融合监测计算控制的风机控制系统的制作方法

本申请属于风力发电，尤其涉及一种融合监测计算控制的风机控制系统。

背景技术：

1、风力发电机组(简称风机)是把风能转化为电能的系统。风机控制系统包括主控系统和振动监测系统，主控系统如同人的大脑，起中心控制功能的作用。

2、通常，主控系统用于采集分析风机的风向、风速、齿轮箱和发电机温度等数据，得到控制数据，并基于控制数据对风机进行调节，以保证风机的正常运行。振动监测系统一般包括三个子系统，分别用于监测风机的传动链振动信号(cms)、叶片振动信号(bms)和塔筒振动信号(tms)。主控系统和振动监测的各个子系统各自是一套完整的系统，每个系统至少都需要设计自身的数据采集部分和数据分析计算部分的硬件，各个系统独立运行，整个风机控制系统的架构庞大，硬件设备较多，不利于整体管控和降低成本。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种融合监测计算控制的风机控制系统，能在风机侧实现主控系统和振动监测系统的设备一体化，减少硬件设备，简化系统架构。

2、第一方面，本申请提供了一种融合监测计算控制的风机控制系统，包括：

3、多个分布式io模块，所述多个分布式io模块包括多个主控io模块和至少一个振动监测io模块，所述主控io模块和风机中相应的主控采集器和主控执行器通信连接，所述振动监测io模块和所述风机中相应的振动采集器通信连接；

4、风机控制器，所述风机控制器设置在所述风机的工作环境中，且和所述多个分布式io模块通信连接；

5、其中，所述风机控制器提供实时操作环境和非实时操作环境，所述风机控制器用于，在所述实时操作环境中，经由所述多个分布式io模块获取所述主控采集器的主控实时采集数据和所述振动采集器的振动实时采集数据，根据所述主控实时采集数据生成实时控制数据，以及将所述实时控制数据经由所述主控io模块发送至相应的所述主控执行器；在所述非实时操作环境中，根据所述振动实时采集数据生成至少一种振动状态分析结果。

6、本申请提供的融合监测计算控制的风机控制系统，通过设置一台控制器和多个分布式io模块，并且使风机控制器在实时操作环境中，经由分布式io模块获取主控实时采集数据和振动实时采集数据，根据主控实时采集数据生成实时控制数据，以及将实时控制数据经由主控io模块发送至相应的主控执行器，以完成主控系统的功能，与此同时，使风机控制器在非实时操作环境中，根据振动实时采集数据生成至少一种振动状态分析结果，以完成振动监测系统的功能，从而在风机侧实现主控系统和振动监测系统的设备一体化，简化了风机控制系统的整体架构，减少了设备数量，降低了设备整体采购成本。

7、根据本申请提供的风机控制系统，所述风机控制器用于，在所述实时操作环境中，根据所述振动实时采集数据和所述振动状态分析结果中的至少一个、以及所述主控实时采集数据生成所述实时控制数据；在所述非实时操作环境中，根据所述主控实时采集数据和所述实时控制数据中的至少一个、以及所述振动实时采集数据生成所述振动状态分析结果。

8、根据本申请提供的风机控制系统，所述风机控制器包括物理隔离的第一处理模块和第二处理模块，所述第一处理模块用于运行所述实时操作环境，所述第二处理模块用于运行所述非实时操作环境，所述第二处理模块包括存储单元，所述第一处理模块分别和所述多个分布式io模块、以及所述存储单元通信连接。

9、根据本申请提供的风机控制系统，所述风机控制器还用于将所述主控实时采集数据、所述振动实时采集数据、所述实时控制数据和所述振动状态分析结果存储在所述存储单元内。

10、根据本申请提供的风机控制系统，所述第一处理模块包括采集发送单元和控制处理单元，所述采集发送单元分别和所述多个分布式io模块、所述存储单元以及所述控制处理单元通信连接；

11、所述采集发送单元，用于经由所述多个分布式io模块获取所述主控实时采集数据和所述振动实时采集数据，并将所述主控实时采集数据发送至所述控制处理单元，以及将主控实时采集数据和所述振动实时采集数据发送至所述存储单元；

12、所述控制处理单元，用于接收所述采集发送单元发送的所述主控实时采集数据，并根据所述主控实时采集数据生成实时控制数据；将所述实时控制数据经由所述采集发送单元和所述主控io模块发送至所述主控执行器，以及经由所述采集发送单元发送至所述存储单元；

13、所述存储单元，用于接收并存储所述采集发送单元发送的所述主控实时采集数据、所述振动实时采集数据和所述实时控制数据。

14、根据本申请提供的风机控制系统，所述采集发送单元还用于将经由所述多个分布式io模块获取的所述振动实时采集数据和/或所述存储单元中的所述振动状态分析结果发送至所述控制处理单元，所述控制处理单元用于根据所述振动实时采集数据和所述振动状态分析结果中的至少一个、以及所述主控实时采集数据生成所述实时控制数据。

15、根据本申请提供的风机控制系统，所述控制处理单元具体用于：

16、根据主控实时采集数据生成初始的实时控制数据；

17、根据所述振动状态分析结果对所述实时控制数据进行调整。

18、根据本申请提供的风机控制系统，所述第二处理模块还包括至少一个和所述存储单元通信连接的振动分析单元；

19、所述振动分析单元，用于从所述存储单元获取所述振动实时采集数据，并根据所述振动实时采集数据生成所述振动状态分析结果；将所述振动状态分析结果发送至所述存储单元；

20、所述存储单元，用于接收并存储所述振动分析单元发送的所述振动状态分析结果。

21、根据本申请提供的风机控制系统，所述振动分析单元还用于从所述存储单元获取所述实时控制数据和/或所述主控实时采集数据，并根据所述主控实时采集数据和所述实时控制数据中的至少一个、以及所述振动实时采集数据生成所述振动状态分析结果。

22、根据本申请提供的风机控制系统，所述风机控制器通过autbus工业总线和所述多个分布式io模块通信连接。

23、根据本申请提供的风机控制系统，所述第一处理模块通过分布式软总线和所述第二处理模块通信连接。

24、根据本申请提供的风机控制系统，所述风机控制器还用于，在所述非实时环境中，将所述存储单元中的存储数据同步至监控中心服务器中。

25、根据本申请提供的风机控制系统，所述风机控制器通过风场环网和所述监控中心服务器通信连接。

26、根据本申请提供的风机控制系统，所述振动采集器用于采集风机传动链振动信号、叶片振动信号和塔筒振动信号中的至少一种，所述振动状态分析结果包括风机传动链振动分析结果、叶片振动分析结果和塔筒振动分析结果中的至少一种。

27、根据本申请提供的风机控制系统，所述风机控制器还用于在所述非实时操作环境中向用户提供人机交互界面，且接收用户通过所述人机交互界面输入的操作指令。

技术特征：

1.一种融合监测计算控制的风机控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的风机控制系统，其特征在于，所述风机控制器用于，在所述实时操作环境中，根据所述振动实时采集数据和所述振动状态分析结果中的至少一个、以及所述主控实时采集数据生成所述实时控制数据；在所述非实时操作环境中，根据所述主控实时采集数据和所述实时控制数据中的至少一个、以及所述振动实时采集数据生成所述振动状态分析结果。

3.根据权利要求1所述的风机控制系统，其特征在于，所述风机控制器包括物理隔离的第一处理模块和第二处理模块，所述第一处理模块用于运行所述实时操作环境，所述第二处理模块用于运行所述非实时操作环境，所述第二处理模块包括存储单元，所述第一处理模块分别和所述多个分布式io模块、以及所述存储单元通信连接。

4.根据权利要求3所述的风机控制系统，其特征在于，所述风机控制器还用于将所述主控实时采集数据、所述振动实时采集数据、所述实时控制数据和所述振动状态分析结果存储在所述存储单元内。

5.根据权利要求3所述的风机控制系统，其特征在于，所述第一处理模块包括采集发送单元和控制处理单元，所述采集发送单元分别和所述多个分布式io模块、所述存储单元以及所述控制处理单元通信连接；

6.根据权利要求5所述的风机控制系统，其特征在于，所述采集发送单元还用于将经由所述多个分布式io模块获取的所述振动实时采集数据和/或所述存储单元中的所述振动状态分析结果发送至所述控制处理单元，所述控制处理单元用于根据所述振动实时采集数据和所述振动状态分析结果中的至少一个、以及所述主控实时采集数据生成所述实时控制数据。

7.根据权利要求6所述的风机控制系统，其特征在于，所述控制处理单元具体用于：

8.根据权利要求5所述的风机控制系统，其特征在于，所述第二处理模块还包括至少一个和所述存储单元通信连接的振动分析单元；

9.根据权利要求8所述的风机控制系统，其特征在于，所述振动分析单元还用于从所述存储单元获取所述实时控制数据和/或所述主控实时采集数据，并根据所述主控实时采集数据和所述实时控制数据中的至少一个、以及所述振动实时采集数据生成所述振动状态分析结果。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的风机控制系统，其特征在于，所述风机控制器通过autbus工业现场总线和所述多个分布式io模块通信连接。

11.根据权利要求3-9中任一项所述的风机控制系统，其特征在于，所述第一处理模块通过分布式软总线和所述第二处理模块通信连接。

12.根据权利要求3-9中任一项所述的风机控制系统，其特征在于，所述风机控制器还用于，在所述非实时环境中，将所述存储单元中的存储数据同步至监控中心服务器中。

13.根据权利要求12所述的风机控制系统，其特征在于，所述风机控制器通过风场环网和所述监控中心服务器通信连接。

14.根据权利要求1所述的风机控制系统，其特征在于，所述振动采集器用于采集风机传动链振动信号、叶片振动信号和塔筒振动信号中的至少一种，所述振动状态分析结果包括风机传动链振动分析结果、叶片振动分析结果和塔筒振动分析结果中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的风机控制系统，其特征在于，所述风机控制器还用于在所述非实时操作环境中向用户提供人机交互界面，且接收用户通过所述人机交互界面输入的操作指令。

技术总结
本申请公开了一种融合监测计算控制的风机控制系统，包括：多个分布式IO模块、以及和多个分布式IO模块通信连接的风机控制器，多个分布式IO模块包括多个主控IO模块和至少一个振动监测IO模块；风机控制器提供实时操作环境和非实时操作环境，且用于在实时操作环境中，经由多个分布式IO模块获取主控采集器的主控实时采集数据和振动采集器的振动实时采集数据，根据主控实时采集数据生成实时控制数据，以及将实时控制数据经由主控IO模块发送至相应的主控执行器；在非实时操作环境中，根据振动实时采集数据生成至少一种振动状态分析结果，从而能在风机侧实现主控系统和振动监测系统的设备一体化，减少硬件设备，简化系统架构。

技术研发人员：周爱平,郭丽萍
受保护的技术使用者：北京东土科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14