[实用新型]一种基于EtherCAT总线集成CMS的风机主控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风机主控系统，特别是涉及一种基于EtherCAT总线传输技术的集成CMS（Condition Monitoring System）的风机主控系统。

背景技术

目前的风电场，大多处于比较偏远的地区，受地理条件及风能资源的限制，风电场一般都远离都市和风电公司总部，而且风电公司下属各风电场之间的距离也可能会非常遥远。此外现代化的大型风电场一般都拥有十几台甚至上百台风机，如何有效地对各风机状态进行监测和分析，使整个风电场安全、可控、经济地运行就变得至关重要。如何使远离风电场的管理人员和设备维护人员更方便快捷地了解各风电场的运行状态，及时提供技术支持，实现风电场间的远距离数据通讯，保证多风电场的统一管理运营及维护，获得专家的在线技术服务和诊断，就成为风电场愈来愈迫切的需求，也必将是今后风电行业的新兴发展方向。

风电机组以发电机、大型齿轮箱、低速重载轴承为主。而齿轮、滚动轴承等零部件的损坏是一个渐进的过程，由于润滑、安装等原因形成初始的磨损，随着运转时间的延长磨损加剧，齿轮、轴承的振荡逐渐加大，最终导致齿轮和轴承等零件的失效。为避免诸如此类恶性故障产生，同时最大限度地减少维修成本支出，就必须在这些部件进入加剧磨损期前改善润滑等维护措施，延长其使用寿命，并在其即将损坏前及时更换。风电机组的这些特点决定了监测系统必须能够及早发现设备的隐患，并判断出设备的损坏程度，从而制定出有效的解决方法，确保机组稳定高效地运转。

目前，市场上的风电机组远程在线状态监测系统（CMS）一般是独立于风机主控系统之外单独的数据采集、数据处理及数据存储系统及上位机服务器系统，我们较之于集成式状态监测系统称之为独立式状态监测系统。

一般而言，独立式CMS下位机数据采集单元有一定的数据处理和运算，CMS下位机数据处理和运算量估测预计占到CPU使用率的20%左右（CPU运算主频在1GHz以上，内存不低于512M），特别是数据采样频率多数能达到20KHz。相应地，数据的传输也需要超宽的数据通道，经过数据有效性分析滤波之后，经风电场光网络传输至中控室服务器，并且传输多采用间歇性的或定时间段的数据发送方式，以防止同时刻发送导致风电场网络数据堵塞或出现数据广播风暴等不可挽回的后果。

现有的风机主控系统多采用工业中传统的现场总线通讯方式，如：PROFIBUS、DevieceNet、CANopen、Modbus等通讯方式。所述现场总线通讯方式一般仅满足于现场简单的数字量输入输出和模拟量输入输出，最多负责到多变量数组的通讯。数据采样频率达到20KHz以上的数据流量势必会对主控现有的通讯、风机组安全造成冲击，引起通讯堵塞等通讯故障。

由此可见，上述现有的风机主控系统与CMS分别独立设置，具有造价高的缺陷，如何使两者有机的结合在一起，已成为目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于EtherCAT总线集成CMS的风机主控系统，使其可以克服独立式状态监测系统造价高的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于EtherCAT总线集成CMS的风机主控系统，包括：CMS数据采集模块，用于采集风机CMS数据；多线程主控CPU，分别用于对风机CMS数据及风机并网运行数据进行运算和处理；EtherCAT总线模块，用于支持所述CMS数据采集模块和多线程主控CPU之间进行数据传输；以及集成功能中心服务器，用于与多线程主控CPU连接。

作为进一步地改进，所述CMS数据采集模块采用风机状态监测振动数据采集模块。

作为进一步地改进，所述EtherCAT总线模块包括：EtherCAT塔上模块，与所述CMS数据采集模块连接，用于支持风机CMS数据传输；以及EtherCAT塔下模块，与所述多线程主控CPU连接，用于支持风机CMS数据传输。

作为进一步地改进，还包括第三方通讯耦合器，用于实现所述EtherCAT总线模块与风机其他组件的通讯协议之间的转换。

作为进一步地改进，所述风机其他组件可以是变桨系统、变流器、视频监测或在线消防系统中的一个或多个。

作为进一步地改进，还包括光纤转换器，用于将多线程主控CPU内的数据进行光纤转换并通过风场光网络传输至集成功能中心服务器。

由于采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点：