基于现场总线的风电场监控系统设计.pdf

设计应用 基于现场总线的风电场监控系统设计 西安铁路职业技术学院电气工程系 王 丹 在分析我国风电场微机监控系统存在的问题和CAN(Controller Area Network，控制器局域网）总线技术的主要特点和优势的基础上，建立了一种基于CAN总线的 【摘要】 监控系统模型，该系统以CAN总线作为风电场监控系统的数据传输载体，对风电场运行过程中的各种信息指标进行实时监测，并详细阐述了CAN总线监控系统的硬件和 软件的设计方法。 CAN总线；风力发电；监测系统 【关键词】 1.引言 (4)信息有优先级别之分，采用非破坏性总线 合工业环境的要求具有很高的可靠性。 对绿色可再生能源的开发和利用，特别是 仲裁，当总线上有两个节点同时向网络上输送 为保证中央监控系统可靠性，可使用两 对风能的开发利用，已经受到全人类的普遍关 信息时，优先级低的节点主动停止数据发送， 台装有CAN总线接口卡的高性能的商用PC构成 注[1]。随着我国风电产业的飞速发展，如何保 而优先级高的节点继续发送；(5)强有力的错 上位机组，其中一台作为主机，另一台作为从 证风力发电机组安全运行，高效的利用风力资 误控制及错误重发功能，采用CRC校检方式， 机，主机故障时从机启用。 源已经成为非常重要的一个课题摆在了我们面 每帧信息中不可检错概率少于3×10-5；(6)最 远程监控系统的硬件配置则根据经济条件 前。 大通信速率为1Mb/s，直接通信距离最远可达 以及个人喜好进行选择，但应具备最基本的通 风电场监控系统是保证风电机组稳定运 10km，没有物理层规定，在实际应用中可采用 信以及显示等功能。 行的关键技术之一，我国已经把风电场微机监 单线制、双线制、同轴电缆、双绞线和光缆、 CAN通信适配卡是整个系统的关键部件， 控系统列为国产化的突破口。目前，大型风电 微波等传输介质[3]。 它主要由微控制器、CAN总线收发接口和CAN通 场监控系统在我国还处在研制、开发阶段，试 综上所述，CAN现场总线网络具有多主、 信控制器三部分，配上锁存器、复位电路、 验的样品可靠性、功能等方面还不能满足大型 实时、高可靠性、低成本等优点，特别适用于 EPROM、双口RAM等辅助电路和元器件组成。对 机组安全稳定运行的要求。从国外引进的大型 在条件十分恶劣的工业现场进行实时数据传 于微控制器、CAN收发接口和CAN通信控制器可 风电厂监控系统技术比较完善，但价格十分昂 输，是大型风电场现场总线类型的理想选择。 以分别采用8051、82C250芯片和SJA1000。CAN 贵。如果机组数量太大，上、下位机之间距离 4.风电场监控系统的总体结构设计 卡接口原理图如图2所示[3]。 超过几十公里时，这些从国外引进的监控系统 基于上面所述风电场对监控系统的要求以 CAN通信适配卡插在上位机和工控机的扩 在通讯方面也出现各种各样的问题，有待进一 及CAN总线的优点，下面采用了CAN现场总线设 展槽上，负责将上位机和CAN总线上的数据传 步解决。CAN总线技术在国内外许多工业监控 计了由多台风力发电机组成大型风电场的监控 输点联系起来。当上位机发出信号时，通知 系统中得到广泛运用，效果十分理想，把这项 系统，总体结构框图如图1所示。 CAN通信适配卡，CAN通信适配卡根据命令来完 新技术应用在大型风电厂监控系统中是一种新 风电场监控系统负责管理每台风电机组的 成数据写入、标志位的置位等工作。反之，上 的探索。 运行数据、状态、保护装置动作情况、故障类 位机也可以通过适配卡来接收数据采集点的数 2.风电场对监控系统的要求 型等。为了实现上述功能，风电厂监控系统由 据，并将数据存放在适配卡上的双口RAM中， (1)下位机能独立运行，完成本机组安全 就地监控系统、中央监控系统、远程监控制系 上