風能是一種很有價值的能源，與其他能源相比，風能不會污染空氣，而且不會產(chǎn)生任何有害物質(zhì)?，F(xiàn)在風力發(fā)電不再是一種可有可無的補充能源，它已經(jīng)成為最具有商業(yè)化發(fā)展前景的成熟技術和新興產(chǎn)業(yè)。風力發(fā)電機是風電場的關鍵設備, 其工作環(huán)境惡劣且受力復雜,隨著野外裝機規(guī)模的不斷擴大, 風力發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測也就越來越重要。齒輪箱是機組的關鍵部件, 也是故障率較高的部件之一, 其性能的好壞直接影響整個機組發(fā)電的效率。對齒輪箱振動信號進行監(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行維修, 避免由于故障惡化所帶來的經(jīng)濟損失。
風力發(fā)電機組振動報警系統(tǒng)是狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。本文結合某風電場風力發(fā)電機組齒輪箱的實際振動情況，在LabVIEW軟件平臺下完成了DSP和上位機的數(shù)據(jù)通信、報警值的計算及報警顯示、報警記錄的存儲及查詢等功能。
系統(tǒng)結構
風力發(fā)電機組振動報警系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：振動信號拾取、信號調(diào)理、報警參數(shù)選取與計算、監(jiān)測與報警等，如圖1所示。通過在風力發(fā)電機組齒輪箱上選取合適的測點，然后安裝速度傳感器來實現(xiàn)對振動信號的拾取。振動速度信號經(jīng)由傳感器變?yōu)殡妷盒盘?，然后將其送入DSP（Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器）進行信號調(diào)理、采樣等。最后，將振動信號通過光纖傳輸至上位機的LabVIEW軟件平臺下進行報警值的計算、振動報警和報警記錄的存儲。
DSP需要通過一種虛擬接口技術來實現(xiàn)與上位機LabVIEW的通信。由于風力發(fā)電機組工作環(huán)境相對惡劣，本設計的初衷是將系統(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)報文的形式，實現(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)報文傳輸數(shù)據(jù)，封裝了所有的CAN-bus 2.0A/B報文信息，并且采用幀對幀轉(zhuǎn)換傳輸模式，符合CAN-bus工作特性，實時性極好。上位機軟件通過Socket規(guī)范與設備直接建立TCP/IP連接，在成功建立TCP/IP連接后，上位機與設備就可以進行雙向數(shù)據(jù)通信。
2、網(wǎng)絡通信
網(wǎng)絡通信是構建智能化分布式自動測試系統(tǒng)的基礎，LabVIEW提供了強大的網(wǎng)絡通信功能，包括TCP、UDP、.NET、SMTP-Email、IrDA、DataSocket、ActiveX及遠程面板等。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對段進行編號和排序以便傳遞。在兩個TCP主機可以交換數(shù)據(jù)之前，必須先相互建立會話。TCP會話通過三向握手的過程進行初始化，這個過程使序號同步，并提供兩個主機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)送和接收主機之間將按順序發(fā)送和確認段。關閉連接之前，TCP使用類似的握手過程驗證兩個主機都完成發(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)絡服務，使得具體網(wǎng)絡技術對用戶或應用程序透明，從而將具體通信問題從網(wǎng)絡細節(jié)中解放出來，使網(wǎng)絡應用更加靈活方便。體現(xiàn)到LabVIEW應用中，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)絡的底層實現(xiàn)。根據(jù)IP協(xié)議內(nèi)容和TCP的報文格式，數(shù)據(jù)傳輸需確定各主機的IP地址及通信的源端口號、目標端口號，從而實現(xiàn)端口對端口基礎上的面向連接的數(shù)據(jù)通信。
