專利名稱：一種風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，特別是指一種應用于風電機組的通訊協(xié) 議轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術：
目前風電場所采用的風電機組都是以大型并網(wǎng)型機組為主，各機組有自己的控制 系統(tǒng)，用來采集自然參數(shù)，機組自身數(shù)據(jù)及狀態(tài)，通過計算、分析、判斷而控制機組的啟動、 停機、調(diào)向、剎車和開啟油泵等一系列控制和保護動作，能使單臺風力發(fā)電機組實現(xiàn)全部自 動控制，無需人為干預。當這些性能優(yōu)良的風電機組安裝在某一風電場時，集中監(jiān)控管理各 風電機組的運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)、保護裝置動作情況、故障類型等，十分重要。為了實現(xiàn)上述功 能，風電機組應能將機組的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和故障情況等通過專用的通訊裝置和接口電路與中 央控制室的上位計算機通訊。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，以TCP/IP和以太網(wǎng)為代表的開放式網(wǎng)絡技術正逐漸地 被應用在風電機組控制系統(tǒng)上，用以連接并監(jiān)控風電機組。然而，由于TCP/IP網(wǎng)絡服務器 體積大、成本高，要為每一臺風電機組都裝備上這些網(wǎng)絡服務器是不容易實現(xiàn)的。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，以 實現(xiàn)低成本、易操作的風電機組與上位計算機之間的數(shù)據(jù)交換。本實用新型提供的一種風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，包括底層通訊單元100，用于實現(xiàn)所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與風電機組之間的數(shù)據(jù)通訊；遠程通訊單元110，用于實現(xiàn)所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與上位計算機之間的數(shù)據(jù)通訊；存儲單元120，用于存儲通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序和數(shù)據(jù)；控制單元130，與上述各個單元電連接，用于將數(shù)據(jù)按照一定協(xié)議打包，并生成相 關控制信號控制底層通訊單元100或遠程通訊單元110發(fā)送打包后的數(shù)據(jù)。由上可以看出，所述通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置可以較低的成本、簡單的操作過程實現(xiàn)使 用不同通訊協(xié)議的風電機組與上位計算機之間的數(shù)據(jù)通訊。上述裝置，其特征在于，所述存儲單元120包括程序存儲器121，用于存儲通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序以及暫存所述程序運行過程中的中 間結(jié)果；高速存儲器122，用于在通訊過程中緩存數(shù)據(jù)。由上可以看出，本實用新型采用程序存儲器121暫存通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序運行過程 中的中間結(jié)果，可以實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一打包后再進行發(fā)送的目的，比單一數(shù)據(jù)打包發(fā)送更 省時、省電；采用高速存儲器122緩存風電機組與上位計算機的交互數(shù)據(jù)，可避免在數(shù)據(jù)傳 輸過程中因通訊中斷引起的數(shù)據(jù)丟失問題。上述裝置，其特征在于，所述控制單元130還用于生成開關量信號；風電機組通訊
3協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置還包括開出單元140，與所述控制單元130電連接，用于實現(xiàn)開關量信號的隔離和輸出。由上可以看出，所述裝置開出單元140的輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離， 輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。上述裝置，其特征在于，還包括狀態(tài)顯示單元150，與所述控制單元130電連接，用 于根據(jù)控制單元130控制信號的不同產(chǎn)生不同的狀態(tài)顯示信號。由上可以看出，所述裝置可以較為直觀地顯示其工作狀態(tài)，以方便技術人員參考。
圖1為本實用新型裝置的結(jié)構圖；圖2為本實用新型裝置單片機的電路圖；圖3為本實用新型裝置程序存儲器電路圖；圖4為本實用新型裝置高速存儲器電路圖；圖5為本實用新型裝置以太網(wǎng)接口電路圖；圖6為本實用新型裝置單片機計時器電路圖；圖7為本實用新型裝置MAX487電路圖；圖8為本實用新型裝置LED顯示電路圖。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1-圖8對本實用新型提供的一種風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置進行詳 細說明。如圖1所示，所述一種風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置主要包括底層通訊單元100， 遠程通訊單元110，存儲單元120，控制單元130，開出單元140和狀態(tài)顯示單元150，其中底層通訊單元100用于實現(xiàn)所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與風電機組之間的通訊，可以采用 RS232、RS485、RS422、CAN等通訊協(xié)議的接口單元，與采用相應通訊協(xié)議接口的風電機組進 行數(shù)據(jù)傳輸。本實施例底層通訊單元100采用擁有RS485串口的如圖7示出的MAX487低 功耗收發(fā)器與采用RS485總線接口的風電機組進行數(shù)據(jù)傳輸。遠程通訊單元110用于實現(xiàn)所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與上位計算機之間的通訊。本實施 例遠程通訊單元110采用高度集成的如圖5示出的RTL8019AS以太網(wǎng)控制器，通過以太網(wǎng) 與上位計算機進行數(shù)據(jù)交換。存儲單元120用于存儲通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序和數(shù)據(jù)。主要包括只讀存儲器121和高 速存儲器122。其中程序存儲器121用于存儲通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序以及暫存所述程序運行過程中的中 間結(jié)果，本實施例采用如圖3示出的61LV5128AL512kX8bit高速RAM。高速存儲器122用于數(shù)據(jù)緩存，本實施例采用如圖4示出的SST39VF040 512k多 用途FLASH。控制單元130與上述單元電連接，用于調(diào)用存儲在存儲單元120中的通訊協(xié)議轉(zhuǎn) 換程序?qū)⑺鰠f(xié)議轉(zhuǎn)換裝置接收到的風電機組參數(shù)或上位計算機命令的按照一定協(xié)議打 包，并生成相關控制信號，控制遠程通訊單元110或底層通訊單元100將打包后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位計算機或風電機組，控制單元130還會生成相關開關量信號(如報警信號等)控制 相關單元工作，例如所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與上位計算機或風電機組通訊出現(xiàn)中斷，控制單元 130會生成通訊中斷報警信號提供給相關報警單元，控制其發(fā)出通訊中斷的警報。本實施例 控制單元130采用了能夠提供通用輸入/輸出接口、以太網(wǎng)接口的如圖2示出的Rabbit芯 片單片機，該芯片能夠提供通用輸入/輸出接口和多種網(wǎng)絡連通裝置可選方案，如以太網(wǎng)、 WIFI等等。開出單元140用于實現(xiàn)所述開關量信號的隔離和輸出。狀態(tài)顯示單元150用于根據(jù)控制單元130控制信號的不同顯示風電機組通訊協(xié)議 轉(zhuǎn)換裝置當前工作狀態(tài)，本實施例采用如圖8示出的LED燈。下面對本實用新型提供的風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置的工作原理進行介紹。在本實施例中，風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)風電機組數(shù)據(jù)在Modbus-RTU協(xié) 議和Modbus-TCP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。上位計算機與風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置之間采用 Modbus-TCP協(xié)議通訊，風電機組與風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置之間采用Modbus-RTU協(xié)議 通訊。當管理層的工程師或操作員需要對風電機組進行監(jiān)控時，使用上位計算機將監(jiān)控 命令打包成Modbus-TCP數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)向風機通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送所述數(shù)據(jù)，風機通 訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置通過遠程通訊單元110接收到上位計算機發(fā)出的數(shù)據(jù)，經(jīng)過控制單元130 將所述數(shù)據(jù)解包后調(diào)用存儲于程序存儲器121中的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序?qū)⑺鰯?shù)據(jù)打包成 Modbus-RTU數(shù)據(jù)，然后生成控制信號控制底層通訊單元100將Modbus-RTU數(shù)據(jù)通過RS485 串口發(fā)送給風電機組。 從風電機組采集到的環(huán)境溫度、機艙溫度、發(fā)電機溫度、電機頻率等數(shù)據(jù)通過底層 通訊單元100傳輸?shù)剿鰠f(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，經(jīng)過控制單元130將所述數(shù)據(jù)解包后調(diào)用存儲于 程序存儲器121中的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序?qū)⑺鰯?shù)據(jù)打包成Modbus-TCP數(shù)據(jù)，然后生成控制 信號控制遠程通訊單元110將Modbus-TCP數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送給上位計算機。此外，在控 制單元130數(shù)據(jù)打包時，可以采用適當?shù)募用芩惴?如對稱加密算法)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密。在上述數(shù)據(jù)傳輸過程中，風電機組與上位計算機交互的數(shù)據(jù)緩存于高速存儲器 122中，若在數(shù)據(jù)傳輸過程中產(chǎn)生通訊中斷，可在通訊恢復后繼續(xù)傳輸緩存中保存的數(shù)據(jù)， 解決了因通訊中斷引起的數(shù)據(jù)丟失問題。在風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與風電機組或上位計算機通訊的過程中，如果出現(xiàn) 通訊中斷情況，且在單位時間內(nèi)該中斷沒有恢復，控制單元130則會生成相應的開關量信 號控制開出單元140進行通電或斷電的動作，例如開出單元140采用常開固態(tài)繼電器，該固 態(tài)繼電器的輸出端平時處于斷開狀態(tài)，當固態(tài)繼電器的輸入端接收到通電的控制信號(高 電平或低電平)后，通過光耦隔離(發(fā)光二極管把輸入的電信號轉(zhuǎn)換為光信號傳給光敏管 轉(zhuǎn)換為電信號輸出，由于沒有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號，又有隔離作用)，控 制輸出端閉合，這時與固態(tài)繼電器的輸出端連接的報警設備(如聲光報警器等)通電，發(fā)出 聲光警報。狀態(tài)顯示單元150可以為LED燈，如圖8所示，可以根據(jù)控制單元130控制信號的 不同產(chǎn)生不同的狀態(tài)顯示信號，例如，綠燈亮起表示風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置當前為空 閑狀態(tài)，紅燈亮起表示風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置當前為數(shù)據(jù)通訊狀態(tài)，紅燈閃爍表示當前數(shù)據(jù)通訊中斷。當然LED燈也可以根據(jù)需要設置為多個、不同顏色、不同形狀等。此外，管理層的工程師或操作員除了可以根據(jù)需要對風電機組進行監(jiān)控外，還可 以通過本實用新型的時鐘電路自動采集風電機組實時數(shù)據(jù)，如圖6所示，本實用新型采用 計時精度較高的RX-8025SA計時器，該計時器可以根據(jù)季節(jié)、環(huán)境溫度的變動修正計時精 度，由SCL和SDA兩個信號線與控制單元130相連，可以按照預先設定的時間定時采集風電 機組的數(shù)據(jù)。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
權利要求一種風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，包括底層通訊單元(100)，用于實現(xiàn)所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與風電機組之間的數(shù)據(jù)通訊；遠程通訊單元(110)，用于實現(xiàn)所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與上位計算機之間的數(shù)據(jù)通訊；存儲單元(120)，用于存儲通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序和數(shù)據(jù)；控制單元(130)，與上述各個單元電連接，用于將數(shù)據(jù)按照一定協(xié)議打包，并生成相關控制信號控制底層通訊單元(100)或遠程通訊單元(110)發(fā)送打包后的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述存儲單元(120)包括程序存儲器(121)，用于存儲通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序以及暫存所述程序運行過程中的中間結(jié)果；高速存儲器(122)，用于在通訊過程中緩存數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(130)還用于生成開關量信 號；風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置還包括開出單元(140)，與所述控制單元(130)電連接，用于實現(xiàn)開關量信號的隔離和輸出。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括狀態(tài)顯示單元(150)，與所述控制 單元(130)電連接，用于根據(jù)控制單元(130)控制信號的不同產(chǎn)生不同的狀態(tài)顯示信號。
專利摘要本實用新型提供了一種風電機組通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，包括底層通訊單元(100)，用于實現(xiàn)所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與風電機組之間的數(shù)據(jù)通訊；遠程通訊單元(110)，用于實現(xiàn)所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與上位計算機之間的數(shù)據(jù)通訊；存儲單元(120)，用于存儲通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換程序和數(shù)據(jù)；控制單元(130)，與上述各個單元電連接，用于將數(shù)據(jù)按照一定協(xié)議打包，并生成相關控制信號控制底層通訊單元(100)或遠程通訊單元(110)發(fā)送打包后的數(shù)據(jù)。本實用新型實現(xiàn)了低成本、易操作的風電機組與上位計算機之間的數(shù)據(jù)交換。
文檔編號G05B19/418GK201689330SQ201020175809
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月26日 優(yōu)先權日2010年4月26日
發(fā)明者任遠, 余忠源, 馮國宇, 周繼威, 孟凱鋒, 張國珍, 張寶全, 張斌, 徐長安, 李力懷, 湯濤祺, 王棟, 申燭, 盛迎新, 薛蕾 申請人:中能電力科技開發(fā)有限公司