本發(fā)明涉及一種基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集方法，屬于工業(yè)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集主要有以下幾種方式：

1.通過風(fēng)場(chǎng)SCADA系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)采集方式的頻率較慢，一般為秒級(jí)，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制程序的執(zhí)行周期一般為10毫秒級(jí)，所以這種數(shù)據(jù)采集方式會(huì)遺漏大量有效數(shù)據(jù)。

2.通過專用數(shù)據(jù)采集機(jī)。專用數(shù)據(jù)采集機(jī)的通訊方式一般為：物理層采用RJ45接頭的網(wǎng)線；數(shù)據(jù)鏈路層中的介質(zhì)訪問控制子層采用CSMA/CD(帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù))協(xié)議；傳輸層采用TCP協(xié)議。因?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中接入的設(shè)備數(shù)量多、種類多，網(wǎng)絡(luò)存在延遲、抖動(dòng)、負(fù)載不均衡等問題，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，又因?yàn)門CP協(xié)議本身不具備實(shí)時(shí)性，TCP協(xié)議的丟包重傳等可靠性保證機(jī)制，在執(zhí)行過程中會(huì)占用大量的資源，所以這種數(shù)據(jù)采集方式很難保證實(shí)時(shí)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和采集方法，以解決上述問題。

本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括：風(fēng)機(jī)控制器，將需要采集的數(shù)據(jù)通過TCP協(xié)議發(fā)送給協(xié)議轉(zhuǎn)換器；協(xié)議轉(zhuǎn)換器，與風(fēng)機(jī)控制器相連接，將風(fēng)機(jī)控制器的TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，然后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器，將采集到的數(shù)據(jù)以一定的時(shí)間間隔保存成文件；數(shù)據(jù)服務(wù)器，從數(shù)據(jù)采集器中獲得數(shù)據(jù)文件；數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)器獲得的數(shù)據(jù)文件。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：其中，風(fēng)機(jī)控制器具有以太網(wǎng)接口，支持TCP協(xié)議。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：其中，風(fēng)機(jī)控制器與協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過網(wǎng)線直接連接。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：其中，每個(gè)風(fēng)機(jī)控制器連接一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：其中，風(fēng)機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)的周期不低于風(fēng)機(jī)控制程序的執(zhí)行周期。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：其中，實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議采用POWERLINK協(xié)議。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：其中，數(shù)據(jù)采集器作為POWERLINK通信的主站，協(xié)議轉(zhuǎn)換器作為POWERLINK通信的從站，每個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器具有唯一的POWERLINK從站節(jié)點(diǎn)號(hào)。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：若數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)服務(wù)器的通信中斷，數(shù)據(jù)采集器緩存通信中斷期間的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還提供利用上述的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：風(fēng)機(jī)控制器將需要采集的數(shù)據(jù)通過TCP協(xié)議發(fā)送給協(xié)議轉(zhuǎn)換器；

步驟二：協(xié)議轉(zhuǎn)換器將TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)給數(shù)據(jù)采集器；

步驟三：數(shù)據(jù)采集器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)以一定的時(shí)間間隔保存成文件，數(shù)據(jù)采集器作為POWERLINK通信的主站，數(shù)據(jù)采集器配置協(xié)議轉(zhuǎn)換器的IP地址和TCP端口號(hào)；

步驟四：數(shù)據(jù)服務(wù)器通過FTP協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器中獲得數(shù)據(jù)文件，解析處理后，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

進(jìn)一步，本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集的方法，還可以具有這樣的特征：其中，當(dāng)數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信中斷，數(shù)據(jù)采集器會(huì)緩存網(wǎng)絡(luò)中斷期間的所有數(shù)據(jù)。

發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和采集方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

實(shí)時(shí)性好，穩(wěn)定性好。由于采用了POWERLINK協(xié)議的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，協(xié)議轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)采集器之間通信的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性能夠得到保證。數(shù)據(jù)采集更加高效。

附圖說明

圖1是基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括：風(fēng)機(jī)控制器11，協(xié)議轉(zhuǎn)換器12，數(shù)據(jù)采集器13，數(shù)據(jù)服務(wù)器14，數(shù)據(jù)庫(kù)15。

風(fēng)機(jī)控制器11，將需要采集的數(shù)據(jù)通過TCP協(xié)議發(fā)送給協(xié)議轉(zhuǎn)換器。風(fēng)機(jī)控制器11為工業(yè)PLC。風(fēng)機(jī)控制器11具有以太網(wǎng)接口，支持TCP協(xié)議。風(fēng)機(jī)控制器11與協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過網(wǎng)線直接連接，每個(gè)風(fēng)機(jī)控制器11連接一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器12。風(fēng)機(jī)控制器11發(fā)送數(shù)據(jù)的周期不低于風(fēng)機(jī)控制程序的執(zhí)行周期。

協(xié)議轉(zhuǎn)換器12，與風(fēng)機(jī)控制器11相連接，將風(fēng)機(jī)控制器11的TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，然后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集器13。實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議采用POWERLINK協(xié)議。POWERLINK協(xié)議通過消除CSMA/CD過程，采用輪詢方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。協(xié)議轉(zhuǎn)換器12與風(fēng)機(jī)控制器11通過TCP協(xié)議進(jìn)行通信。為了保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，風(fēng)機(jī)控制器11中的TCP通信程序應(yīng)該運(yùn)行得盡可能快。例如，風(fēng)機(jī)控制器11中的風(fēng)機(jī)控制程序的執(zhí)行周期為10毫秒，則TCP通信程序的執(zhí)行周期不能低于10毫秒。

數(shù)據(jù)采集器13，將采集到的數(shù)據(jù)以一定的時(shí)間間隔保存成文件。數(shù)據(jù)采集器13與協(xié)議轉(zhuǎn)換器12通過POWERLINK線連接，組成POWERLINK實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。此處的POWERLINK實(shí)時(shí)以太網(wǎng)屬于邏輯結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中，物理層可以使用光電轉(zhuǎn)換器，通過光纖組網(wǎng)，進(jìn)行長(zhǎng)距離通信。

數(shù)據(jù)采集器13提供FTP Server服務(wù)，數(shù)據(jù)服務(wù)器14可以通過FTP協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器13上獲得數(shù)據(jù)文件。

數(shù)據(jù)服務(wù)器14，從數(shù)據(jù)采集器13中獲得數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)服務(wù)器14與數(shù)據(jù)采集器13通過網(wǎng)線連接。數(shù)據(jù)服務(wù)器14通過FTP協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器13中獲得數(shù)據(jù)文件，解析處理后，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)15。數(shù)據(jù)服務(wù)器14以一定時(shí)間間隔通過FTP協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器13上獲得數(shù)據(jù)文件，時(shí)間間隔可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，比如1分鐘。

數(shù)據(jù)庫(kù)15，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)器14獲得的數(shù)據(jù)文件。

數(shù)據(jù)采集器13作為POWERLINK通信的主站，協(xié)議轉(zhuǎn)換器12作為POWERLINK通信的從站，每個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器具有唯一的POWERLINK從站節(jié)點(diǎn)號(hào)。數(shù)據(jù)采集器13可以配置協(xié)議轉(zhuǎn)換器12的參數(shù)，如IP地址、TCP端口號(hào)等。協(xié)議轉(zhuǎn)換器12有撥碼開關(guān)，用于設(shè)置POWERLINK從站的站點(diǎn)號(hào)。由于協(xié)議轉(zhuǎn)換器12和風(fēng)機(jī)控制器11是一一對(duì)應(yīng)的，所以協(xié)議轉(zhuǎn)換器12的站點(diǎn)號(hào)可以作為風(fēng)機(jī)控制器11的唯一標(biāo)識(shí)符。

數(shù)據(jù)采集器13具有數(shù)據(jù)緩存機(jī)制，若數(shù)據(jù)采集器13與數(shù)據(jù)服務(wù)器14的通信中斷，數(shù)據(jù)采集器13緩存通信中斷期間的所有數(shù)據(jù)。緩存數(shù)據(jù)的時(shí)間可以配置，超過配置的時(shí)間，按照先入先出的原則，刪除生成時(shí)間最早的文件。網(wǎng)絡(luò)通信恢復(fù)后，緩存的數(shù)據(jù)文件會(huì)按照生成時(shí)間順序依次上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器14。

如圖2所示，采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法包括如下步驟：

步驟S1：風(fēng)機(jī)控制器將需要采集的數(shù)據(jù)通過TCP協(xié)議發(fā)送給協(xié)議轉(zhuǎn)換器；

步驟S2：協(xié)議轉(zhuǎn)換器將TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)給數(shù)據(jù)采集器；

步驟S3：數(shù)據(jù)采集器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)以一定的時(shí)間間隔保存成文件，數(shù)據(jù)采集器作為POWERLINK通信的主站，數(shù)據(jù)采集器配置協(xié)議轉(zhuǎn)換器的IP地址和TCP端口號(hào)；

步驟S4：數(shù)據(jù)服務(wù)器通過FTP協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器中獲得數(shù)據(jù)文件，解析處理后，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

在步驟S3中，若數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信中斷，數(shù)據(jù)采集器會(huì)緩存網(wǎng)絡(luò)中斷期間的所有數(shù)據(jù)。