風(fēng)能是一種很有價(jià)值的能源，與其他能源相比，風(fēng)能不會(huì)污染空氣，而且不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì)?，F(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電不再是一種可有可無的補(bǔ)充能源，它已經(jīng)成為最具有商業(yè)化發(fā)展前景的成熟技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是風(fēng)電場的關(guān)鍵設(shè)備, 其工作環(huán)境惡劣且受力復(fù)雜,隨著野外裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測也就越來越重要。齒輪箱是機(jī)組的關(guān)鍵部件, 也是故障率較高的部件之一, 其性能的好壞直接影響整個(gè)機(jī)組發(fā)電的效率。對齒輪箱振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測,可以判斷出齒輪箱產(chǎn)生故障的部位和損傷程度, 從而在故障發(fā)生早期就采取措施進(jìn)行維修, 避免由于故障惡化所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。本文結(jié)合某風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的實(shí)際振動(dòng)情況，在LabVIEW軟件平臺(tái)下完成了DSP和上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信、報(bào)警值的計(jì)算及報(bào)警顯示、報(bào)警記錄的存儲(chǔ)及查詢等功能。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：振動(dòng)信號(hào)拾取、信號(hào)調(diào)理、報(bào)警參數(shù)選取與計(jì)算、監(jiān)測與報(bào)警等，如圖1所示。通過在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱上選取合適的測點(diǎn)，然后安裝速度傳感器來實(shí)現(xiàn)對振動(dòng)信號(hào)的拾取。振動(dòng)速度信號(hào)經(jīng)由傳感器變?yōu)殡妷盒盘?hào)，然后將其送入DSP（Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器）進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、采樣等。最后，將振動(dòng)信號(hào)通過光纖傳輸至上位機(jī)的LabVIEW軟件平臺(tái)下進(jìn)行報(bào)警值的計(jì)算、振動(dòng)報(bào)警和報(bào)警記錄的存儲(chǔ)。
DSP需要通過一種虛擬接口技術(shù)來實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)LabVIEW的通信。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境相對惡劣，本設(shè)計(jì)的初衷是將系統(tǒng)的可靠性放在首位，在對多種成熟的總線協(xié)議考察論證后，采用CAN總線協(xié)議。
CAN總線的配置采用CAN數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換模式和CAN-bus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)通信方式。CAN數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換模式采用特定的數(shù)據(jù)報(bào)文的形式，實(shí)現(xiàn)CAN-bus與以太網(wǎng)或串口之間的數(shù)據(jù)傳輸，此模式采用20字節(jié)定長數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸數(shù)據(jù)，封裝了所有的CAN-bus 2.0A/B報(bào)文信息，并且采用幀對幀轉(zhuǎn)換傳輸模式，符合CAN-bus工作特性，實(shí)時(shí)性極好。上位機(jī)軟件通過Socket規(guī)范與設(shè)備直接建立TCP/IP連接，在成功建立TCP/IP連接后，上位機(jī)與設(shè)備就可以進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。
2、網(wǎng)絡(luò)通信
網(wǎng)絡(luò)通信是構(gòu)建智能化分布式自動(dòng)測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)，LabVIEW提供了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，包括TCP、UDP、.NET、SMTP-Email、IrDA、DataSocket、ActiveX及遠(yuǎn)程面板等。其中基于TCP協(xié)議的通信方式是最為基本的網(wǎng)絡(luò)通信方式。TCP從程序接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)處理成字節(jié)流，將字節(jié)組合成段，然后TCP對段進(jìn)行編號(hào)和排序以便傳遞。在兩個(gè)TCP主機(jī)可以交換數(shù)據(jù)之前，必須先相互建立會(huì)話。TCP會(huì)話通過三向握手的過程進(jìn)行初始化，這個(gè)過程使序號(hào)同步，并提供兩個(gè)主機(jī)之間建立虛擬連接所需的控制信息。一旦初始的三向握手完成，在發(fā)送和接收主機(jī)之間將按順序發(fā)送和確認(rèn)段。關(guān)閉連接之前，TCP使用類似的握手過程驗(yàn)證兩個(gè)主機(jī)都完成發(fā)送和接收全部數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸中，TCP/IP通過提供通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使得具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對用戶或應(yīng)用程序透明，從而將具體通信問題從網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)中解放出來，使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更加靈活方便。體現(xiàn)到LabVIEW應(yīng)用中，我們可以直接調(diào)用TCP模塊完成流程編寫，而無須過多考慮網(wǎng)絡(luò)的底層實(shí)現(xiàn)。根據(jù)IP協(xié)議內(nèi)容和TCP的報(bào)文格式，數(shù)據(jù)傳輸需確定各主機(jī)的IP地址及通信的源端口號(hào)、目標(biāo)端口號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)端口對端口基礎(chǔ)上的面向連接的數(shù)據(jù)通信。
