基于網(wǎng)絡(luò)化水輪機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種水輪機(jī)組設(shè)備，尤其設(shè)及一種基于網(wǎng)絡(luò)化水輪機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測的節(jié) 點(diǎn)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國水能資源是當(dāng)前具備規(guī)模開發(fā)條件的第二大能源、第一大可再生能源，2011 年中央"一號(hào)文件"第四條第4點(diǎn)把合理開發(fā)水能資源，作為全面快速水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重 要目標(biāo)之一，因此水能開發(fā)是未來15年我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。對(duì)此作出研究是確保我 國電力健康發(fā)展和國家能源環(huán)境安全的需要，也是電力投資者實(shí)現(xiàn)企業(yè)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值和 諧共贏的需要。
[0003] 水輪機(jī)組是水電生產(chǎn)過程的核屯、設(shè)備，水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行健康狀況不僅關(guān)系到 水電廠的安全還直接關(guān)系到水電廠能否向電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)地提供可靠的電力。因此需要實(shí) 時(shí)監(jiān)測水輪機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)上報(bào)不在規(guī)定值內(nèi)的參數(shù)，向工作人員反映當(dāng)前狀況，減 少水輪機(jī)組因故障，而帶來的設(shè)備損失，資源損失W及經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于網(wǎng)絡(luò)化水輪機(jī)組狀態(tài)監(jiān) 測的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。
[0005] 本發(fā)明通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：
[0006] 本發(fā)明包括現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測站、交換機(jī)、操作員站、工程師站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服 務(wù)器和防火墻，一個(gè)水輪機(jī)組上設(shè)置多個(gè)所述現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)，安裝于一個(gè)水輪機(jī)組上的多個(gè)所 述現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)與一個(gè)監(jiān)測站連接，多個(gè)監(jiān)測站通過所述交換機(jī)與所述工程師站、所述數(shù)據(jù)庫 服務(wù)器、所述Web服務(wù)器和所述防火墻連接。
[0007] 進(jìn)一步，所述現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)由ATmega8515單片機(jī)、CY62256存儲(chǔ)器、SN7化S373N鎖存器、 MAX485傳輸模塊、TLC2543的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和AD586JN的忍片組成。
[000引本發(fā)明的有益效果在于：
[0009] 本發(fā)明是一種基于網(wǎng)絡(luò)化水輪機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā) 明不但提供了設(shè)備運(yùn)行時(shí)明確的參數(shù)，還在設(shè)備故障時(shí)及時(shí)告警，節(jié)約尋找故障設(shè)備的時(shí) 間，延長了設(shè)備的使用壽命，降低損失，對(duì)水輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)有重大的意義。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0011] 圖2是本發(fā)明的現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)電路原理圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明的現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)流程圖；
[0013] 圖4是本發(fā)明的串行通信流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[001引如圖1所示:本發(fā)明包括現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測站、交換機(jī)、操作員站、工程師站、數(shù)據(jù)庫服 務(wù)器、Web服務(wù)器和防火墻，一個(gè)水輪機(jī)組上設(shè)置多個(gè)所述現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)，安裝于一個(gè)水輪機(jī)組 上的多個(gè)所述現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)與一個(gè)監(jiān)測站連接，多個(gè)監(jiān)測站通過所述交換機(jī)與所述工程師站、 所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、所述Web服務(wù)器和所述防火墻連接。該方案由過程層、監(jiān)測層和站控層 組成，采用了 RS-485總線和W太網(wǎng)傳輸方式。網(wǎng)絡(luò)化水輪機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所 示，下位機(jī)有若干水輪機(jī)組和現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)組成；上位機(jī)有站控層和檢測層組成。在過程層中， 為了提高傳輸數(shù)據(jù)的速度和實(shí)時(shí)性，RS-485總線根據(jù)水輪機(jī)組的數(shù)量進(jìn)行分段，一個(gè)網(wǎng)段 控制一臺(tái)水輪機(jī)組，由數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)從各水輪機(jī)組采集水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù)，通過 MAX485收發(fā)器和RS-485總線傳送到監(jiān)測站PC上，一臺(tái)PC對(duì)應(yīng)一臺(tái)水輪機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān) 巧。；同時(shí)保存在數(shù)據(jù)庫指定的位置，規(guī)定時(shí)間內(nèi)不會(huì)刪除;實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測。監(jiān)測站的各PC 機(jī)通過交換機(jī)將所有水輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)的參數(shù)和狀態(tài)發(fā)送給站控層的各個(gè)PC機(jī)和服務(wù)器，由 于Web服務(wù)器能向外傳輸信息，由此通過Internet將所采集的水輪機(jī)組信息發(fā)送給其他服 務(wù)器和PC機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0016] 如圖2所示:所述現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)由ATmega8515單片機(jī)、CY62256存儲(chǔ)器、SN7化S373N鎖存 器、MAX485傳輸模塊、TLC2543的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和AD586JN的忍片組成?，F(xiàn)場節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)采集 和傳輸水輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)各個(gè)參數(shù)，包括機(jī)組轉(zhuǎn)速監(jiān)測、水輪機(jī)各累的控制液位監(jiān)測、水輪發(fā) 電機(jī)各部溫度監(jiān)測，發(fā)電機(jī)各油位及水位監(jiān)測，軸向振動(dòng)及擺度監(jiān)測、電氣量監(jiān)測、壓力監(jiān) 測等。所采集的信號(hào)包括模擬量輸入、開關(guān)量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸出。節(jié)點(diǎn)把采集的 數(shù)據(jù)信息經(jīng)RS-485總線傳送到監(jiān)控站的PC機(jī)上。
[0017] 現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)WA化ega8515單片機(jī)為核屯、，W下是單片機(jī)的I/O口線的分配：
[001引 1)端口 PA的PA. 0-PA. 7作為地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線與鎖存器SN7化S373N的1D-8D相連， 同時(shí)通過總線將數(shù)據(jù)傳送至存儲(chǔ)器CY62256的1/00-1/07。41^作為鎖存允許信號(hào)與7化5373 的化引腳相連。
[0019] 2)端口 PC的PC.0-PC.6將數(shù)據(jù)寫入CY62256忍片，由A8-A14地址線指定的位置。PC7 控制/CE有效性。
[0020] 3)PB3控制信號(hào)的發(fā)送和接收，端口PD的PD.0和PD.1分別作為RXD和TXD，用于單片 機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行無線通信時(shí)，與收發(fā)模塊的對(duì)應(yīng)引腳相連。
[0021] 處理模塊
[0022] 處理模塊WATmega8515單片機(jī)為核屯、。ATmega8515單片機(jī)是Atmel公司推出的基 于增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、高性能、低功耗的8位AVR微控制器[3]。其內(nèi)核具有130條指令、35個(gè)通用 I/O 口、32通用工作寄存器、主機(jī)/從機(jī)模式的SPI串行接口、64K字節(jié)外部可選存儲(chǔ)器空間和 兩個(gè)不同功能不同位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有豐富的硬件資源。運(yùn)種結(jié)構(gòu)提高了代碼運(yùn)行效 率，是普通CISC微處理器數(shù)據(jù)吞吐率的10倍，因此提高了數(shù)據(jù)采集的速度。由于水輪機(jī)組現(xiàn) 監(jiān)測的現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)需要采集大量數(shù)據(jù)，ATmega8515單片機(jī)內(nèi)部容量不能滿足需求，因此使用 CY6625忍片，擴(kuò)展了 3沈字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
[0023] 轉(zhuǎn)換模塊
[0024] 轉(zhuǎn)換模塊使用串行AD轉(zhuǎn)換的化C2543忍片。TLC2543是ΤI公司推出的1