现代风力发电机组的运行和维护所花费的费用相当可观。为了保持竞争力，必须最小化故障风险、降低维护成本以及提高系统的可用性和能效。这正是状态监测功能的用武之地：不仅仅只是监测偏远地区的海上风力发电机组或系统，而且还可以对减速机和发电机进行监测。
倍福将现代 PC 技术的强大处理能力与用作高速通讯系统的 EtherCAT 结合在一起，将状态监测功能无缝集成到控制器中。倍福的标准测量端子负责采集轴承或电机的振动信号，并通过 EtherCAT 传输到控制器。组态、编程及诊断都可使用 TwinCAT 在一个系统内实现。在改进错误检测和整体系统分析功能方面，倍福的集成在控制系统中的状态监测功能优于传统的基于硬件的状态监测解决方案。通过集成来自运行控制和管理系统中包括温度、压力和电流等其它信号，可以防止误报警并且提高错误检测效率。将状态监测功能集成到基于 PC 的中央控制器中会带来很多好处，特别是在需要对不同设备中的大量数据进行分析，或需要根据旋转速度评估损坏频率的情况下。控制器负责采集并处理微秒级别的信号。
系统集成状态监测的突出优点还包括可以大幅降低系统、安装和维护方面的成本，同时还可以简单且经济地翻新改造现有系统。
系统集成状态监测功能的优点：
- 时间同步的数据记录速度小于 1 μs
- 可靠的数据分析
- 提高诊断能力
- 提高系统可用性
- 延长风力发电机组的使用寿命
- 节省维护费用
- 降低系统成本
- 提升竞争能力
倍福针对状态监测的技术亮点
倍福控制硬件和软件组件可实施控制系统集成式或独立的状态监测解决方案
倍福硬件和软件都采用模块化设计，既可以打造独立的状态监测系统（CMS），也可以直接与风力发电机运行控制管理系统整合。这两种应用场景可以使用相同的硬件和软件模块。
具有通用与可扩展性的工业 PC 和嵌入式控制器系列使得控制器的选择更加灵活：从单芯片系统到多核服务器。倍福可根据用户的预算、性能等级要求及控制任务复杂性量身定制控制解决方案。结合 EtherCAT I/O 模块，可以将用于一个独立的 CMS 系统的硬件组合在一起。若要集成风力发电机运行控制管理系统，只需将各个 I/O 模块插接到 EtherCAT 网段中即可。
TwinCAT 3 自动化软件中的状态监测软件模块可以与 I/O 模块链接，独立运行，也可以与风力发电机运行控制管理模块结合使用，甚至集成到这些模块中。这样就可以将专门开发的 TwinCAT 模块用于各种应用场景，模块相互之间既可以自由组合，也可以根据需要重复使用。这一点对任何硬件都适用；因此，TwinCAT 模块既可用于不同的工业 PC 和嵌入式控制器，也可与 I/O 模块或各种测量模块组合使用。
在改造风机状态监测功能时，只需通过插接合适的 EtherCAT 测量端子模块来扩展风机控制器即可：ELM 系列 EtherCAT 测量模块可以将高精度、高速和坚固耐用的测量技术直接集成到控制系统中。ELM 模块可以用于分析应变计（SG）。EtherCAT 端子模块 EL3751 中具有针对模拟测量技术的多功能输入。EL3632 能够通过 IEPE 接口（Integrated Electronics Piezo-Electric）直接连接各种加速度传感器并实现高精度振动测量。可以同步记录（<< 1μs）原始数据与功率和速度等其它系统数据，这样不仅可以提高数据可靠性，同时还能减少误报警。
EtherCAT 端子模块可用于采集任何信号 — 从单一信号到精确信号
由于 EtherCAT I/O 端子模块产品相当全面，可以覆盖、采集和记录所有常见信号类型。端子模块可以采集 5 V 或 24 V 的数字量信号、4...20 mA、0...20 mA 以及 +/-10 V 等模拟信号，IEPE 或 SG 传感器等接口信号，以及高达 690 V 和 5 A 的三相电力测量信号。产品系列从适合实现简单、速度较慢及低成本（例如 12 位）信号采集的模块，到以 1 PPM 和高达 50 kHz 的采样率进行高精度采集的高端测量模块。采集到的数值可通过高速 EtherCAT 现场总线以原始信号的方式高精度地传输给工业 PC 或嵌入式控制器。同时，这些信号通过 EtherCAT 分布式时钟进行时间同步，并可以通过组态分析进行高性能和高效的评估。
TwinCAT 开放式接口可提供用于连接或集成信号分析系统
用户可以在 TwinCAT 中轻松开发或集成用于分析信号和检测或预测损坏的算法。它们可以直接用 C/C++ 实施，也可以从 MATLAB® and Simulink® 迁移到一个 TwinCAT 模块中。同样，外部软件工具也可以通过 ADS 协议等开放式接口连接：例如，由 C/C++、.NET 或 Java、MATLAB® and Simulink®或 R 和 Python 等环境。TwinCAT 状态监测软件库中已经提供了大量算法（如用于测定光谱）；在此基础上，还可以在 TwinCAT PLC 和结构化文本中进行分析。
嵌入式控制器可以通过添加风力发电机运行控制管理界面方式灵活扩展
倍福工业 PC 和嵌入式控制器可为独立的状态监测系统（CMS）提供多种接口，用于与风力发电机运行控制管理系统进行通讯，并可通过现场总线系统进行扩展集成。因此，可以将 Modbus TCP 或 OPC UA 等基于以太网的接口、EtherCAT、CANopen、PROFIBUS 或 PROFINET 等相关现场总线系统，以及符合 IEC 61850 或 IEC 60870 标准的远程控制协议添加到系统中，并与风力发电机运行控制管理系统通讯。
TwinCAT 功能组件用于以所需的格式和范围进行数据管理
信号可以以原始数据、预处理和滤波后的信号或计算结果的形式采集。例如，可以以文本文件、CSV、JSON 或 XML 格式、Excel 格式或直接在数据库中完成。这样就可以将数据归档在本地系统上，并通过网络或互联网传输给远程系统或服务器。很多常用协议（如 OPC UA ）都可用于与远程系统通讯，或直接通过 SQL 发送给数据库，同时也支持 MQTT 等物联网协议。
倍福针对状态监测的产品亮点
倍福测量技术：适用于各种应用的设备类型
倍福的测量技术组件系列是不断扩展的，可以多方位满足工业测量领域的所有带宽需求：从每秒测量一次到每秒测量数千次，从电压和电流测量到振动和力测量。IP20 组件用于从控制柜内读取传感器数据。通过无缝集成到 EtherCAT I/O 系统中，ELM 系列高端测量组件甚至可以记录标准型 EL/KL 模拟量端子模块无法测量的要求苛刻的过程测量通道数据。
基本系列的测量模块设计用于以高测量精度采集所有通道和模块上的高动态过程的信号，而经济型系列则设计用于动态性不高的过程。集成的 24 V 传感器电源和 24 V 电源触点可以减少控制柜中的接线数量。由于它们具有在控制柜中常见的温度范围内保持100 ppm 精度的超高温度稳定性，因此这些模块在这方面远胜过基本系列。
当然也可以用于样机测量或状态监测所需的常用信号形式，例如应变计、温度传感器和加速度计。这两款产品系列都支持成熟的 EtherCAT 功能，例如以纳秒为单位的分布式时钟时间戳和总线诊断功能。这些模块最好是由如 EKM1101 这样的 EtherCAT 耦合器系统组件供电。集成式诊断功能能够确保可靠的测量操作。
倍福测量技术：适用于各种应用的设备类型
- 在数据库或云服务器中记录运行和诊断数据
- 可靠的数据分析
- 提高诊断能力
- 提高系统可用性；延长风力发电机组的使用寿命
- 节省维护费用，降低系统成本
EtherCAT 状态监测端子模块 EL3632
此款端子模块是目前数千种状态监测应用中的关键部件，用于监测减速机、发电机和轴承。市场上有大量支持 EL3632、IEPE 和 ICP 标准化接口的传感器可供选择。通过倍福的超采样技术能够以高达 50 kHz 的采样率采集数据。
TwinCAT 将状态监测功能集成到控制系统中
TwinCAT 状态监测软件库中提供了一个包含数学算法的模块化工具包，用于分析测量值。软件库的功能主要与分析、数据统计和分类相关。除了通过 FFT 或使用如包络谱进行的频谱分析之外，它还能够计算关键统计值，如峰度或波峰因数。这些算法与限值监测的结合非常适合用于（例如）监测滚子轴承。但建议使用第三方状态监测软件来分析状态数据，可以将该软件作为 TwinCAT 3 下的授权 TcCom 模块直接集成到倍福控制平台中。风电行业中的很多知名公司已经在 TwinCAT 中实施了他们自己的解决方案。如果超过了与组件相关的阈值，状态监测系统就会触发报警，以通知系统操作员出现了磨损、失衡或不被允许的运行状态。这些报警可以直接报告给系统控制器或其它运营系统，等待进一步处理。当然也可以在线进行连续设备监测。对特征值中的趋势图进行分析并转换为行动建议，例如，在规划维护间隔时间时。