專利名稱：微型燃汽輪機(jī)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微型燃汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
微型燃汽輪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是高參數(shù)、大容量、高轉(zhuǎn)速且運(yùn)行系統(tǒng)復(fù)雜。因而，微型燃汽輪機(jī)運(yùn)行操作的水平提出了更加嚴(yán)格的要求，只依靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)與手動(dòng)操作已不能滿足要求。因此，在客觀上要求有一套能夠準(zhǔn)確而迅速地對(duì)燃汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)作出反應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA程序產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)還未應(yīng)用于微型燃汽輪機(jī)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種微型燃汽輪機(jī)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置及方法。
本發(fā)明裝置包括通訊連接單元與上位機(jī)兩部分，如圖1所示，通訊連接單元與上位機(jī)相連接，通訊連接單元通過(guò)CAN總線與燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元相連。
本發(fā)明裝置的工作原理如下燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元的數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線分別傳到通訊連接單元，通訊連接單元再經(jīng)過(guò)RS232轉(zhuǎn)換電路傳到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控或故障報(bào)警的功能，上位機(jī)控制燃機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行，其控制過(guò)程是上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其傳輸路徑與上述的過(guò)程相反，首先通過(guò)RS232轉(zhuǎn)換電路傳到通訊連接單元，再經(jīng)過(guò)CAN總線分別傳到燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元，以實(shí)現(xiàn)控制的作用。其中通訊連接單元與上位機(jī)之間的通訊協(xié)議由用戶自定義。
通訊連接單元包括控制器、電平轉(zhuǎn)換電路、RS232轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收發(fā)器、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中控制器的SCI接口和CAN總線接口分別與RS232轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收發(fā)器相連，地址接口和數(shù)據(jù)口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器相連，如圖2所示。
通訊連接單元是系統(tǒng)與用戶進(jìn)行信息交換的樞紐部分，也是整個(gè)系統(tǒng)信息的中心，具有以下功能自檢功能檢測(cè)硬件故障，驗(yàn)證硬件是否可以正常使用；顯示功能調(diào)用顯示器驅(qū)動(dòng)函數(shù)，將要顯示的數(shù)據(jù)在顯示器上顯示出來(lái)；按鍵功能調(diào)用相應(yīng)的菜單處理程序；CAN發(fā)送功能通過(guò)一個(gè)先入先出隊(duì)列與燃機(jī)控制系統(tǒng)的其它單元來(lái)溝通信息，要發(fā)送到燃機(jī)控制系統(tǒng)的其它單元的數(shù)據(jù)可以送到這個(gè)隊(duì)列；CAN接收功能接收管理燃機(jī)控制系統(tǒng)的其它單元通過(guò)CAN發(fā)送到CAN接收隊(duì)列中的數(shù)據(jù)及命令；SCI發(fā)送功能通過(guò)一個(gè)先入先出隊(duì)列與上位機(jī)溝通信息，要發(fā)送到上位機(jī)的數(shù)據(jù)可以送到這個(gè)隊(duì)列；SCI接收功能接收管理上位機(jī)通過(guò)串口發(fā)送到SCI接收隊(duì)列中的數(shù)據(jù)及命令；日歷時(shí)鐘功能裝置啟動(dòng)時(shí)讀取硬件時(shí)鐘作為基準(zhǔn)，裝置運(yùn)行時(shí)，利用軟件來(lái)維護(hù)一個(gè)軟件時(shí)鐘，這樣即可保證時(shí)鐘的連續(xù)性，又可兼顧系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)的實(shí)時(shí)性。
本發(fā)明裝置中上位機(jī)通過(guò)RS232串口與通訊連接單元相連，其包括數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊、串口通訊模塊和人機(jī)交互界面模塊。上位機(jī)中人機(jī)交互界面模塊通過(guò)串口通訊模塊及數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)視與控制的功能，人機(jī)界面從串口獲得從各個(gè)燃機(jī)控制單元傳來(lái)的數(shù)據(jù)，或向各個(gè)燃機(jī)控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，需要保存的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)系圖如圖3所示。下面詳細(xì)介紹各模塊功能(1)數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊要保存各種燃機(jī)相關(guān)的參數(shù)，本發(fā)明將所有的燃機(jī)參數(shù)分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)參數(shù)。建立的數(shù)據(jù)表有歷史數(shù)據(jù)表、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表、故障信息、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)參數(shù)、用戶信息表。
(2)串口通訊模塊串口通訊模塊實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改、報(bào)警信息與故障查看、運(yùn)行等功能，其通訊協(xié)議由用戶自定義。
(3)人機(jī)交互界面模塊人機(jī)交互界面包括登錄界面、主界面、組態(tài)圖界面、歷史數(shù)據(jù)界面、5分鐘數(shù)據(jù)界面、用戶管理界面、報(bào)警界面、運(yùn)行界面和參數(shù)修改界面，其中運(yùn)行界面包括單元調(diào)試界面、局部調(diào)試界面和自動(dòng)運(yùn)行界面，歷史數(shù)據(jù)界面和5分鐘數(shù)據(jù)界面包括數(shù)據(jù)界面和打印界面。
其中參數(shù)修改界面中分為一級(jí)參數(shù)修改界面、二級(jí)參數(shù)修改界面和三級(jí)參數(shù)修改界面，其中一級(jí)參數(shù)修改界面是為設(shè)計(jì)人員使用的；二級(jí)參數(shù)修改界面是為維護(hù)人員使用的；三級(jí)參數(shù)修改界面是操作人員使用的。當(dāng)不需要對(duì)當(dāng)前參數(shù)進(jìn)行修改的時(shí)候，可以使用默認(rèn)參數(shù)。
運(yùn)行界面包括單元調(diào)試界面、局部調(diào)試界面和自動(dòng)運(yùn)行界面。單元調(diào)試界面包括開關(guān)量通道實(shí)驗(yàn)界面和模擬量通道實(shí)驗(yàn)界面。局部調(diào)試界面是對(duì)12個(gè)輸出開關(guān)量的情況，以及燃汽輪機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)的信息進(jìn)行調(diào)試，操作包括“啟動(dòng)”，“降速”，“手動(dòng)停機(jī)”。自動(dòng)運(yùn)行界面是在主界面對(duì)話框進(jìn)行操作。
組態(tài)圖界面用來(lái)顯示本發(fā)明裝置和燃機(jī)控制系統(tǒng)的連接關(guān)系。
本發(fā)明控制方法是由上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)通訊連接單元通訊，再經(jīng)過(guò)CAN總線分別傳到燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊和串口通訊模塊實(shí)現(xiàn)的。
其中通訊連接單元的通訊過(guò)程如下，如圖4所示步驟一、開始；
步驟二、CPU初始化；步驟三、SCI初始化；步驟四、CAN初始化；步驟五、判斷外部RAM自檢是否正常，是進(jìn)入步驟六，否則返回步驟五；步驟六、檢測(cè)能否與上位機(jī)通信，是，進(jìn)入步驟七，否則進(jìn)入步驟三；步驟七、判斷其它單元板自檢是否正常，是，進(jìn)入步驟九，否則進(jìn)入步驟八；步驟八、通知上位機(jī)自檢不正常，返回步驟七；步驟九、傳送系統(tǒng)自檢正常命令；步驟十、判斷上位機(jī)是否傳來(lái)信息，是，進(jìn)入步驟十，否則返回步驟九；步驟十一、傳送啟動(dòng)命令；步驟十二、實(shí)時(shí)通信；步驟十三、結(jié)束。
數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊的函數(shù)調(diào)用過(guò)程如下，如圖5(a)所示步驟一、開始；步驟二、主界面定時(shí)函數(shù)；步驟三、判斷是否是時(shí)間事件1，是，進(jìn)入步驟四，否則進(jìn)入步驟五；步驟四、每一秒存數(shù)據(jù)，直接進(jìn)入步驟二；步驟五、判斷是否是時(shí)間事件2，是，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入步驟七；步驟六、每一分鐘存數(shù)據(jù)，直接進(jìn)入步驟二；步驟七、判斷是否是時(shí)間事件3，是，進(jìn)入步驟八，否則進(jìn)入步驟九；步驟八、報(bào)警顯示，直接進(jìn)入步驟二；步驟九、判斷是否是時(shí)間事件4，是，進(jìn)入步驟十，否則進(jìn)入步驟十一；步驟十、取消定時(shí)器4、5顯示直接進(jìn)入步驟二；步驟十一、時(shí)間事件5；步驟十二、判斷記錄個(gè)數(shù)是否＞1000，是，進(jìn)入步驟十三，否則進(jìn)入步驟十四；步驟十三、提示數(shù)據(jù)備份，返回步驟二；步驟十四、存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟十五、結(jié)束。
其中每一秒存數(shù)據(jù)和每一分鐘存數(shù)據(jù)過(guò)程完全一致，如圖5(b)所示，包括以下步驟步驟1開始；步驟2取系統(tǒng)時(shí)間；步驟3記錄個(gè)數(shù)；步驟4判斷記錄個(gè)數(shù)是否＞300，是，進(jìn)入步驟5，否則進(jìn)入步驟6；步驟5將數(shù)據(jù)文件存入文本文件；步驟6將參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)；
步驟7返回。
串口通訊模塊的調(diào)用過(guò)程如下，如圖6所示步驟一、開始；步驟二、串行通訊函數(shù)；步驟三、判斷接收緩沖區(qū)內(nèi)是否有字符，是，進(jìn)入步驟四，否則進(jìn)入步驟二十八；步驟四、更新主界面中顯示數(shù)據(jù)的編輯框；步驟五、判斷幀標(biāo)志位是否為0，是，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入步驟十六；步驟六、判斷緩沖區(qū)字符串長(zhǎng)度是否＜6，是，進(jìn)入步驟二十九，否則進(jìn)入步驟七；步驟七、判斷緩存中第一個(gè)元素是否是AA，是，進(jìn)入步驟八，否則進(jìn)入步驟二十九；步驟八、緩存中下一個(gè)元素是否是AA，是，進(jìn)入步驟九，否則進(jìn)入步驟二十九；步驟九、判斷是否是數(shù)據(jù)幀，是，進(jìn)入步驟十，否則進(jìn)入步驟十一；步驟十、確定幀長(zhǎng)度、類型，幀標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十一、判斷是否是命令幀，是，進(jìn)入步驟十二，否則進(jìn)入步驟十三；步驟十二、確定幀長(zhǎng)度、類型，標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十三、判斷是否是故障幀，是，進(jìn)入步驟十四，否則進(jìn)入步驟十五；步驟十四、確定幀長(zhǎng)度、類型，標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十五、幀標(biāo)志位(Flag)為0；步驟十六、判斷緩沖區(qū)字符串長(zhǎng)度是否小于幀長(zhǎng)度，是，進(jìn)入步驟二十九，否則進(jìn)入步驟十七；步驟十七、從緩沖區(qū)讀取一幀，保存到數(shù)據(jù)組中rxdata中；步驟十八、判斷是否是數(shù)據(jù)幀，是，進(jìn)入步驟十九，否則進(jìn)入步驟二十一；步驟十九、確定是哪組數(shù)據(jù)類型；步驟二十、相應(yīng)處理，直接進(jìn)入步驟二十八；步驟二十一、判斷是否是命令幀，是，進(jìn)入步驟二十二，否則進(jìn)入步驟二十三；步驟二十二、確定命令幀的控制類型；步驟二十三、相應(yīng)處理，直接進(jìn)入步驟二十八；步驟二十四、判斷是否是故障幀，是，進(jìn)入步驟二十五，否則進(jìn)入步驟二十八；步驟二十五、確定是哪組故障；步驟二十六、相應(yīng)處理；步驟二十七、故障信息提示；步驟二十八、更新主界面中顯示數(shù)據(jù)的編輯框；步驟二十九、結(jié)束。
本發(fā)明采集監(jiān)視控制具有實(shí)時(shí)性；具有良好的用戶接口，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定操作簡(jiǎn)單易懂，用戶容易掌握；軟件設(shè)計(jì)模塊化，具有良好的可維護(hù)性，可根據(jù)用戶需要拓展與修改軟件。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明裝置中通訊連接單元電路原理框圖；圖3為本發(fā)明裝置中通訊連接單元通訊流程圖；圖4為本發(fā)明裝置中上位機(jī)模塊關(guān)系圖；圖5為本發(fā)明裝置中上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊流程圖；圖6為本發(fā)明裝置中上位機(jī)串口通訊模塊流程圖；圖7為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)例中通訊連接單元電路原理圖，(a)為本實(shí)例中電源電路原理圖，(b)為本實(shí)例中控制器TMS320LF2407A及其外圍電路原理圖，(c)為本實(shí)例中RS232通訊接口，(d)為本實(shí)例中CAN總線接口，(e)為本實(shí)例中RS232轉(zhuǎn)換及CAN總線驅(qū)動(dòng)電路原理圖，(f)為本實(shí)例中存儲(chǔ)器電路原理圖；圖8為本實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)中paral數(shù)據(jù)表；圖9為本實(shí)例中串口通訊參數(shù)設(shè)置界面圖；圖10為本實(shí)例中登錄界面圖；圖11為本實(shí)例中主界面圖；圖12為本實(shí)例中歷史數(shù)據(jù)界面圖；圖13為本實(shí)例中5分鐘數(shù)據(jù)界面圖；圖14為本實(shí)例中打印界面圖；圖15為本實(shí)例中打印預(yù)覽界面圖；圖16為本實(shí)例中數(shù)據(jù)曲線界面圖；圖17為本實(shí)例中用戶管理界面圖；圖18為本實(shí)例中報(bào)警界面圖；圖19為本實(shí)例中故障信息界面圖；圖20為本實(shí)例中查看故障數(shù)據(jù)界面圖；圖21為本實(shí)例中運(yùn)行模式選擇界面圖；圖22為本實(shí)例中單元調(diào)試界面圖；圖23為本實(shí)例中局部調(diào)試界面圖；圖24為本實(shí)例中系統(tǒng)參數(shù)修改界面圖。
圖中1——上位機(jī)，2——通訊連接單元，3——燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元，4——控制器，5——CAN總線接口，6——CAN總線收發(fā)器，7——RS232轉(zhuǎn)換電路，8——SCI接口，9——地址口，10——數(shù)據(jù)口，11——電平轉(zhuǎn)換電路，12——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，13——程序存儲(chǔ)器，14——人機(jī)交互界面模塊，15——串口通訊模塊，16——數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊，17——電平轉(zhuǎn)換電路，18——RS232轉(zhuǎn)換電路，19——CAN總線驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例如圖7～圖24所示。
本實(shí)例中通訊連接單元的控制器選用TMS320LF2407A，使用C語(yǔ)言編寫。圖7為本實(shí)例中通訊連接單元電路原理圖，圖7(a)為電源電路圖，電源選用LM3940穩(wěn)壓器將5V電源轉(zhuǎn)換成3.3V電源向控制器供電。圖7(b)為控制器TMS320LF2407A及其外圍電路原理圖，TMS320LF2407A的25、70、26、72管腳分別與圖7(e)中的IC21的5、6管腳、IC19的5、6管腳相連，IC4的2、3、5、6、17、19管腳分別與圖7(f)中IC20的4、5、6、7、2、3管腳相連，IC4的8管腳與IC5的18管腳和IC6的18管腳相連，IC4的20管腳與IC5的41管腳和IC6的41管腳相連，IC4的22管腳與IC5的17管腳和IC6的17管腳相連。圖7(c)為本實(shí)例中RS232通訊接口J2，J2的2、3管腳分別與圖7(e)中IC12的14、13管腳相連。圖7(d)為本實(shí)例中CAN總線接口J1，J1的4、5管腳分別與圖7(e)中IC11的7、6管腳相連。
本實(shí)例中上位機(jī)選用Visual C++6.0為應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)，底層選用SQL SERVER2000數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)對(duì)于一些需要轉(zhuǎn)儲(chǔ)的信息用Excel或Text文件保存，操作系統(tǒng)采用WINDOWSXP，該操作系統(tǒng)中還用到了曲線圖形來(lái)描繪各個(gè)參數(shù)的情況，使用戶操作更簡(jiǎn)易直觀。上位機(jī)包括數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊、串口通訊模塊和人機(jī)交互界面模塊。
本發(fā)明的控制方法，是由上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)通訊連接單元通訊，再經(jīng)過(guò)CAN總線分別傳到燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)的。上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊和串口通訊模塊實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)例中通訊連接單元的通訊過(guò)程如圖4所示，包括以下步驟步驟一、開始；步驟二、CPU初始化；步驟三、SCI初始化；步驟四、CAN初始化；步驟五、判斷外部RAM自檢是否正常，是進(jìn)入步驟六，否則返回步驟五；步驟六、檢測(cè)能否與上位機(jī)通信，是，進(jìn)入步驟七，否則進(jìn)入步驟三；步驟七、判斷其它單元板自檢是否正常，是，進(jìn)入步驟九，否則進(jìn)入步驟八；步驟八、通知上位機(jī)自檢不正常，返回步驟七；步驟九、傳送系統(tǒng)自檢正常命令；步驟十、判斷上位機(jī)是否傳來(lái)信息，是，進(jìn)入步驟十，否則返回步驟九；步驟十一、傳送啟動(dòng)命令；步驟十二、實(shí)時(shí)通信；步驟十三、結(jié)束。
本實(shí)例中數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊保存各種燃機(jī)相關(guān)的參數(shù)，其函數(shù)調(diào)用過(guò)程如圖5(a)所示，包括以下步驟步驟一、開始；
步驟二、主界面定時(shí)函數(shù)；步驟三、判斷是否是時(shí)間事件1，是，進(jìn)入步驟四，否則進(jìn)入步驟五；步驟四、每一秒存數(shù)據(jù)，直接進(jìn)入步驟二；步驟五、判斷是否是時(shí)間事件2，是，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入步驟七；步驟六、每一分鐘存數(shù)據(jù)，直接進(jìn)入步驟二；步驟七、判斷是否是時(shí)間事件3，是，進(jìn)入步驟八，否則進(jìn)入步驟九；步驟八、報(bào)警顯示，直接進(jìn)入步驟二；步驟九、判斷是否是時(shí)間事件4，是，進(jìn)入步驟十，否則進(jìn)入步驟十一；步驟十、取消定時(shí)器4、5顯示直接進(jìn)入步驟二；步驟十一、時(shí)間事件5；步驟十二、判斷記錄個(gè)數(shù)是否＞1000，是，進(jìn)入步驟十三，否則進(jìn)入步驟十四；步驟十三、提示數(shù)據(jù)備份，返回步驟二；步驟十四、存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟十五、結(jié)束。
其中每一秒存數(shù)據(jù)和每一分鐘存數(shù)據(jù)過(guò)程完全一致，如圖5(b)所示，包括以下步驟步驟1.開始；步驟2.取系統(tǒng)時(shí)間；步驟3.記錄個(gè)數(shù)；步驟4.判斷記錄個(gè)數(shù)是否＞300，是，進(jìn)入步驟5，否則進(jìn)入步驟6；步驟5.將數(shù)據(jù)文件存入文本文件；步驟6.將參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟7.返回。
本實(shí)例的數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊中數(shù)據(jù)庫(kù)表的各字段及其含義說(shuō)明如下RealTimeData實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表；HistoryData歷史數(shù)據(jù)表；Time時(shí)間；C_TurbineSpeed燃機(jī)轉(zhuǎn)速；InTem回?zé)崞魅細(xì)膺M(jìn)口溫度；PumpedTem燃料泵后溫度；C_PreAxlOutAirTem前空氣軸承出口溫度；C_PostAxlOutAirTem后空氣軸承出口溫度；C_PostAxlInAirTem后空氣軸承進(jìn)口溫度；C_GGHorQuiver機(jī)組水平振動(dòng)；C_GGVerQuiver機(jī)組垂直振動(dòng)；C_GCoolOilTem發(fā)電機(jī)冷卻回油溫度；C_IGBTCoolOilTemIGBT冷卻油回油溫度；C_GWindingTem發(fā)電機(jī)繞組溫度；C_GRTem機(jī)艙溫度；E_TurbineSpeed燃機(jī)轉(zhuǎn)速；E_RHeaterGInTem回?zé)崞魅細(xì)膺M(jìn)口溫度；E_ComAirOutPress壓氣機(jī)出口空氣壓力；E_ComAirInTem壓氣機(jī)空氣進(jìn)口溫度；AE_RHeaterAirInTem回?zé)峥諝膺M(jìn)口溫度；AE_RHeaterAirOutTem回?zé)峥諝獬隹跍囟?；AE_RHeaterGOutTem回?zé)崛細(xì)獬隹跍囟?；AE_GPumpedPress燃料泵后壓力；PrePumpPress工作噴嘴前壓力；AE_InflowTem進(jìn)水溫度；AE_OutflowTem出水溫度；AE_InflowPress進(jìn)水壓力；AE_OutflowPress出水壓力；AE_InflowFlux出水流量；M_GGOutAV輸出U線電壓；M_GGOutBV輸出V線電壓；M_GGOutCV輸出W線電壓；M_GGOutAI輸出U相電流；M_GGOutBI輸出V相電流；M_GGOutCI輸出W相電流；M_GGOutAlterFre輸出交流頻率；M_GGOutAlterPower輸出交流功率；S_GOutAV發(fā)電機(jī)輸出A線電壓；S_GOutBV發(fā)電機(jī)輸出B線電壓；S_GOutCV發(fā)電機(jī)輸出C線電壓；S_GOutAI發(fā)電機(jī)輸出A相電流；S_GOutBI發(fā)電機(jī)輸出B相電流；S_GOutCI發(fā)電機(jī)輸出C相電流；S_GeneratrixV直流母線電壓；S_GOutAlterFre發(fā)電機(jī)輸出交流電頻率；B_BatterV蓄電池電壓。
para1一級(jí)參數(shù)；para2二級(jí)參數(shù)；para3三級(jí)參數(shù)。
Name參數(shù)名稱；meaning參數(shù)含義；defaultValue參數(shù)默認(rèn)值；lastValue最后修改的值；newValue新值；decnum小數(shù)位。
TroubleData故障信息表。
TroubleID故障ID號(hào)；troubleName故障名稱；time時(shí)間。
Users用戶信息表。
Username用戶名；PWD口令；user_type用戶類型。
本實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)中paral數(shù)據(jù)表如圖8所示。
串口通訊模塊實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改、報(bào)警信息與故障查看、運(yùn)行等功能，其調(diào)用過(guò)程如圖6所示，包括以下步驟步驟一、開始；步驟二、串行通訊函數(shù)；步驟三、判斷接收緩沖區(qū)內(nèi)是否有字符，是，進(jìn)入步驟四，否則進(jìn)入步驟二十八；步驟四、更新主界面中顯示數(shù)據(jù)的編輯框；步驟五、判斷幀標(biāo)志位是否為0，是，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入步驟十六；步驟六、判斷緩沖區(qū)字符串長(zhǎng)度是否＜6，是，進(jìn)入步驟二十九，否則進(jìn)入步驟七；步驟七、判斷緩存中第一個(gè)元素是否是AA，是，進(jìn)入步驟八，否則進(jìn)入步驟二十九；步驟八、緩存中下一個(gè)元素是否是AA，是，進(jìn)入步驟九，否則進(jìn)入步驟二十九；步驟九、判斷是否是數(shù)據(jù)幀，是，進(jìn)入步驟十，否則進(jìn)入步驟十一；步驟十、確定幀長(zhǎng)度、類型，幀標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十一、判斷是否是命令幀，是，進(jìn)入步驟十二，否則進(jìn)入步驟十三；步驟十二、確定幀長(zhǎng)度、類型，標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十三、判斷是否是故障幀，是，進(jìn)入步驟十四，否則進(jìn)入步驟十五；步驟十四、確定幀長(zhǎng)度、類型，標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十五、幀標(biāo)志位(Flag)為0；步驟十六、判斷緩沖區(qū)字符串長(zhǎng)度是否小于幀長(zhǎng)度，是，進(jìn)入步驟二十九，否則進(jìn)入步驟十七；步驟十七、從緩沖區(qū)讀取一幀，保存到數(shù)據(jù)組中rxdata中；
步驟十八、判斷是否是數(shù)據(jù)幀，是，進(jìn)入步驟十九，否則進(jìn)入步驟二十一；步驟十九、確定是哪組數(shù)據(jù)類型；步驟二十、相應(yīng)處理，直接進(jìn)入步驟二十八；步驟二十一、判斷是否是命令幀，是，進(jìn)入步驟二十二，否則進(jìn)入步驟二十三；步驟二十二、確定命令幀的控制類型；步驟二十三、相應(yīng)處理，直接進(jìn)入步驟二十八；步驟二十四、判斷是否是故障幀，是，進(jìn)入步驟二十五，否則進(jìn)入步驟二十八；步驟二十五、確定是哪組故障；步驟二十六、相應(yīng)處理；步驟二十七、故障信息提示；步驟二十八、更新主界面中顯示數(shù)據(jù)的編輯框；步驟二十九、結(jié)束。
本實(shí)例中串口通訊協(xié)議格式如下表，該通訊協(xié)議中整數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置寫0且數(shù)據(jù)由低位到高位傳輸。

上位機(jī)與通訊連接單元通過(guò)串口進(jìn)行通訊，運(yùn)行前要進(jìn)行通訊連接設(shè)置，本實(shí)例中選用COM1口，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，波特率19200b/s，如圖9所示。
串口通常計(jì)算機(jī)可以有1～2個(gè)串口，稱作COM1，COM2，注意上下位機(jī)要選擇同一的串口；這里配置了COM1、COM2、COM3、COM4.
波特率每秒種傳送的位數(shù)，范圍從300bps～115200bps。
校驗(yàn)位校驗(yàn)位是為了驗(yàn)證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否被正確接收，有如下五個(gè)選項(xiàng)N--無(wú)校驗(yàn)位，傳輸過(guò)程中可以不用校驗(yàn)位。
O--奇校驗(yàn)。如果是采用奇校驗(yàn)，在傳送每一幀的時(shí)候另外附加一位作為校驗(yàn)位。當(dāng)實(shí)際數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)的時(shí)候，這個(gè)校驗(yàn)位就是“1”，否則，這個(gè)校驗(yàn)位就是“0”，這樣就可以保證傳送的數(shù)據(jù)滿足奇校驗(yàn)的要求。在接收方收到數(shù)據(jù)時(shí)，將按照奇校驗(yàn)的要求檢測(cè)數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)，如果為奇數(shù)，表示傳送正確，反之，表示傳送錯(cuò)誤。
E--偶校驗(yàn)。偶校驗(yàn)的過(guò)程和奇校驗(yàn)一樣，只不過(guò)是檢測(cè)數(shù)據(jù)中的“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。
M--始終為1。校驗(yàn)位始終為1，如果在傳輸?shù)倪^(guò)程中校驗(yàn)位發(fā)生了變化，這就提示出現(xiàn)了某類錯(cuò)誤。
S--始終為0。校驗(yàn)位始終為0，如果在傳輸?shù)倪^(guò)程中校驗(yàn)位發(fā)生了變化，這就提示出現(xiàn)了某類錯(cuò)誤。
數(shù)據(jù)位可以設(shè)置每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)。數(shù)據(jù)位根據(jù)串行通信協(xié)議，允許傳輸?shù)淖址L(zhǎng)度可以為5、6、7或8位。通常數(shù)據(jù)位為7位或8位。
停止位選擇停止位的位數(shù)，有1位，1.5位，2位。停止位，為邏輯1，總在每一幀的末尾，可以是1位、1.5位或者2位。最常用的是1位，超過(guò)1位的停止位通常出現(xiàn)在這樣的場(chǎng)合在處理下一個(gè)即將發(fā)送來(lái)的字符之前接收設(shè)備要求附加時(shí)間。
本實(shí)例中上位機(jī)的人機(jī)交互界面模塊顯示登錄界面、主界面、組態(tài)圖界面、歷史數(shù)據(jù)界面、5分鐘數(shù)據(jù)界面、用戶管理界面、報(bào)警界面、運(yùn)行界面和參數(shù)修改界面，其中運(yùn)行界面包括單元調(diào)試界面、局部調(diào)試界面和自動(dòng)運(yùn)行界面，歷史數(shù)據(jù)界面和5分鐘數(shù)據(jù)界面包括數(shù)據(jù)界面和打印界面。
圖10所示為本實(shí)例中登陸界面圖，為了安全保密起見(jiàn)，登錄此系統(tǒng)需要進(jìn)行身份驗(yàn)證，用戶分為三個(gè)級(jí)別，分別具有不同的權(quán)限，例如用戶名302、密碼302(一級(jí)用戶)，用戶名mend、密碼mend(二級(jí)用戶)，用戶名operator、密碼pwd(三級(jí)用戶)。
本實(shí)例的主界面采用Windows風(fēng)格，提供全中文操作界面，如圖11所示。其它界面有支持顯示曲線、工況圖等用戶定義的各種畫面，表現(xiàn)形式靈活多樣。
點(diǎn)擊主界面菜單條上的“歷史數(shù)據(jù)”，彈出歷史數(shù)據(jù)窗體，如圖12所示。
點(diǎn)擊主界面菜單條上的“5分鐘數(shù)據(jù)”，彈出5分鐘數(shù)據(jù)窗體，如圖13所示，可以拉動(dòng)水平以及垂直滾動(dòng)條，看到所有的數(shù)據(jù)；按“自定義查找”鍵，用戶可以根據(jù)需要選擇不同的字段和時(shí)間段進(jìn)行數(shù)據(jù)的查看。
在歷史數(shù)據(jù)界面和5分鐘數(shù)據(jù)界面中按打印報(bào)表鍵，彈出打印界面，如圖14所示。圖15為打印預(yù)覽界面。
在歷史數(shù)據(jù)界面和5分鐘數(shù)據(jù)界面中按數(shù)據(jù)曲線鍵，可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)圖，其界面如圖16所示。在該界面左側(cè)的列表中分為六組1.中央控制單元；2.燃機(jī)控制單元；3.輔助燃機(jī)控制單元；4.主逆變控制單元；5.軟啟動(dòng)控制單元；6.電池控制單元。
用戶管理界面如圖17所示。
圖18所示為報(bào)警顯示界面。圖19所示為故障信息界面，可以存儲(chǔ)報(bào)警信息，并可以查詢報(bào)警出現(xiàn)時(shí)10秒內(nèi)的故障數(shù)據(jù)，將其完整信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可以查看故障數(shù)據(jù)功能能夠顯示故障名稱、故障發(fā)生時(shí)間等歷史故障信息。當(dāng)用戶想查看故障發(fā)生時(shí)的各個(gè)數(shù)據(jù)信息，如前空氣軸承出口溫度等數(shù)據(jù)可以先選擇故障信息表中的一條信息，然后點(diǎn)擊查看故障數(shù)據(jù)按鈕，進(jìn)入故障發(fā)生時(shí)的具體信息，如圖20所示。
圖21為運(yùn)行界面，通過(guò)點(diǎn)擊主界面“運(yùn)行”按鈕進(jìn)入運(yùn)行界面分，此界面分為“單元調(diào)試”“局部調(diào)試”“自動(dòng)運(yùn)行”三部分。
圖22為單元調(diào)試界面圖。單元調(diào)試界面中開關(guān)量通道實(shí)驗(yàn)界面分十二組設(shè)置單元1、放火電磁閥(CCU)；2、防空閥電磁線圈(CCU)；3、截止閥5電磁線圈(CCU)；4、點(diǎn)火線圈(ECU)；5、冷卻燃料泵(小接觸器2)(MCU)；6、截止閥電磁線圈(CCU)；7、截止閥4電磁線圈(CCU)；8、放氣活門電磁線圈(ECU)；9、支流斬波電抗器短接(小接觸器1)(CCU)；10、客戶供電開關(guān)(大接觸器)(MCU)；11、回?zé)崞?號(hào)閥門開度信號(hào)(AECU)；12、回?zé)崞?號(hào)閥門開度信號(hào)(AECU)。其中前十組通過(guò)點(diǎn)擊“開”、“關(guān)”按鍵對(duì)每個(gè)開關(guān)量進(jìn)行設(shè)置；11和12是對(duì)回?zé)崞鏖y門1和2開度信號(hào)進(jìn)行設(shè)置，開度從0到100％。模擬量通道實(shí)驗(yàn)在模擬量通道實(shí)驗(yàn)一組中共有8項(xiàng)a、pt100溫度傳感器實(shí)驗(yàn)；b、熱電偶溫度傳感器實(shí)驗(yàn)；c、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)；d、垂直震動(dòng)水平震動(dòng)實(shí)驗(yàn)；e、各電量傳感器通道實(shí)驗(yàn)；f、調(diào)節(jié)閥控制電流輸出實(shí)驗(yàn)(上位機(jī)下傳)；g、調(diào)節(jié)閥控制電流輸出實(shí)驗(yàn)(下位機(jī)上傳)；h、轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)；選擇需要調(diào)試的內(nèi)容，進(jìn)入相應(yīng)的調(diào)試界面，每個(gè)界面中又分別有若干個(gè)不同的物理量選項(xiàng)。
圖23為局部調(diào)試界面，局部調(diào)試是對(duì)10個(gè)輸出開關(guān)量的情況，以及母線電壓、軟啟動(dòng)交流電壓、U線電流、V線電流、回?zé)崞魅細(xì)獬隹跍囟?、U相逆變電壓、V相逆變電壓、燃機(jī)轉(zhuǎn)速、T4*、前空氣軸承出口空氣溫度、后空氣軸承出口空氣溫度、后空氣軸承進(jìn)口空氣溫度W相逆變電壓和電池電壓進(jìn)行調(diào)試。操作包括“啟動(dòng)”，“降速”，“手動(dòng)停機(jī)”。
圖24為系統(tǒng)參數(shù)修改界面，參數(shù)修改給用戶提供了對(duì)燃機(jī)各個(gè)參數(shù)修改的界面，它是與通訊連接單元和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的接口，根據(jù)實(shí)際要求將參數(shù)分為三個(gè)等級(jí)，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)。其中一級(jí)參數(shù)是為設(shè)計(jì)人員使用的，二級(jí)參數(shù)是維護(hù)人員使用的，三級(jí)參數(shù)是操作人員使用的。
權(quán)利要求
1.一種微型燃汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置，包括通訊連接單元與上位機(jī)兩部分，其特征在于燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元的數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線分別傳到通訊連接單元，通訊連接單元再經(jīng)過(guò)RS232轉(zhuǎn)換電路傳到上位機(jī)，通訊連接單元包括控制器、電平轉(zhuǎn)換電路、RS232轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收發(fā)器、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中控制器的SCI接口和CAN總線接口分別與RS232轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收發(fā)器相連，地址接口和數(shù)據(jù)口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微型燃汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置的控制方法，是由上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)通訊連接單元通訊，再經(jīng)過(guò)CAN總線分別傳到燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特征在于所述的通訊連接單元通訊過(guò)程包括以下步驟步驟一、開始；步驟二、CPU初始化；步驟三、SCI初始化；步驟四、CAN初始化；步驟五、判斷外部RAM自檢是否正常，是進(jìn)入步驟六，否則返回步驟五；步驟六、檢測(cè)能否與上位機(jī)通信，是，進(jìn)入步驟七，否則進(jìn)入步驟三；步驟七、判斷其它單元板自檢是否正常，是，進(jìn)入步驟九，否則進(jìn)入步驟八；步驟八、通知上位機(jī)自檢不正常，返回步驟七；步驟九、傳送系統(tǒng)自檢正常命令；步驟十、判斷上位機(jī)是否傳來(lái)信息，是，進(jìn)入步驟十，否則返回步驟九；步驟十一、傳送啟動(dòng)命令；步驟十二、實(shí)時(shí)通信；步驟十三、結(jié)束；所述的上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊和串口通訊模塊實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型燃汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置的控制方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊，其調(diào)用過(guò)程包括以下步驟步驟一、開始；步驟二、主界面定時(shí)函數(shù)；步驟三、判斷是否是時(shí)間事件1，是，進(jìn)入步驟四，否則進(jìn)入步驟五；步驟四、每一秒存數(shù)據(jù)，直接進(jìn)入步驟二；步驟五、判斷是否是時(shí)間事件2，是，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入步驟七；步驟六、每一分鐘存數(shù)據(jù)，直接進(jìn)入步驟二；步驟七、判斷是否是時(shí)間事件3，是，進(jìn)入步驟八，否則進(jìn)入步驟九；步驟八、報(bào)警顯示，直接進(jìn)入步驟二；步驟九、判斷是否是時(shí)間事件4，是，進(jìn)入步驟十，否則進(jìn)入步驟十一；步驟十、取消定時(shí)器4、5顯示直接進(jìn)入步驟二；步驟十一、時(shí)間事件5；步驟十二、判斷記錄個(gè)數(shù)是否＞1000，是，進(jìn)入步驟十三，否則進(jìn)入步驟十四；步驟十三、提示數(shù)據(jù)備份，返回步驟二；步驟十四、存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟十五、結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微型燃汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置的控制方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊調(diào)用過(guò)程的步驟四中每一秒存數(shù)據(jù)和步驟六中每一分鐘存數(shù)據(jù)的過(guò)程完全一致，包括以下步驟步驟1 開始；步驟2 取系統(tǒng)時(shí)間；步驟3 記錄個(gè)數(shù)；步驟4 判斷記錄個(gè)數(shù)是否＞300，是，進(jìn)入步驟5，否則進(jìn)入步驟6；步驟5 將數(shù)據(jù)文件存入文本文件；步驟6 將參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟7 返回。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型燃汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置的控制方法，其特征在于所述的串口通訊模塊，其調(diào)用過(guò)程包括以下步驟步驟一、開始；步驟二、串行通訊函數(shù)；步驟三、判斷接收緩沖區(qū)內(nèi)是否有字符，是，進(jìn)入步驟四，否則進(jìn)入步驟二十八；步驟四、更新主界面中顯示數(shù)據(jù)的編輯框；步驟五、判斷幀標(biāo)志位是否為0，是，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入步驟十六；步驟六、判斷緩沖區(qū)字符串長(zhǎng)度是否＜6，是，進(jìn)入步驟二十九，否則進(jìn)入步驟七；步驟七、判斷緩存中第一個(gè)元素是否是AA，是，進(jìn)入步驟八，否則進(jìn)入步驟二十九；步驟八、緩存中下一個(gè)元素是否是AA，是，進(jìn)入步驟九，否則進(jìn)入步驟二十九；步驟九、判斷是否是數(shù)據(jù)幀，是，進(jìn)入步驟十，否則進(jìn)入步驟十一；步驟十、確定幀長(zhǎng)度、類型，幀標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十一、判斷是否是命令幀，是，進(jìn)入步驟十二，否則進(jìn)入步驟十三；步驟十二、確定幀長(zhǎng)度、類型，標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十三、判斷是否是故障幀，是，進(jìn)入步驟十四，否則進(jìn)入步驟十五；步驟十四、確定幀長(zhǎng)度、類型，標(biāo)志位為1，直接進(jìn)入步驟十六；步驟十五、幀標(biāo)志位(Flag)為0；步驟十六、判斷緩沖區(qū)字符串長(zhǎng)度是否小于幀長(zhǎng)度，是，進(jìn)入步驟二十九，否則進(jìn)入步驟十七；步驟十七、從緩沖區(qū)讀取一幀，保存到數(shù)據(jù)組中rxdata中；步驟十八、判斷是否是數(shù)據(jù)幀，是，進(jìn)入步驟十九，否則進(jìn)入步驟二十一；步驟十九、確定是哪組數(shù)據(jù)類型；步驟二十、相應(yīng)處理，直接進(jìn)入步驟二十八；步驟二十一、判斷是否是命令幀，是，進(jìn)入步驟二十二，否則進(jìn)入步驟二十三；步驟二十二、確定命令幀的控制類型；步驟二十三、相應(yīng)處理，直接進(jìn)入步驟二十八；步驟二十四、判斷是否是故障幀，是，進(jìn)入步驟二十五，否則進(jìn)入步驟二十八；步驟二十五、確定是哪組故障；步驟二十六、相應(yīng)處理；步驟二十七、故障信息提示；步驟二十八、更新主界面中顯示數(shù)據(jù)的編輯框；步驟二十九、結(jié)束。
全文摘要
一種微型燃汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制裝置及方法，屬于信息技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明裝置包括通訊連接單元與上位機(jī)兩部分，通訊連接單元與上位機(jī)相連接，通訊連接單元通過(guò)CAN總線與燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元相連。上位機(jī)對(duì)燃機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行控制是由上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)通訊連接單元通訊，再經(jīng)過(guò)CAN總線分別傳到燃機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元。其中上位機(jī)發(fā)送命令幀及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊和串口通訊模塊實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明采集監(jiān)視控制具有實(shí)時(shí)性；具有良好的用戶接口，可根據(jù)用戶需要拓展與修改軟件。
文檔編號(hào)F02C9/00GK1924746SQ200610047889
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者張化光, 李愛(ài)平, 閆士杰, 邊春元, 陳宏志, 劉秀翀 申請(qǐng)人:東北大學(xué)