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

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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***和采集方法，基于实时以太网的风力发电机数据采集***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***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***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***，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***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***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***，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***，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***，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***，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***，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***，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***，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***，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***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***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***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***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***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***，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***，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***，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***，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***，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***，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***，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***，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***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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