專利名稱：一種風(fēng)電場通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體是一種風(fēng)場通信網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)機間通信的結(jié)構(gòu)和策 略。
背景技術(shù)：
風(fēng)場通信網(wǎng)絡(luò)是遠程監(jiān)控風(fēng)機運行狀態(tài)的物理途徑，也是連接風(fēng)力發(fā)電機組與風(fēng) 電場監(jiān)控系統(tǒng)的紐帶，通信網(wǎng)絡(luò)是否正常工作直接整個風(fēng)場的運行效率。根據(jù)主控制器接口的不同，風(fēng)電場存在串口轉(zhuǎn)光纖和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)光纖兩種連接方 式，一般都是開環(huán)網(wǎng)絡(luò)，由于風(fēng)場通常處于環(huán)境比較惡劣的地理位置，通信設(shè)備和線路受自 然條件影響發(fā)生故障的幾率相對較高。如果采用單一通信線路，一旦某個節(jié)點或一段線路 發(fā)生故障則會造成大量風(fēng)機與風(fēng)場監(jiān)控系統(tǒng)失去聯(lián)系；如果采用備用線路和設(shè)備，雖然能 夠在一定程度上提高通信的可靠性，但又會造成設(shè)備閑置。針對上述情況，近年出現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)，使通信系統(tǒng)的可靠性、通信效率有了很大改善， 但該環(huán)網(wǎng)是單環(huán)，只有一個環(huán)形通道，一旦環(huán)網(wǎng)的某個節(jié)點發(fā)生故障，就變成開環(huán)網(wǎng)絡(luò)，無 法自愈。概言之，目前還沒有一種可以在正常情況下高效地傳輸數(shù)據(jù)，同時在發(fā)生故障的 時候可以自動重建環(huán)網(wǎng)，確保風(fēng)機正常通信的風(fēng)場通信網(wǎng)絡(luò)。同時，現(xiàn)有的風(fēng)機主控制器的通信接口有串口光纖接口和以太網(wǎng)接口兩種，需要 分別采用串口光纖和以太網(wǎng)光纖對風(fēng)機網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)。如果風(fēng)電場中一批次的風(fēng)機的通信 接口為串口光纖接口、串口光纖另一批次的風(fēng)機的通信接口為以太網(wǎng)接口。如果要對上述 兩種的風(fēng)機同時組網(wǎng)，由于一個風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)中的通信傳輸介質(zhì)必須一致，因此采用現(xiàn)有技 術(shù)，無法將上述兩種風(fēng)機連接在一個風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)電場通信系統(tǒng)，加強通信的可靠性和兼容性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種風(fēng)電場通信系統(tǒng)，包括風(fēng)場監(jiān)控中心服務(wù)器和若干風(fēng)機用戶終端，風(fēng)場監(jiān)控 中心服務(wù)器及每一風(fēng)機用戶終端分別配有一臺通信控制器，通信控制器的通信接口通過光 纖首尾相連，組成環(huán)網(wǎng)，所述通信控制器具有兩對光纖通信接口，通過光纖首尾相連，組成 雙通道光纖環(huán)網(wǎng)；或所述通信控制器具有四對光纖通信接口，通過光纖首尾相連，組成雙向雙通道的 光纖環(huán)網(wǎng)。所述雙通道光纖環(huán)網(wǎng)是單模光纖環(huán)網(wǎng)、多模光纖環(huán)網(wǎng)、單模多?；旌瞎饫w環(huán)網(wǎng)之 一種，且相鄰兩個通信控制器之間的光纖雙通道的傳播模式一致。所述雙通道光纖環(huán)網(wǎng)是多個并列，通過交換機與監(jiān)控中心服務(wù)器通信。該系統(tǒng)還包括遠程監(jiān)控中心，該遠程監(jiān)控中心與風(fēng)場監(jiān)控中心分別配有路由器和交換機，組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過英特網(wǎng)交互通信。 所述通信控制器是由中央處理器模塊和通信接口模塊組成，中央處理器是一個微 處理芯片，通信接口模塊連接在中央處理器上，用于擴展通信控制器的通信接口，使之具 有雙通道光纖環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)接口、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)接口、與風(fēng)機主控制器的通信接口和 擴展用串口光纖環(huán)網(wǎng)接口。所述通信控制器具有兩種與風(fēng)機的通信接口，分別是串口光纖接口和RJ45以太 網(wǎng)接口。所述通信接口模塊包括與中央處理器依次連接的以太網(wǎng)接口電路、以太網(wǎng)變壓器 和交換機模塊；以太網(wǎng)接口電路為中央處理器提供以太網(wǎng)的接入通道；以太網(wǎng)變壓器將上 述以太網(wǎng)接入通道轉(zhuǎn)換成RJ45以太網(wǎng)接口 ；交換機模塊擴展該RJ45以太網(wǎng)接口，使通信控 制器具有多個以太網(wǎng)光纖接口和RJ45以太網(wǎng)接口。所述通信控制器的串口光纖接口是中央處理器的串口，該串口通過光纖直接連接 風(fēng)機的主控制器。所述中央處理器還通過連接CAN控制器芯片，擴展有CAN接口。所述中央處理器擴展有一個DEBUG調(diào)試串口、一個光纖串口可與風(fēng)機主控制器連 接，一個光纖串口可以組建單環(huán)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是 本發(fā)明是一種風(fēng)電場通信系統(tǒng)，首先，風(fēng)場環(huán)網(wǎng)是雙通道光纖環(huán)網(wǎng)，具有電纜長度 短、差錯傳輸?shù)葍?yōu)點，具有兩大突破性功能(1)可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自愈功能，防止環(huán)網(wǎng)中出 現(xiàn)故障而造成網(wǎng)絡(luò)通信的中斷；(2)在信號傳輸中，雙向雙通道的光纖環(huán)網(wǎng)還能對傳輸路 徑進行自動選擇，達到流量平衡的目的。其次，本通信系統(tǒng)可以支持多種組網(wǎng)方式，具有豐富的擴展接口，可以針對不同網(wǎng) 絡(luò)環(huán)境、設(shè)備要求對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)進行合理安排，進行不同的設(shè)計和施工。本發(fā)明的 通信控制器具有串口光纖接口和以太網(wǎng)接口兩種接口形式，可以將上述兩種風(fēng)機連接在一 個風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)中，且適用于現(xiàn)有常用的風(fēng)機的組網(wǎng)。再次，一個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)控多個風(fēng)機環(huán)網(wǎng)，大大減少設(shè)備投資，提高通信效率， 且監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有監(jiān)控主站和遠程監(jiān)控兩級，更加有效地確保監(jiān)控的準(zhǔn)確和高效。而且，采用光纖作為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，傳輸速率高、距離遠、抗電磁干擾能力強，傳輸 速率達到155M/S。同時，采用微處理芯片，功率為180MHz，通信速度大大提高，承載能力大 大增強，并且，采用微處理芯片和擴展內(nèi)存，存儲空間大大增加，同時，采用FTP服務(wù)和Web 服務(wù)，使得內(nèi)存達到128M以上。與現(xiàn)有的風(fēng)場通信網(wǎng)相比，不僅數(shù)據(jù)傳輸效率高，適用于多種組網(wǎng)方式，節(jié)省傳輸 線路、設(shè)備和投資，本通信系統(tǒng)可以在原有風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)上進行改造，易于大規(guī)模使用和推廣。


圖1是本發(fā)明風(fēng)電場通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明通信控制器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中心處理器的連接示意圖4是本發(fā)明以太網(wǎng)接口電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明交換機模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明通信控制器的具體連接示意圖；圖7是本發(fā)明串口光纖環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式示意圖；圖8是本發(fā)明以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的第一種方式示意圖；圖9是本發(fā)明以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的第二種方式示意圖；圖10是本發(fā)明以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的第三種方式示意圖；圖11是本發(fā)明通信控制器軟件結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式如圖1所示，是本發(fā)明整個風(fēng)電場通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。該風(fēng)電場通信系統(tǒng) 包括風(fēng)場環(huán)網(wǎng)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，風(fēng)場環(huán)網(wǎng)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，且一個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)多個風(fēng)場 環(huán)網(wǎng)，即一個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控多個風(fēng)場環(huán)網(wǎng)。風(fēng)電場內(nèi)的每臺風(fēng)機配備一臺通信控制器，通信控制器與其連接的風(fēng)機主控制器 進行信息交換。一個風(fēng)場內(nèi)所有的通信控制器具有兩對光纖通信接口，通過光纖首尾相連， 組成雙通道、雙向并行的光纖環(huán)網(wǎng)。整個光纖環(huán)網(wǎng)構(gòu)成一個局域網(wǎng)，其中每個通信控制器即 構(gòu)成風(fēng)場環(huán)網(wǎng)的節(jié)點。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)包括中心監(jiān)控主站和遠方監(jiān)控中心，中心監(jiān)控主站和遠方監(jiān)控中心分別 通過交換機和路由器接入以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)，構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。本實施例的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用英特 網(wǎng)，中心監(jiān)控主站和遠方監(jiān)控中心是計算機。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可以通過通信控制器上的RJ45以太 網(wǎng)接口，接入風(fēng)場環(huán)網(wǎng)，來直接訪問局域網(wǎng)內(nèi)每臺風(fēng)機的實時數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)。由于通信控制器要與風(fēng)機的風(fēng)機主控制器進行通信以采集風(fēng)機數(shù)據(jù)。在國內(nèi)風(fēng)電 場中，風(fēng)機主控制器有高速串口光纖接口及以太網(wǎng)接口兩種連接方式。因此，為兼容這兩種 系統(tǒng)，本發(fā)明的通信控制器同時具有高速串口光纖接口和以太網(wǎng)接口兩種接口與風(fēng)機主控 制器連接。通信控制器除了要與風(fēng)機主控制器進行通信，各個以太網(wǎng)通信控制器還要通過以 太網(wǎng)光口構(gòu)成風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有風(fēng)電場有單環(huán)光纖環(huán)網(wǎng)和雙環(huán)光纖環(huán)網(wǎng)兩種方案，所以以 太網(wǎng)通信控制器至少要具備兩對串口光纖接口或兩對光纖通信接口，以方便組建以太網(wǎng)光 線環(huán)網(wǎng)或者雙環(huán)冗余以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)。如果，通信控制器具有四對光纖通信接口，通過光纖 首尾相連，可以組建雙向雙通道的光纖環(huán)網(wǎng)。在信號傳輸中，當(dāng)雙向雙通道的光纖環(huán)網(wǎng)內(nèi) 的節(jié)點變化、刪減時，通信控制器還能對信號的傳輸路徑進行自動選擇，找到最近的傳輸路 徑、和傳輸方向傳輸，使得環(huán)網(wǎng)內(nèi)流量平衡。通過對以太網(wǎng)通信控制器進行配置可以選擇光 纖環(huán)網(wǎng)和雙環(huán)冗余自愈光纖網(wǎng)兩種方式進行組網(wǎng)。在產(chǎn)生掉電或端口損壞等情況時可產(chǎn)生 繼電器輸出報警。通信控制器作為風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)的一個主要組成部分，起著連接網(wǎng)絡(luò)中各個部分的作 用，主要包括與風(fēng)機通信、構(gòu)成風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)以及與監(jiān)控計算機直接通信等主要功能。如圖2所示，通信控制器包括中央處理器和通信接口模塊，所述中央處理器是一 個微處理芯片，接收風(fēng)機主控制器的實時狀態(tài)信號，并將其存儲，通過通信接口模塊發(fā)送至 風(fēng)場環(huán)網(wǎng)中。通信接口模塊連接在中央處理器上，擴展通信控制器的通信接口，使之具有風(fēng)場環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)接口、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)接口和與風(fēng)機主控制器的通信接口。如圖3所示，在本具體實施方式
中，中央處理器采用微處理器AT91RM9200芯片為 核心。這是一款采用RISC技術(shù)的ARM9工業(yè)級芯片，工作頻率180MHz，擴展32MB SDRAM為 程序運行空間，擴展16MB NOR Flash,64MB NAND Flash存儲器用于程序和數(shù)據(jù)存儲。為了 將風(fēng)機控制系統(tǒng)接入以太網(wǎng)，還設(shè)計了與串口轉(zhuǎn)光纖模塊相連的串口、與工業(yè)以太網(wǎng)交換 機模塊相連的Ethernet網(wǎng)口、CAN接口和JTAG接口等等。AT91RM9200擁有獨立的16KB指令和16KB數(shù)據(jù)cache，全功能的MMU虛擬內(nèi)存管 理單元，內(nèi)部的 16KB SDRAM 和 128KB ROM, EBI 接口控制器(支持 SDRAM, Static Memory, BurstFlash, Glueless Connection to Compact Flash, Smart Media 禾口 NAND Flash),增強 的時鐘和電源管理控制器PMC，帶有兩個PLL的片內(nèi)振蕩器，4個可編程的外部時鐘信號，包 括定時中斷、看門狗、秒計數(shù)器的系統(tǒng)定時器，帶報警中斷的實時時鐘，帶有8級優(yōu)先級、可 單個屏蔽中斷源的先進中斷控制器(AIC)7個外部中斷源和1個快速中斷源，4個32位的I/ 0控制器，20通道外圍數(shù)據(jù)控制器(PDC或DMA)，1個10M/100M Ethernet控制器，2個USB2. 0 主從接口，1個USB2. 0設(shè)備接口，2個多媒體卡接口 MCI控制器(兼容MultimediaCard和 SD Memory Card)，3個同步串口 SSC控制器，4個通用同步/異步串口端口 UASRT，1個主/ 從串行設(shè)備接口 SPI，2個3通道16位定時計數(shù)器(PWM/俘獲/波形模式)，1個兩線串行 接口 TWI (主模式)，JTAG/ICE。在180MHz工作頻率下運行速度為200MIPS。AT91RM9200是 一個功能非常強大的ARM芯片，足以滿足大多數(shù)工業(yè)控制對CPU運算能力的要求，并且它是 一款工業(yè)級的芯片這也是選擇它的一個重要原因。AT91RM9200內(nèi)置了 JTAG測試邏輯電路，開放了接口信號，可以方便地進行仿真調(diào) 試電路設(shè)計，TDI,TDO分別為測試信號的輸入、輸出，TCK為測試時鐘信號，給這些測試信號 線提供必要的上拉電阻即可。中央處理器的存儲模塊主要由NOR Flash、NAND Flash、SDRAM組成NOR Flash存儲器是一種可在系統(tǒng)進行電擦寫，掉電后信息不丟失的存儲器。它 具有低功耗、大容量、擦寫速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編程、擦除等特點，在各種嵌入式 系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。常用的Flash為8位或16位的數(shù)據(jù)寬度。本硬件平臺選用 16MBflash存儲芯片INTEL公司的JS28F128，16位的數(shù)據(jù)寬度，編程電壓為3. 3V，F(xiàn)lash存 儲器的數(shù)據(jù)寬度為16位，通過AT91RM9200的NRD、NWR0讀寫信號與Flash相連，使用NCSO 提供片選，地址OxlOOOOOOO-OxlOFFFFFF。本實施例中，F(xiàn)lash 16MB主要用來存放系統(tǒng)引導(dǎo) 程序Bootloader、內(nèi)核、文件系統(tǒng)。AT91RM9200芯片的內(nèi)部集成了 SDRAM控制器，SDRAM控制器通過向外部16位或 32位SDRAM提供接口來擴展芯片存儲能力。本方案中擴展的32MB SDRAM，是由兩片16位 數(shù)據(jù)寬度的SDRAM芯片HY57V281620并聯(lián)而成，工作電壓為3. 3V，RAS、CAS行與列信號分別 連接到CPU芯片的RAS、CAS。CLK,WE分別與CPU的SDCK時鐘信號、SDWE寫使能信號相連， 使用 AT91RM9200 的片選 NCS1/SDCS，地址 0x20000000_21FFFFFF。本實施例中，SDRAM 32MB 是內(nèi)核與應(yīng)用程序的運行空間，以上配置可滿足項目中對存儲空間需要。Nand Flash具有體積小、容量大、存取速度快的優(yōu)點。Nand Flash結(jié)構(gòu)能提供極 高的單元密度，并且寫入和擦除的速度也很快，是高數(shù)據(jù)存儲密度的最佳選擇，NAND閃存中 每個塊的最大擦寫次數(shù)為百萬次，因此常常用于數(shù)據(jù)文件的存取。Nand Flash由于其自身結(jié)構(gòu)的特點，不用地址線，主要是通過數(shù)據(jù)命令配合控制線對Nand Flash進行控制，進行數(shù) 據(jù)的擦除和存儲。Nand Flash對于不同的容量，它的引腳完全兼容，可以實現(xiàn)不同容量的 Nand Flash升級。硬件平臺選用64MB fIash存儲芯片K9F1208。FLASH存儲器的數(shù)據(jù)寬度 為16位，芯片的讀使能、寫使能信號與AT91RM900的SMWE、S0ME相連，ALE、CLE、CE分別通過 A22、A21、PC0控制，使用NCS3提供片選，起始地址為0x40000000。本實施例中，NANDFlash 64MB擴展出來存儲數(shù)據(jù)，F(xiàn)RAM (鐵電存儲器)將ROM的非易失性數(shù)據(jù)存儲特性和RAM的無限次讀寫、高速讀 寫以及低功耗等優(yōu)勢結(jié)合在一起。FRAM包括各種接口和多種密度，像工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行和并 行接口，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的封裝類型，以及4Kbit、16Kbit、64Kbit、256Kbit和IMbit等密度。FRAM 提供一種與RAM —致的性能，但又有與ROM —樣的非易失性。FRAM克服以上二種記憶體的 缺陷并合并它們的優(yōu)點，它是一個非易失性隨機存取儲存器。FRAM允許設(shè)計者更快、更頻繁 地將數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲器，而且價格比EEPROM低。FRAM快速擦寫和非易失性等特點， 令系統(tǒng)工程師可以把現(xiàn)有設(shè)計中的SRAM和EEPROM器件整合到一個鐵電存貯器(FRAM)里， 或者簡單地作為SRAM擴展。硬件平臺選用帶有256Kb存儲容量的FM31256，采用快速兩線 制串行接口，SCL、SDA分別通過PA26、PA25控制。如圖2所示，通信控制器的通信接口模塊是風(fēng)機控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)之間連接的紐 帶，為連接風(fēng)場環(huán)網(wǎng)必須具有以太網(wǎng)口，為連接風(fēng)機主控制器必須具有與之匹配的通信接 口。通信接口模塊包括，與中央處理器依次連接的以太網(wǎng)接口電路、以太網(wǎng)變壓器和交換 機模塊。如圖4所示，以太網(wǎng)接口電路主要由物理層接口和MAC控制器兩大部分構(gòu)成。 由于AT91RM9200內(nèi)嵌以太網(wǎng)控制器EMAC，包含了以太網(wǎng)MAC控制，只需外接一片物理 層芯片提供以太網(wǎng)的接入通道即可。本實施例選用DM9161E作為以太網(wǎng)的物理層接口， AT91RM9200的以太網(wǎng)控制器EMAC通過介質(zhì)無關(guān)接口 MII與DM9161E相連，然后經(jīng)過 網(wǎng)絡(luò)變壓器PM44-11BG,接RJ45接口。太網(wǎng)控制器EMAC中具有地址檢查模塊Address Checker、注冊統(tǒng)計模塊 Statistics Register、控制注冊模塊 Control Register、以太 網(wǎng)接收模塊EthernetReceive和以太網(wǎng)發(fā)送模塊Ethernet Transmit組成。其中，地址 檢查模塊AddressChecker、注冊統(tǒng)計模塊Statistics Register與高級外設(shè)總線APB相 連控制注冊模塊Control Register、以太網(wǎng)接收模塊Ethernet Receive和以太網(wǎng)發(fā) 送模塊EthernetTransmit與高級系統(tǒng)總線ASB相連。物理層芯片DM916IE具有以太 網(wǎng) 100Base-TX 介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)接 口，其 100Base-TX 接口單元包括100Base-TX Transmit、 100Base-TX Receive 禾口 OOBase-TX Tranceiver，還具有載波模塊 Carrier sense、自適 應(yīng)模塊 AutoNegotiation、MII 串 亍接口 Mil Serial Management Interface 禾口檢測模塊 ColIisionDetectionο如圖5所示，本實施例的交換機模塊采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機嵌入式模塊IEM608， 即以太網(wǎng)交換芯片，擴展交換機的以太網(wǎng)光口和以太網(wǎng)接口。IEM608芯片向用戶提供8個 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)口，所有的以太網(wǎng)口都支持目前制定的快速以太網(wǎng)三種有關(guān)傳輸介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)， 即10Base-T、100Base-TX和100Base-FX標(biāo)準(zhǔn)。本實施例中，IEM608芯片擴展2個以太網(wǎng) 光口和3個以太網(wǎng)網(wǎng)口 兩個光口可以用來組建風(fēng)場環(huán)網(wǎng)，3個網(wǎng)口在滿足與CPU模塊通信 以及與風(fēng)機通信的基礎(chǔ)上還可以為中心監(jiān)控主站提供訪問接口。該接口模塊支持SW-Ring環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)，該技術(shù)采用無主站結(jié)構(gòu)，無須配置即可快速實現(xiàn)以太網(wǎng)口環(huán)網(wǎng)冗余。本實施例中，中央處理器還通過連接CAN控制器芯片，擴展有CAN接口。CAN控制 器芯片采用MCP2510芯片，MCP2510是帶有符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口的獨立CAN控制器芯 片，它支持CAN技術(shù)規(guī)范V2. 0Α/Β,并能夠發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)的和擴展的信息幀，同時具有接 收濾波和信息管理的功能。TJA1050是與MCP2510相配的高速CAN總線收發(fā)器，它擔(dān)負著節(jié) 點和總線之間接收和發(fā)送電平轉(zhuǎn)換的任務(wù)。AT91RM9200通過其SPI總線訪問CAN控制器， 通過CPU的SPCK、MOSI、MISO分別與MCP2510的SCK時鐘信號、SI輸入信號、SO輸出信號 相連。PC14、NRST分別作為中斷信號與復(fù)位信號。片選信號為NPCS0。從CAN出來的兩根 信號線經(jīng)CAN總線收發(fā)器TJA1050輸出到CAN端子上。RS-232是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，它被定義為一種在低速率串行通信 中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。串口是與PC機進行通信最方便和使用較多的通信接口。本實 施例中，設(shè)計了 一個DEBUG調(diào)試串口，一個普通三線制串口和一個全功能串口。其中，DEBUG 調(diào)試串口用于和PC機的超級終端連接，顯示輸出的系統(tǒng)信息，主要用于系統(tǒng)調(diào)試；普通三 線制串口可經(jīng)過串口轉(zhuǎn)光纖模塊后與風(fēng)機控制系統(tǒng)進行通信。本實施例中，為方便RS-232在風(fēng)電場惡劣條件下的傳輸，可根據(jù)需求提供RS-232 轉(zhuǎn)多模、單模光纖的方案。多模光纖接口可選用HFBR-2412T和HFBR-1414 ；單模光纖接口 可選用NTR2032I。本實施例中，通信控制器需要的電源有+5V、+3. 3V、+1. 8V。根據(jù)現(xiàn)場供電情況，通 過電源轉(zhuǎn)換模塊逐次降壓得到。首先將+12V通過集成開關(guān)電源芯片LM2596-5. 0，得到+5V 電壓供給TJA1050和相關(guān)的外圍設(shè)備使用，然后將+5V的電源經(jīng)過電源芯片SPX1117-3.3 得到3. 3V電壓作為整個系統(tǒng)的主要工作電源，最后讓3. 3V電源通過SPX1117-1. 8得到 1. 8V的CPU核心電壓。本實施例中，復(fù)位芯片采用FM31256_S，3. 3V供電，與AT91RM9200芯片NRST復(fù)位 腳相連，復(fù)位電路可以完成上電復(fù)位和系統(tǒng)運行時按鍵復(fù)位的功能。同時該芯片還具有 256Kb非易失性RAM和實時時鐘功能。如圖6所示，本實施例的通信控制器具體的連接接口如下所述中央處理器模塊 的入口電源接外部24V電源和地；串口多模光纖0接1. 5MW主控制器，獲取1. 5MW風(fēng)機運行 數(shù)據(jù)；串口單/多模光纖1用于風(fēng)電場組建串口光纖環(huán)網(wǎng)；DEBUG串口在調(diào)試時接PC機的 串口，在正常通信中時不使用。通信接口模塊的工業(yè)以太網(wǎng)電口 3接ARM模塊，用于與中央 處理芯片通信；工業(yè)以太網(wǎng)電口 4接PC機或服務(wù)器，用于遠程以太網(wǎng)通信；以太網(wǎng)光纖口 5和風(fēng)力發(fā)電機的主控制器的以太網(wǎng)口相連，獲取風(fēng)機運行數(shù)據(jù)；以太網(wǎng)光纖口 6和以太網(wǎng) 光纖口 7用于組建光纖環(huán)網(wǎng)。本發(fā)明的多種組網(wǎng)方式如圖7 圖10所示參見圖7，通信控制器之間通過雙路單模光纖環(huán)網(wǎng)或雙路多模光纖環(huán)網(wǎng)或一路單 模與一路多模構(gòu)成的光纖環(huán)網(wǎng)。多模串口光纖ο用于連接1. 5麗主控制器；單/多模串口 光纖1用于組建串口光纖單環(huán)網(wǎng)。注意，具備單模串口光纖1的通信控制器只能與具備單 模光纖串口1的通信控制器相連組建單模串口光纖環(huán)網(wǎng)，同理，具備多模串口光纖1的通信 控制器只能與具備多模光纖串口1的通信控制器相連組建多模串口光纖環(huán)網(wǎng)。以太網(wǎng)光纖位于交換機模塊，用于組環(huán)的以太網(wǎng)光纖為單?；蚨嗄５囊蕴W(wǎng)光纖6和以太網(wǎng)光纖7。在組環(huán)時，要注意先將跳線跳到端子P7，以及焊接光纖模塊的以太網(wǎng)光 纖6和以太網(wǎng)光纖7的選擇。如果單模、多模的接口選擇不當(dāng)，將會造成無法組成以太光纖 環(huán)網(wǎng)的錯誤情況。圖8 圖10給出3種通信控制器的組成兩個以太光纖環(huán)網(wǎng)的接法圖8 的通信控制器均采用兩對單模光纖接口組網(wǎng)，風(fēng)電場環(huán)網(wǎng)是全部由單模光纖組成的雙環(huán)環(huán) 網(wǎng)；圖9的通信控制器均采用兩對多模光纖接口組網(wǎng)，風(fēng)電場環(huán)網(wǎng)是全部由多模光纖組成 的雙環(huán)環(huán)網(wǎng)；圖10的通信控制器混合采用單模光纖接口和多模光纖接口組網(wǎng)，相鄰兩個通 信控制器之間采用相同的兩對光纖接口，且之間采用相應(yīng)的光纖連接，組成由單模光纖和 多模光纖混合的雙環(huán)環(huán)網(wǎng)。本發(fā)明的通信控制器可以組成光纖太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)或光纖串口環(huán)網(wǎng)，兩種環(huán)網(wǎng)都能夠?qū)?現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)結(jié)點或部分網(wǎng)段故障下的自動恢復(fù)通信。如圖11所示，對于光纖以太環(huán)網(wǎng)，為了支持協(xié)議轉(zhuǎn)換，直接采用在嵌入式Linux中 移植嵌入式Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫的方式來實現(xiàn)對控制器的Web方式訪問。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中 保存采集的風(fēng)機數(shù)據(jù)，在嵌入式Web服務(wù)器接收到請求信息后，通過CGI對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進 行訪問。應(yīng)用程序可根據(jù)具體需求進行開發(fā)，像與風(fēng)機控制系統(tǒng)的通信控制程序等。同時 還可以通過添加嵌入式FTP服務(wù)器方式來實現(xiàn)FTP方式的訪問。通過Iinux操作系統(tǒng)中集成的TCP/IP協(xié)議，每個通信控制器結(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)時同 時向環(huán)網(wǎng)的兩端發(fā)送，因此當(dāng)通信控制器某一側(cè)的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)仍然能夠從另一側(cè) 發(fā)到目標(biāo)結(jié)點。本發(fā)明，通信控制器選用Linux操作系統(tǒng)作為的系統(tǒng)軟件平臺進行開發(fā)設(shè)計，提 前在主機上對即將運行在通信控制器硬件平臺上的應(yīng)用程序進行編譯，生成可在以太網(wǎng)通 信控制器上運行的代碼格式。并選用支持AT91RM9200微處理器的u-boot作為以太網(wǎng)通信 控制器器的Bootloader，分為兩個啟動階段第一階段主要包含依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)硬 件初始化的代碼，通常都用匯編語言來實現(xiàn)；第二階段通常用C語言完成，以便實現(xiàn)更復(fù)雜 的功能，也使得程序有更好的可讀性和可移植性。本發(fā)明采用嵌入式FTP服務(wù)器、嵌入式Web服務(wù)器、Socket編程和CGI程序設(shè)計 對后期軟件進行開發(fā)和設(shè)計。
權(quán)利要求
一種風(fēng)電場通信系統(tǒng)，包括風(fēng)場監(jiān)控中心服務(wù)器和若干風(fēng)機用戶終端，風(fēng)場監(jiān)控中心服務(wù)器及每一風(fēng)機用戶終端分別配有一臺通信控制器，通信控制器的通信接口通過光纖首尾相連，組成環(huán)網(wǎng)，其特征在于所述通信控制器具有兩對光纖通信接口，通過光纖首尾相連，組成雙通道光纖環(huán)網(wǎng)；或所述通信控制器具有四對光纖通信接口，通過光纖首尾相連，組成雙向雙通道的光纖環(huán)網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于所述雙通道光纖環(huán)網(wǎng)是單模 光纖環(huán)網(wǎng)、多模光纖環(huán)網(wǎng)、單模多模混合光纖環(huán)網(wǎng)之一種，且相鄰兩個通信控制器之間的光 纖雙通道的傳播模式一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于，所述雙通道光纖環(huán)網(wǎng)是多個 并列，通過交換機與監(jiān)控中心服務(wù)器通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括遠程監(jiān)控中心， 該遠程監(jiān)控中心與風(fēng)場監(jiān)控中心分別配有路由器和交換機，組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過英特網(wǎng)交 互通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于所述通信控制器是由中央處 理器模塊和通信接口模塊組成，中央處理器是一個微處理芯片，通信接口模塊連接在中央 處理器上，用于擴展通信控制器的通信接口，使之具有雙通道光纖環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)接口、監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)接口、與風(fēng)機主控制器的通信接口和擴展用串口光纖環(huán)網(wǎng)接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于所述通信控制器具有兩種與 風(fēng)機的通信接口，分別是串口光纖接口和RJ45以太網(wǎng)接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于所述通信接口模塊包括與中 央處理器依次連接的以太網(wǎng)接口電路、以太網(wǎng)變壓器和交換機模塊；以太網(wǎng)接口電路為中 央處理器提供以太網(wǎng)的接入通道；以太網(wǎng)變壓器將上述以太網(wǎng)接入通道轉(zhuǎn)換成RJ45以太 網(wǎng)接口 ；交換機模塊擴展該RJ45以太網(wǎng)接口，使通信控制器具有多個以太網(wǎng)光纖接口和 RJ45以太網(wǎng)接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于所述通信控制器的串口光纖 接口是中央處理器的串口，該串口通過光纖直接連接風(fēng)機的主控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于所述中央處理器還通過連接 CAN控制器芯片，擴展有CAN接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場通信系統(tǒng)，其特征在于所述中央處理器擴展有一個 DEBUG調(diào)試串口、一個光纖串口可與風(fēng)機主控制器連接，一個光纖串口可以組建單環(huán)網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種風(fēng)電場通信系統(tǒng)，包括風(fēng)場監(jiān)控中心服務(wù)器和若干風(fēng)機用戶終端，風(fēng)場監(jiān)控中心服務(wù)器及每一風(fēng)機用戶終端分別配有一臺通信控制器，通信控制器的通信接口通過光纖首尾相連，組成環(huán)網(wǎng)，所述通信控制器具有兩對光纖通信接口，通過光纖首尾相連，組成雙通道光纖環(huán)網(wǎng)；或所述通信控制器具有四對光纖通信接口，通過光纖首尾相連，組成雙向雙通道的光纖環(huán)網(wǎng)。本發(fā)明可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自愈功能，防止環(huán)網(wǎng)中節(jié)點故障而造成網(wǎng)絡(luò)通信的中斷；在信號傳輸時對傳輸路徑進行自動選擇，使網(wǎng)內(nèi)流量平衡。同時，減少設(shè)備投資，提高通信效率，確保監(jiān)控的準(zhǔn)確和高效；適用于多種組網(wǎng)方式，通信速度提高，承載能力增強，存儲空間增加，易于大規(guī)模使用和推廣。
文檔編號H04L12/437GK101964738SQ201010255150
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月14日
發(fā)明者曾斌, 胡盛, 陳建國 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司;四川東方電氣自動控制工程有限公司