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CN106817374A - 基于实时以太网的风力发电机数据采集系统和采集方法 - Google Patents

基于实时以太网的风力发电机数据采集系统和采集方法 Download PDF

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CN106817374A
CN106817374A CN201710062813.7A CN201710062813A CN106817374A CN 106817374 A CN106817374 A CN 106817374A CN 201710062813 A CN201710062813 A CN 201710062813A CN 106817374 A CN106817374 A CN 106817374A
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CN
China
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data
real
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data acquisition
wind
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Application number
CN201710062813.7A
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赵鹏远
吴洲
袁志毅
范汉玟
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Beijialai Industrial Automation (china) Co Ltd
Original Assignee
Beijialai Industrial Automation (china) Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种基于实时以太网的风力发电机数据采集系统和采集方法，基于实时以太网的风力发电机数据采集系统包括：风机控制器，将需要采集的数据通过TCP协议发送给协议转换器；协议转换器，与风机控制器相连接，将风机控制器的TCP协议转换为实时以太网协议，然后发送给数据采集器；数据采集器，将采集到的数据以一定的时间间隔保存成文件；数据服务器，从数据采集器中获得数据文件；数据库，存储数据服务器获得的数据文件。本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统和采集方法的实时性好，稳定性好。

Description

基于实时以太网的风力发电机数据采集系统和采集方法
技术领域
本发明涉及一种基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，本发明还涉及基于实时以太网的风力发电机数据采集方法，属于工业控制领域。
背景技术
目前，风力发电机数据采集主要有以下几种方式：
1.通过风场SCADA系统采集数据。这种数据采集方式的频率较慢，一般为秒级，由于风力发电机控制程序的执行周期一般为10毫秒级，所以这种数据采集方式会遗漏大量有效数据。
2.通过专用数据采集机。专用数据采集机的通讯方式一般为：物理层采用RJ45接头的网线；数据链路层中的介质访问控制子层采用CSMA/CD(带冲突检测的载波监听多路访问技术)协议；传输层采用TCP协议。因为风电场网络中接入的设备数量多、种类多，网络存在延迟、抖动、负载不均衡等问题，网络环境复杂，又因为TCP协议本身不具备实时性，TCP协议的丢包重传等可靠性保证机制，在执行过程中会占用大量的资源，所以这种数据采集方式很难保证实时性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于实时以太网的风力发电机数据采集系统和采集方法，以解决上述问题。
本发明采用了如下技术方案：
一种基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于，包括：风机控制器，将需要采集的数据通过TCP协议发送给协议转换器；协议转换器，与风机控制器相连接，将风机控制器的TCP协议转换为实时以太网协议，然后发送给数据采集器；数据采集器，将采集到的数据以一定的时间间隔保存成文件；数据服务器，从数据采集器中获得数据文件；数据库，存储数据服务器获得的数据文件。
进一步，本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，还可以具有这样的特征：其中，风机控制器具有以太网接口，支持TCP协议。
进一步，本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，还可以具有这样的特征：其中，风机控制器与协议转换器通过网线直接连接。
进一步，本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，还可以具有这样的特征：其中，每个风机控制器连接一个协议转换器。
进一步，本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，还可以具有这样的特征：其中，风机控制器发送数据的周期不低于风机控制程序的执行周期。
进一步，本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，还可以具有这样的特征：其中，实时以太网协议采用POWERLINK协议。
进一步，本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，还可以具有这样的特征：其中，数据采集器作为POWERLINK通信的主站，协议转换器作为POWERLINK通信的从站，每个协议转换器具有唯一的POWERLINK从站节点号。
进一步，本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，还可以具有这样的特征：若数据采集器与数据服务器的通信中断，数据采集器缓存通信中断期间的数据。
本发明还提供利用上述的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统进行数据采集的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：风机控制器将需要采集的数据通过TCP协议发送给协议转换器；
步骤二：协议转换器将TCP协议转换为实时以太网协议，将接收到的数据发给数据采集器；
步骤三：数据采集器对风机进行数据采集，并将采集到的数据以一定的时间间隔保存成文件，数据采集器作为POWERLINK通信的主站，数据采集器配置协议转换器的IP地址和TCP端口号；
步骤四：数据服务器通过FTP协议从数据采集器中获得数据文件，解析处理后，将数据存入数据库。
进一步，本发明的数据采集的方法，还可以具有这样的特征：其中，当数据采集器与数据服务器之间的网络通信中断，数据采集器会缓存网络中断期间的所有数据。
发明的有益效果
本发明的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统和采集方法具有以下优点：
实时性好，稳定性好。由于采用了POWERLINK协议的实时以太网，协议转换器与数据采集器之间通信的实时性和稳定性能够得到保证。数据采集更加高效。
附图说明
图1是基于实时以太网的风力发电机数据采集系统的结构示意图；
图2是基于实时以太网的风力发电机数据采集方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，基于实时以太网的风力发电机数据采集系统包括：风机控制器11，协议转换器12，数据采集器13，数据服务器14，数据库15。
风机控制器11，将需要采集的数据通过TCP协议发送给协议转换器。风机控制器11为工业PLC。风机控制器11具有以太网接口，支持TCP协议。风机控制器11与协议转换器通过网线直接连接，每个风机控制器11连接一个协议转换器12。风机控制器11发送数据的周期不低于风机控制程序的执行周期。
协议转换器12，与风机控制器11相连接，将风机控制器11的TCP协议转换为实时以太网协议，然后发送给数据采集器13。实时以太网协议采用POWERLINK协议。POWERLINK协议通过消除CSMA/CD过程，采用轮询方式实现实时通信。协议转换器12与风机控制器11通过TCP协议进行通信。为了保证数据采集的实时性，风机控制器11中的TCP通信程序应该运行得尽可能快。例如，风机控制器11中的风机控制程序的执行周期为10毫秒，则TCP通信程序的执行周期不能低于10毫秒。
数据采集器13，将采集到的数据以一定的时间间隔保存成文件。数据采集器13与协议转换器12通过POWERLINK线连接，组成POWERLINK实时以太网。此处的POWERLINK实时以太网属于逻辑结构，在实际应用中，物理层可以使用光电转换器，通过光纤组网，进行长距离通信。
数据采集器13提供FTP Server服务，数据服务器14可以通过FTP协议从数据采集器13上获得数据文件。
数据服务器14，从数据采集器13中获得数据文件。数据服务器14与数据采集器13通过网线连接。数据服务器14通过FTP协议从数据采集器13中获得数据文件，解析处理后，将数据存入数据库15。数据服务器14以一定时间间隔通过FTP协议从数据采集器13上获得数据文件，时间间隔可以根据需要进行设置，比如1分钟。
数据库15，存储数据服务器14获得的数据文件。
数据采集器13作为POWERLINK通信的主站，协议转换器12作为POWERLINK通信的从站，每个协议转换器具有唯一的POWERLINK从站节点号。数据采集器13可以配置协议转换器12的参数，如IP地址、TCP端口号等。协议转换器12有拨码开关，用于设置POWERLINK从站的站点号。由于协议转换器12和风机控制器11是一一对应的，所以协议转换器12的站点号可以作为风机控制器11的唯一标识符。
数据采集器13具有数据缓存机制，若数据采集器13与数据服务器14的通信中断，数据采集器13缓存通信中断期间的所有数据。缓存数据的时间可以配置，超过配置的时间，按照先入先出的原则，删除生成时间最早的文件。网络通信恢复后，缓存的数据文件会按照生成时间顺序依次上传至数据服务器14。
如图2所示，采用风力发电机数据采集系统进行数据采集的方法包括如下步骤：
步骤S1：风机控制器将需要采集的数据通过TCP协议发送给协议转换器；
步骤S2：协议转换器将TCP协议转换为实时以太网协议，将接收到的数据发给数据采集器；
步骤S3：数据采集器对风机进行数据采集，并将采集到的数据以一定的时间间隔保存成文件，数据采集器作为POWERLINK通信的主站，数据采集器配置协议转换器的IP地址和TCP端口号；
步骤S4：数据服务器通过FTP协议从数据采集器中获得数据文件，解析处理后，将数据存入数据库。
在步骤S3中，若数据采集器与数据服务器之间的网络通信中断，数据采集器会缓存网络中断期间的所有数据。

Claims (10)

1.一种基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于，包括：
风机控制器，将需要采集的数据通过TCP协议发送给协议转换器；
协议转换器，与所述风机控制器相连接，将风机控制器的TCP协议转换为实时以太网协议，然后发送给数据采集器；
数据采集器，将采集到的数据以一定的时间间隔保存成文件；
数据服务器，从所述数据采集器中获得数据文件；
数据库，存储所述数据服务器获得的数据文件。
2.如权利要求1所述的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于：
其中，所述风机控制器具有以太网接口，支持TCP协议。
3.如权利要求1所述的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于：
其中，所述风机控制器与所述协议转换器通过网线直接连接。
4.如权利要求1所述的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于：
其中，每个风机控制器连接一个协议转换器。
5.如权利要求1所述的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于：
其中，所述风机控制器发送数据的周期不低于风机控制程序的执行周期。
6.如权利要求1所述的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于：
其中，所述实时以太网协议采用POWERLINK协议。
7.如权利要求6所述的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于：
其中，所述数据采集器作为POWERLINK通信的主站，所述协议转换器作为POWERLINK通信的从站，每个协议转换器具有唯一的POWERLINK从站节点号。
8.如权利要求1所述的基于实时以太网的风力发电机数据采集系统，其特征在于：
若数据采集器与数据服务器的通信中断，数据采集器缓存通信中断期间的数据。
9.利用如权利要求1-8中任意一项所述的风力发电机数据采集系统进行数据采集的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：风机控制器将需要采集的数据通过TCP协议发送给协议转换器；
步骤二：协议转换器将TCP协议转换为实时以太网协议，将接收到的数据发给数据采集器；
步骤三：数据采集器对风机进行数据采集，并将采集到的数据以一定的时间间隔保存成文件，数据采集器作为POWERLINK通信的主站，数据采集器配置协议转换器的IP地址和TCP端口号；
步骤四：数据服务器通过FTP协议从数据采集器中获得数据文件，解析处理后，将数据存入数据库。
10.如权利要求9所述的数据采集方法，其特征在于：
其中，若数据采集器与数据服务器之间的网络通信中断，数据采集器会缓存网络中断期间的所有数据。
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