現場(chǎng)總線(xiàn)水輪機組狀態(tài)監測系統

這里所說(shuō)的狀態(tài)監測實(shí)際上是對水輪機組眾多參數進(jìn)行的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測。水輪機組的參數較多，為了分析方便，對部分參數還需要進(jìn)行高速采樣。這樣，一個(gè)監測系統通常要由分布在不同現場(chǎng)位置的多個(gè)采集節點(diǎn)組成。各節點(diǎn)將大量的采集數據傳送到上位機，由上位機從多角度評估機組的運行狀態(tài)。采用全數字化通信的現場(chǎng)總線(xiàn)整合整個(gè)監測系統可以實(shí)現徹底的分散控制，抵抗各種干擾因素，簡(jiǎn)化系統的結構，提高數據傳輸效率。于是，本文設計實(shí)現了一種基于LONWORKS現場(chǎng)總線(xiàn)的水輪機組狀態(tài)監測系統。

1 LONWORKS現場(chǎng)總線(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)

LONWORKS總線(xiàn)是美國Echelon公司推出的一種現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。具有開(kāi)放性、高速性和互操作性；采用面向對象的設計方法，使網(wǎng)絡(luò )通信的設計簡(jiǎn)化為參數設置，降低了開(kāi)發(fā)難度；支持多種傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò )容量可達32000個(gè)節點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )通信速率可達1.25Mbps/130m，直接通信距離可達2700m/78kbps；其網(wǎng)絡(luò )采取了配置1500V直流隔離變壓器進(jìn)行隔離等適合于工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境的措施，具有很強的抗干擾、抗振動(dòng)能力，適合于水電廠(chǎng)等較惡劣的工業(yè)環(huán)境。

在水輪機組狀態(tài)監測系統中，有幾十個(gè)現場(chǎng)數據采集節點(diǎn)，它們通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)將采樣結果傳送到距離較遠的上位機，并且數據通信頻繁?？紤]到LONWORKS總線(xiàn)技術(shù)具有強大的強信能力，以L(fǎng)ON總線(xiàn)來(lái)組成系統的實(shí)時(shí)數據通信網(wǎng)絡(luò )，極大地簡(jiǎn)化了系統的通信軟、硬件設計，使數據的傳輸與通訊變得十分便捷。

2 系統構成

基于LONWORKS現場(chǎng)總線(xiàn)的水輪機組狀態(tài)監測系統由上位監控機和多個(gè)現場(chǎng)監測單元組成，其系統結構如圖1所示。

每個(gè)現場(chǎng)監測單元監測三個(gè)現場(chǎng)數據采集節點(diǎn)，現場(chǎng)數據采集節點(diǎn)的現場(chǎng)監測單元主要負責對現場(chǎng)數據進(jìn)行采集、存儲和傳送?，F場(chǎng)監測包括壓力監測；溫度監測；水位及油位等液位監測；水流量監測；機組振動(dòng)擺度監測、機組電氣監測、機組轉速及導葉開(kāi)度監測、效率監測；水淪機氣蝕監測；發(fā)電機氣隙監測；發(fā)電機絕緣監測；尾水管真空監測等。

各個(gè)現場(chǎng)采集節點(diǎn)通過(guò)LONWORKS總線(xiàn)組成一個(gè)現場(chǎng)監測網(wǎng)絡(luò )。用開(kāi)發(fā)的LONWORKS-ETHERNET互連適配器把LON總線(xiàn)上采集節點(diǎn)發(fā)送的數據轉換為UDP格式，利用速度較高的工業(yè)以太網(wǎng)將其發(fā)送到上位同，再把上位下達的命令轉換為L(cháng)onTalk協(xié)議的形式發(fā)給各個(gè)現場(chǎng)節點(diǎn)，從而實(shí)現上位機和底層各個(gè)現場(chǎng)節點(diǎn)之間的通信。與以短訓班采用昂貴的LON總線(xiàn)適配器的方法相比，這種方法既提高了數據的傳輸速度又節省了方法費用。上位機將現場(chǎng)節點(diǎn)傳送上來(lái)的各種監測數據存進(jìn)MS-SQLSERVER2000數據庫，提供人機交互的界面，并完成實(shí)時(shí)數據的圖形化、格式化顯示，同時(shí)用傅立葉變、換（FT）和小波變換（WT）對數據進(jìn)行分析。