01
冗余设计概述
为什么风机主控需要冗余？核心目标与收益，基本原则：故障隔离、无单点故障、降级运行。
概念原则
02
系统架构基础
典型主控架构：传感器层、控制层、执行层、通信层，各层级冗余需求分析。
架构层级
03
电源冗余设计
双路电源输入与自动切换，UPS配置策略，电源监测与告警机制。
电源UPS
04
控制器冗余设计
主备控制器架构(Active/Standby)，心跳检测与故障切换，数据同步与状态保持。
主备心跳
05
通信总线冗余
CAN总线冗余(双通道)，EtherCAT冗余环网，通信故障诊断与恢复。
CANEtherCAT
06
传感器冗余设计
风速仪冗余(双风速仪/超声波)，振动传感器冗余，温度/压力冗余策略。
传感器风速
07
执行器冗余设计
变桨系统冗余(双绕组电机/双驱动器)，偏航冗余，液压系统冗余配置。
变桨偏航
08
网络冗余设计
控制网络冗余(双网卡/双交换机)，SCADA通信冗余，远程监控通道冗余。
网络SCADA
09
软件冗余设计
双软件版本备份，看门狗定时器(WDT)，软件自检与恢复机制。
软件WDT
10
数据存储冗余
双SD卡/双硬盘存储，数据库主从复制，历史数据备份策略。
存储备份
11
冗余切换逻辑设计
切换触发条件(心跳丢失/数据异常/硬件故障)，切换时间要求(ms级)，平滑过渡。
切换时序
12
故障检测与诊断
故障分类(永久/间歇/瞬态)，检测方法(超时/一致性/范围)，记录与上报。
诊断FMEA
13
降级运行策略
部分冗余失效时的运行模式(限功率/安全停机)，优先级设计，人机交互提示。
降级安全
14
安全链与冗余
安全链独立设计(硬接线)，与冗余控制器协同，安全停机路径冗余。
安全链硬接线
15
冗余设计验证方法
FMEA(失效模式与影响分析)，FTA(故障树分析)，冗余覆盖度分析。
FMEAFTA
16
冗余系统测试
单元测试(单点故障注入)，集成测试(多故障场景)，长时间稳定性测试(72h+)。
测试注入
17
现场案例分析
2MW风机主控冗余改造，海上风机冗余故障复盘，常见坑点总结。
案例实战
18
冗余设计标准与规范
IEC 61400-25(风电通信)，IEC 61508(功能安全)，ISO 13849(机械安全)。
标准IEC
19
冗余系统成本分析
硬件冗余成本 vs 停机损失，不同冗余等级成本对比，全生命周期TCO评估。
成本TCO
20
冗余设计文档化
冗余架构设计文档模板，测试报告模板，维护手册编写要点。
文档模板
21
PLC冗余方案对比
西门子S7-1500R/H，倍福CX系列，贝加莱冗余方案对比。
PLC对比
22
嵌入式控制器冗余
ARM+FPGA双冗余控制器，双机热备嵌入式实现，SPI/PCIe数据同步。
嵌入式FPGA
23
冗余通信协议设计
自定义冗余协议(心跳+数据帧)，Modbus TCP冗余，OPC UA冗余。
协议Modbus
24
冗余系统时钟同步
PTP(精确时间协议)在冗余系统应用，时钟同步精度(us级)，时钟源冗余。
时钟PTP
25
冗余系统远程维护
远程诊断通道冗余，远程固件升级断点续传，远程复位与恢复机制。
远程维护
26
冗余系统日志管理
冗余日志集中存储，时序对齐，日志分析工具与告警关联。
日志分析
27
冗余系统性能评估
切换时间测量，可用性计算(A=MTBF/(MTBF+MTTR))，冗余效率指标。
性能MTBF
28
未来趋势
AI在冗余故障预测，云边协同冗余架构，数字孪生与冗余仿真。
AI数字孪生
29
综合实战项目
从零搭建双冗余风机主控：需求→架构→选型→实现→测试验证。
实战全流程
30
课程总结与考核
核心知识点回顾，常见面试题解析，冗余设计能力自评表。
总结考核