一种波浪能发电控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种波浪能发电控制系统，属于海洋波浪能开发【技术领域】；该控制系统包括主控端和海上发电装置，该控制系统还包括主控端RS232转CAN转换器、发电端RS232转CAN转换器、无线上网设备和GPRS设备；其中，主控端RS232转CAN转换器与主控端计算机相连，发电端RS232转CAN转换器与海上发电装置中的PLC控制相连，且主控端RS232转CAN转换器与发电端RS232转CAN转换器通过CAN总线相连，构成主控端计算机与海上发电装置之间的有线通路；无线上网设备与主控端计算机相连，GPRS设备与发电端RS232转CAN转换器相连，构成主控端计算机与海上发电装置之间的无线通路；本实用新型能够有效解决了长距离大数据量的实时传输，并能适应海洋发电这种特殊的工作环境。
【专利说明】一种波浪能发电控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制系统，具体涉及一种波浪能发电控制系统，属于海洋波浪能开发【技术领域】。
【背景技术】
[0002]波浪能发电装置是将海洋波浪能通过液压转换装置来驱动发电机发电，将随波浪运动的机械能转化为电能，产生的电能经过海底电缆传输，输送到岸上。控制系统的主要功能就是监控海上发电设备的系统工况，并通过控制海上的控制设备来对发电装置进行最优控制，以实现将不稳定的波浪能转换为稳定的电能。
[0003]如图1所示，波浪能发电系统由岸上的主控端装置和海上的液压发电装置组成，液压设备和发电设备的作用是将随波浪运动的发电装置之间机械能转化为电能。相应的，控制系统由两部分组成:主控端控制系统和海上发电装置平台控制单元，主控端主要用来对海上发电装置平台进行监控，海上发电装置平台控制单元主要用来对浮筒内部的电气系统进行控制。
[0004]为实现波浪能的充分利用并考虑安全可控的现实需要，岸上的主控端设备和海上的发电设备之间的距离要求3公里左右。控制系统需要解决的问题包括:
[0005]1、主控端和多台发电设备之间长达3公里左右的远距离实时监控。通过RS232串口通信方式可以实现点对点的双向通信，但传输距离一般限制在20m。通过RS485方式可以实现较远距离(1200m左右)的传输，但因其半双工通信特点，不能同时接收和发送数据。
[0006]2、主控端控制系统和海上发电平台控制单元之间实时的大量数据的有效传输。通过数字电台可以实现无线的数据传输，但容易受天气和遮挡物等自然条件的影响而导致数据传输不理想；通过GSM无线通信方式也非常容易受到天气影响，并会因为数据量大而导致网络堵塞，不能较好的实现实时传输。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本实用新型提供了一种波浪能发电控制系统，能够有效解决了长距离大数据量的实时传输，并能适应海洋发电这种特殊的工作环境。
[0008]一种波浪能发电控制系统，该控制系统包括主控端和海上发电装置，该控制系统还包括主控端RS232转CAN转换器、发电端RS232转CAN转换器、无线上网设备和GPRS设备;
[0009]其中，主控端RS232转CAN转换器与主控端计算机相连，发电端RS232转CAN转换器与海上发电装置中的PLC控制相连，且主控端RS232转CAN转换器与发电端RS232转CAN转换器通过CAN总线相连，构成主控端计算机与海上发电装置之间的有线通路；无线上网设备与主控端计算机相连，GPRS设备与发电端RS232转CAN转换器相连，构成主控端计算机与海上发电装置之间的无线通路。
[0010]有益效果:[0011](I)本实用新型采用CAN总线可靠性高、实时性好、容易实现，适合远距离传输，最远距离能达到IOkm以上，有效解决了远距离传输和实时性问题。
[0012](2)本实用新型的多个发电设备控制单元通过RS232转CAN设备连接到CAN总线上，再由CAN总线传输到岸上，经过RS232转CAN设备连接到主控端计算机进行双向通信。
[0013](3)本实用新型采用GPRS无线通信方式作为有线通信方式外的安全备选方案，海上控制单元通过GPRS无线上网的方式和公共网络平台发生数据交换，主控端也通过GPRS方式和公共网络平台发生数据交换。GPRS无线通信方式实时性好，价格便宜，适合较大数据量的信息传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为波浪能发电装置的系统组成示意图；
[0015]图2是控制系统中的有线控制系统组成示意图；
[0016]图3是控制系统中的无线控制系统组成示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
[0018]波浪能发电装置如图1所示，主控端和海上发电装置通过海底复合缆连接，复合缆包含通讯数据线缆和电力传输线缆。主控端与海上发电装置通过复合缆中通讯线缆进行双向数据交互。液压设备和发电设备将各个发电装置之间机械运动转换为电能，通过复合缆中的电力线传输给主控端，主控端的变电设备进行电力转换，将处理后的平稳电力供给用户使用。
[0019]本实用新型提供了一种波浪能发电控制系统，控制系统分为有线控制系统和无线控制系统两个部分，以有线控制系统为主。
[0020]有线控制系统如图2所示，装置I为主控端计算机，运行主控端控制软件，监控整个发电系统的运行情况，并给发电设备的控制单元发送控制指令，接收和发送的数据格式为RS232。装置2为RS232转CAN转换器，RS232数据格式经过转换器转换在CAN总线(装置3)进行透明传输后，再通过转换器转换为RS232数据，最后被发电设备的控制单元的PLC控制器(装置5)接收。RS232通信协议为全双工通信模式，支持同时发送和接收。同上述，PLC控制器采集的数据可以通过相反的方式传输给主控端。装置4为终端电阻，是为了消除在通信中电缆中的信号衰减，使得信号在长距离传输过程中得以有效传输。
[0021]当有线控制系统出现故障时，系统自动转入无线控制系统控制。如图3所示，主要通过GPRS无线通信方式进行数据连接。GPRS通信方式简单易于实现、价格低廉、受环境影响小，对于3公里左右的传输距离实时性较好。图中装置6为带SM上网卡的无线上网设备，主控端计算机发送的RS232数据通过无线上网设备访问公网服务器(设备7)。设备8为带SM卡的GPRS设备，GPRS设备通过访问一固定的IP地址的服务器来接收数据，通过CAN总线传输，再通过转换器解析送给PLC。在无线通信系统中，主控端和PLC同样能实现双向数据传输。
[0022]主控端控制软件基于Vxworks进行开发,Vxworks操作系统,稳定性好,实时性强，为波浪能发电系统控制算法的设计提供保证。在软件上采用多任务设计模式，根据功能要求分为四个任务:数据采集解析任务、液压安全性控制任务、电力平稳性控制任务、发电效率控制任务，其中任务优先级按先后顺序进行排序，各任务相互独立无相关性；任务之间的通讯采用信号量和消息方式实现。
[0023]发电控制单元的控制软件基于西门子PLC进行开发。西门子PLC是专门为工业环境下应用而设计的可编程控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时与计数等面向用户的指令系统。软件实现两个功能:采集液压和发电系统的传感器等器件的工况数据；执行主控端发送的命令控制液压和发电系统的运行。
[0024]本实用新型的某型波浪能发电系统中，波浪能发电平台长约为30m，外径约为
3.5m。现阶段，该系统已完成陆上样机试验、水池动态模拟试验，试验结果该波浪能发电控制装置满足了该型波浪能发电系统的总体指标要求，达到了很好的控制效果。
[0025]综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种波浪能发电控制系统，该控制系统包括主控端和海上发电装置，其特征在于，该控制系统还包括主控端RS232转CAN转换器、发电端RS232转CAN转换器、无线上网设备和GPRS设备； 其中，主控端RS232转CAN转换器与主控端计算机相连，发电端RS232转CAN转换器与海上发电装置中的PLC控制相连，且主控端RS232转CAN转换器与发电端RS232转CAN转换器通过CAN总线相连，构成主控端计算机与海上发电装置之间的有线通路；无线上网设备与主控端计算机相连，GPRS设备与发电端RS232转CAN转换器相连，构成主控端计算机与海上发电装置之间的无线通路。
【文档编号】F03B15/00GK203532150SQ201320581275
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】丁江华, 刘来华, 邵兴 申请人:中国船舶重工集团公司第七一〇研究所, 青岛海山海洋装备有限公司