機容量超過其他國家。但由於海上風電場風力發電機組運行環境惡劣，因此需要持續監測整個風力發電機組的運行狀態。透過持續監測風機、葉片和基礎結構承載性能，可以為計畫性維護和設計驗證決策提供數據支援，避免意外停機或發生故障時進行昂貴的維修。
測量端子模組適用於惡劣環境
風機的環境負荷和運行負荷會影響動態負載結構的所有部分。基座的作用是支援風力發電機組（WTG）的載荷，提供穩定性並吸收額外的負荷。基座的結構健康被認為是自塔頂往下的結構中對風電機組的性能和支援至關重要的部分。離岸風電機組結構的結構健康監測（SHM）系統可以監測腐蝕與動態疲勞應力的組合。腐蝕監測雖然是一個重要的測量參數，但其性質決定了它對時間的要求並不高。相比之下，疲勞狀態和模態特性監測是風力發電機組結構最重要的 SHM 技術之一。
Pulse為全球可再生能源行業客戶提供配備倍福技術的基礎 SHM 系統。Pulse 使用倍福的各種 I/O 端子模組組成感測器，確保在整個結構中收集具有時間戳記的數據。例如，Pulse 採用的 ELM370x 模組是一款 EtherCAT 類比量輸入測量端子模組。ELM 模組具有較高的靈敏度和測量能力，通常用於實驗室，也可整合到工業環境中。此款端子模組極其靈活，可以測量 30 多種不同的電氣訊號，適用於各種感測器。若要精準確定整個結構高度的結構整體性，確保風力發電機組的運行效率，需要在塔筒自身的四個層面上都佈置測量點。這意味著需要分散式佈署 I/O，可以靠近加速計和全橋應變計的安裝位置。在塔頂部分，每一層都需要兩個 ELM3704 模組收集不同的訊號，一個 EK1100 EtherCAT 耦合器用於通訊和一個電源 PS1011 用於供電。它們都是完全封閉的，並在規定的高度上透過磁力吸附在塔壁上，以獲取整個塔筒的精確數據。
在收集溫度數據方面，Pulse 使用的是倍福標準的模擬量輸入 RTD EtherCAT 端子模組 EL3202，其提供的數據可以運行補償演算法。Pulse 在其風力發電機組基礎上使用 EtherCAT 及其分散式時鐘功能，展示致力於實現高精度監測，以及同步數據的能力。這種同步是分析整體結構重要數據的關鍵，能夠以精確時序從沿著結構長邊、塔頂以及單樁基礎佈署的高精度加速計、應變計和溫度感測器中收集數據。
同步數據通訊
在通訊方面，Pulse 採用倍福的 EtherCAT 現場總線，並佈署了透過一根電纜實現供電和通訊的 EtherCAT P 技術。EtherCAT P 和 EtherCAT/Ethernet 供電（ENP）有助於規避向塔頂的感測器和分散式 I/O 供電困難的普遍問題。EtherCAT P 和 ENP 系統可以透過一根電纜實現供電和通訊，並在整個結構中採用菊花鏈拓撲結構連接現場總線。Pulse 甚至還加入 EtherCAT 技術協會，開發他們自己的海底數據管理平台和以EtherCAT為基礎的INTEGRIpod-NX2 運動監測產品。
「數據是我們這個產業最重要的財富。」Pulse Structural Monitoring 公司解決方案架構師 Stephen Harford 解釋道。「EtherCAT 的高速度，對於同步和獲取我們所需的數據至關重要。並且 EtherCAT 在每個層級都有分散式時鐘，讓我們能夠採取進一步的處理措施並保持完全同步。有了倍福，我們就能夠始終保證技術品質。」
Stephen Harford 也很重視合作夥伴關係：「倍福竭盡全力幫助我們控制緊迫的風場專案進度。倍福在每個階段都積極地提供技術支援，當我們因時程緊迫無法按時完成專案進度時，他們會馬上派人過來幫我們培訓。因此我們很希望能與倍福能在其它專案上繼續合作。」
透過 TwinCAT 進行數據管理
一台安裝有 TwinCAT PLC（TC1200）和 Windows 10 IoT 的倍福 CX2062 嵌入式PC負責集中收集感測器中的所有數據。選擇 CX2062 是因為它可以靈活地擴大記憶體、添加介面和擴展數據處理能力，可以運行 TwinCAT runtime 軟體和 Pulse 公司開發的數據管理和處理應用程式。倍福提供了一個開放的免費版 DLL，能透過 ADS 訪問 TwinCAT 系統內的所有即時數據。Pulse 既能夠使用這個開放式平台分析數據，又能透過該平台將數據直接發送到上層 Scada 系統中，為進一步瞭解風機的健康狀況提供關鍵洞察。
倍福英國分公司產品經理 Beth Ragdale 解釋道：「這個專案最棒的部分在於，我們可以利用我們以前在可再生能源領域所累積的工作經驗，向 Pulse 提供我們在此領域的專業知識。 我們還提供了從標準 I/O 端子模組到高精度測量模組的所有產品，並透過將供電和通訊整合於一體的單電纜解決方案，協助 Pulse 簡化安裝工作。因此我們對雙方未來的合作感到非常興奮。」