基于MAX1320的工业风机监测仪数据采集模块的设计与实现

一种风机主控制器运行数据的自动连续采集方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710696160.8(22)申请日 2017.08.15(71)申请人四川东方电气自动控制工程有限公司地址 618099 四川省德阳市旌阳区庐山南路三段18号(72)发明人陈伟　杨柳青　闵泽生　雷凯　刘亦飞　刘启飞　赵伟　崔倩　(74)专利代理机构成都天嘉专利事务所(普通合伙) 51211代理人邓小兵(51)Int.Cl.H04L 29/08(2006.01)(54)发明名称一种风机主控制器运行数据的自动连续采集方法(57)摘要本发明公开了一种风机主控制器运行数据的自动连续采集方法，由上位机与主控制器建立通讯连接后，上位机向主控制器下发数据采集开启指令，然后主控制器将实时运行数据写入文件，每当上位机检测到主控制器有数据文件生成后，上位机通过FTP协议将生成的数据文件下载到本地计算机，而后删除主控制器上已下载成功的数据文件，实现风机主控制器运行数据的自动连续采集。

本发明以主控制器写文件的方式将主控制器实时运行数据写入文件，应用Modbus/TCP技术和FTP技术实现主控制器中数据文件自动下载，实现风机主控制器运行数据的自动连续采集，保证数据的准确性、连续性和完整性，减少操作人员工作量，便于进行长时间连续采集数据。

权利要求书1页说明书3页附图1页CN 107508874 A 2017.12.22C N 107508874A1.一种风机主控制器运行数据的自动连续采集方法，其特征在于：由上位机与主控制器建立Modbus/TCP通讯连接，建立通讯连接后，上位机向主控制器下发数据采集开启指令，然后主控制器将实时运行数据写入文件，每当上位机检测到主控制器有数据文件生成后，上位机通过FTP协议将生成的数据文件下载到本地计算机，而后删除主控制器上已下载成功的数据文件，实现风机主控制器运行数据的自动连续采集。

基于DSP的主扇风机振动数据采集模块设计

基于DSP的主扇风机振动数据采集模块设计作者：张博张瀚文张妙恬冯禹孟国营来源：《科技视界》 2014年第17期张博张瀚文张妙恬冯禹孟国营（中国矿业大学〈北京〉机电与信息工程学院，中国北京 100083）【摘要】本文提出了一种基于DSP的主扇风机振动数据监测模块设计方案。

平台硬件以DSP芯片TMS320F2812为核心，通过集成CAN总线接口实现监控数据传输。

该采集模块靠近风机安装，依靠DSP的数据处理能力，实现了就地完成数据采集、处理、存储。

该模块使数据采集更为可靠，成为分布式监控系统的重要组成部分，并且减少了线缆铺设。

【关键词】主扇风机；数据监测；TMS320F2812Design of the Vibration Data Acquisition Module for Main Fan Based on DSPZＨＡＮＧ Bo ZＨＡＮＧ Han-wen ZＨＡＮＧ Miao-tian FＥＮＧ Yu MＥＮＧ Guo-ying(School of Mechanical Electronic and Information Engineering of CUMT.〈Beijing〉, Beijing 100083, China)【Abstract】A design scheme of the vibration data acquisition module for coal mine main fan based on the DSP technology is proposed. The DSP chip TMS320F2812 is taken as the core of the hardware of the module, and the monitoring data’s transmission is realized via integrated CAN bus. The module is installed next tothe main fan, rely on the powerful DSP chip, so the acquisition, processing and storage of the vibration data can be accomplished locally. This module ensures more reliable data acquisition, and compose a important module of the distributed system, and also decrease the number of the wires.【Key words】Main fan; Data acquisition module; TMS320F2812作者简介：张博(1984—），男，汉族，河北邢台人，中国矿业大学〈北京〉机电与信息工程学院机械电子工程专业硕士研究生，主要从事煤矿设备监控研究。

一种工业现场的数据采集系统的设计

Hale Waihona Puke 本文设计的系统用于对工业现场中多个位置的温度数据进
４ＡＤ对应通道读取数值以后，可以通过上式来计算相应的温度
实际值。２．２ＰＬＣ与ＰＣ的串行通信ＰＬＣ与ＰＣ的串行通信主要是通过三菱ＭＸＣｏｍｐｏｎｅｎｔ提供的ＡｃｔｉｖｅＸ控件来实现的。ＭＸＣｏｍｐｏｎｅｎｔ是三菱公司提供的动态链接库ＤＬＬ，它使用户无需知道通信协议的细节，即可轻易的实现与指定ＰＬＣ的通信。安装完ＭＸＣｏｍｐｏｎｅｎｔ３．０
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓａｋｉｎｄｏｆｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎ．ｗｈｉｃｈｃａｎｕｓｅｄｉｎｓｍａｌａｎｌｄｍｅｄｉｕｍ —ｓｃａｌｅｍｏｎｉｔｏｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｆｉｅｌｄ．ＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉＦＸ２ＮＰＬＣｃｏｌｌｅｃｔｅｓｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎａｌｏｇｄａｔａｂｙｔｈｅＡｎａｌｏｇＩｎｐｕｔＭｏｄｕｌｅＦＸ２Ｎ一４ＡＤＰＣｕｓｅｓｔｈｅＶＢ６．０ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈＰＬＣｔｈｒｏｕｇｈＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉＡｃｔｉｖｅＸｃｏｎｔｒｏｌｓＰＣｄｒａｗｓｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｄａｔａｉｎｔｏｄｙｎａｍｉｃｃｕｒｖｅｓ，ａｎｄｔｈｅｄａｔａａｒｅｓｔｏｒｅｄｉｎａｎＡＣＣＥＳＳｄａｔａｂａｓｅｆｏｒｒｅｃｏｒｄｓａｎｄｑｕｅｒｙａｎａｌｙｓｉｓＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｄ￣ａｂａｓｅ

风机加装在线监测装置技术方案

风机加装在线监测装置技术方案基于模型的设备状态监测诊断系统MCM介绍1．MCM技术背景基于模型的状态监测诊断核心专利技术源于二十世纪八九十年代期间美国NASA科技项目的研究成果，最先应用于航天飞机主发动机，直升飞机发动机和气体透平。

在2000年，应用了这一科技成果的MCM 电动机状态监测器被美国《控制工程》杂志评为40个最好的产品之一并获奖。

MCM 电动机状态监测器应用于三相系统的预测维修，包括电动机、发电机、变压器以及它们驱动的设备或过程。

MCM 只通过连续在线监测电压和电流信号，就可检测潜在的机械和电气失效，提供日益恶化的机器和过程状态的早期警告，同时提供诊断结论信息。

因此，MCM 具有维修日程计划的能力，能够预防非计划停机和提供设备利用率。

2．MCM基于模型的监测诊断原理基于模型的故障检测和诊断技术与振动和电流特征分析在基本原理上有着根本的不同。

这个技术将电动机、被驱动设备和过程作为一个系统对象，三相电压作为系统输入，三相电流作为系统输出。

MCM 采集和处理实时电压电流信号，利用系统识别的方法计算出系统动态行为和模型参数，模型参数作为被监测的状态参数，其变化将指示系统的异常状态发生。

MCM方法的主要原理是将机器或过程的数学模型的动态行为与测量的动态行为相比较，如图1 所示。

图1 数学模型与实际系统的比较图中，u(n) 是对数学模型和实际基于电动机的系统的输入电压，它是测量的电压。

y(n) 对应基于电动机的系统的输出，它对应测量的电流。

v(n),是由模型计算出的电流。

y(n)-v(n) 是测量的和计算出的电流的差。

模型由一组微分方程式组成，描述电动机的电动机械行为。

从系统中采集的实时数据用系统识别算法进行处理，计算模型参数。

驱动机械或过程的电动机被当作一个传感器，电动机以及基于电动机的系统发生的故障，或影响系统运行的异常状态，也影响模型参数。

MCM 首先通过采集和处理电动机数据学习基于电动机的系统一段时间，确定三相系统在各种变化条件（如负荷）下的动态行为（模型），处理数据的结果被存储在数据库中，建立一个参考模型，这个参考模型基本上由模型参数、它们的均值及其标准方差组成。

风力发电机故障监测系统数据采集单元的设计

风力发电机故障监测系统数据采集单元的设计赵慧娴【摘要】风力发电机组是风力发电的重要设备,大型风力发电机组大多分布在边远地区,发生故障时很难被及时发现并加以处理.风力发电机的大部分故障可以通过振动、转速等参数的变化反映出来,那么针对这些参数的变化设计监测系统就可以实现对风力发电机组的主要常见故障进行监测的目的.基于以上原理,本文提出一套故障监测系统数据采集模块的设计方案来对风力发电机组关键部件的主要常见机械故障进行监测.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)032【总页数】3页(P121-123)【关键词】风力发电机;传感器;在线监测;故障诊断;数据采集【作者】赵慧娴【作者单位】内蒙古机电职业技术学院,呼和浩特010070【正文语种】中文【中图分类】TM3151 系统简介本文介绍的风力发电机故障监测系统数据采集模块是针对MW级风力发电机组机械部件的在线故障诊断与安全监测需要而开发的，传感器负责获取主要部件的监测信号，通过信号调理电路放大、滤波、保护、线性化补偿等措施，送至A/D转换器进行模数转换，转换之后的数字信息被送入STM32F107VCT6进行数据分析，分析结果通过STM32F107VCT6自身所带的以太网模块送入上位机。

2 振动检测电路设计本设计中采用北京东方振动和噪声技术研究所生产的INV9828低频加速度传感器对变速箱的输入轴、主轴等低速轴和叶轮产生的低频振动进行测试；采用秦皇岛鑫华科技有限公司生产的AD500T加速度传感器对变速箱的中间轴、输出轴、发电机这些具有较高旋转频率结构产生的高频振动进行测试。

INA9828和AD500T正常工作时需要为它提供一个恒流电源恒流源的的大小为24V、4mA，所以首先要设计一个24V、4mA的恒流源作为所选的加速度传感器的供电电源。

根据加速度传感器的技术性能指标和采集信号的基本特征，必须对加速度传感器的输出信号进行整形处理，为了避免外界电容元件对加速度传感器输出的低频信号的影响，本文选用仪表放大器INA128作为电压跟随器来稳定信号。

基于MAX132芯片的数据采集器的设计与实现

I T 技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald611 功能描述M A X 132具有高分辨率、小尺寸和低功耗等特点。

低电源电流60 μA （工作方式）1 μA （休眠方式）每秒转换16次时，±0.006%FSR精度低噪声:15 μV RMS转换速率高达每秒100次±10PA输入电流50 Hz/60 Hz频率抑制引脚排列、引脚说明M A X 132引脚排列和引脚说明分别见图1和表1。

接口时序：MAX132的接口时序图如图2所示。

2 系统设计M A X 132首先用固定的时间周期对输入电压进行积分，然后对一个已知的基准电压反积分，并且测量到达零所需的时间。

使积分时间等于50 H z/60 Hz的一个周期，可获得优质工频干扰抑制。

M A X 132具有50 H z /60H z 模式选择位，可以分别置积分时间为655/545个时钟周期，以便通过32768 H z晶体得到50 H z/60 H z 频率抑制。

模拟差分输入电压是通过第14脚和第15脚（I N HI，I N LO）输入。

对于18位精度的M AX132，其分辨率与满量程输入电压（V IN FS ）满足以下关系：分辨率（V/LSB）=V IN FS /262144基准电压的选择取决于输入电压的范围和工作模式（50 Hz/60 Hz）：INFINFSREF V XV X V Hz 0644.126214451254560==模式：晶体的频率决定了转换速度。

32768H Z 的晶体用于要求抗50 H z/60 H z的工频干扰的场合。

在这个频率工作时，M A X132每秒转换16次。

对于不要求50 H z /60 H z 工频干扰抑制的应用场合，M A X132在降低精度的条件下，转换速率可达每秒转换100次。

3 实现如图3所示是设计的一款气动测量仪表的数据采集部分与微处理器的原理框图。

基于PLC程序和SCADA软件的风机信息采集上传系统设计

基于PLC程序和SCADA软件的风机信息采集上传系统设计程占伟，周珍珍，陈娜娜，马树立(许昌许继风电科技有限公司，河南许昌461000)摘要：对风电场远程数据采集与监控系统SCADA网络进行了分析，对国网冀北电力调度控制中心提出的风机信息采集上传工作要求和实施手册进行了探讨。

对许继风机的信息采集上传系统的进行了详细的软硬件方案和算法设计。

基于许继风机PLC程序F J K-5024SCADA系统组态软件DWE-8000和南瑞隔离装置syskeeper-2000进行了相应的软件开发、测试和现场调试。

开发岀的风机信息采集上传系统具有计算量小、成本低、结构清晰、扩展性好、兼容性强、数据准确度高等优点。

关键词：风电场SCADA,信息采集，文件生成，文件上传;正向隔离中图分类号:TP273：TP274文献标识码:A文章编号：1003-7241(2020)012-0077-05Design of WTGS Data Acquisition and Update System Based on PLC Program and SCADA SoftwareCHENG Zhan-wei,ZHOU Zhen-zhen,CHEN Na-na,MA Shu-li(Xuchang Xuji Wind Power Technology Co.,Ltd.,Xuchang461000China)Abstract:Wind farm SCADA network is analysed,and work requirements and implementing manual of WTGS data acquis让ion and update which is released by electirc dispatch and control center of state grid jibei electric power Co.,Ltd.,is discussed.A detailed hardware and software scheme and algorithm of Xuji WTGS data acquisition and update system is designed.The corresponding software development,testing and site commissioning is carried out based on Xuji WTGS PLC program FJK-502.4,SCADA system configuration software DWE-8000and nanrui forward isolation device syskeeper-2000.The developped WTGS data acquistion and update system has the advantages of low calculation,low cost,clear structure, good expansibility and good compatibility.Key words:wind farm SCADA;data acquisition;file generation;file update;forward isolation1引言随着我国新能源行业的持续大规模投资，风电场数量和规模越来越大，风电场运营商和电力调度控制中心对风电场的管控越来越先进和规范。

一种基于BIM的风机振动信息采集系统[发明专利]

专利名称：一种基于BIM的风机振动信息采集系统
专利类型：发明专利
发明人：唐睿,钟秀敏,陈慕欧,杨春晖,顾彧,韩欣雷,陈建康,张华培
申请号：CN202011331350.8
申请日：20201124
公开号：CN112504436A
公开日：
20210316
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于BIM的风机振动信息采集系统，包括若干个振动采集单元、RFID阅读器以及依次连接的LoRa采集节点、网关、终端服务器和显示终端，各个振动采集单元包括RFID振动传感器(3)，所述的终端服务器中存储有风机的BIM模型，所述的显示终端显示该BIM模型以及各个RFID振动传感器(3)在BIM模型的位置。

与现有技术相比，本发明具有抗干扰能力强、功耗低、不需要布线、操作简单和直观性好等优点。

申请人：华能(上海)电力检修有限责任公司
地址：200942 上海市宝山区盛石路270号
国籍：CN
代理机构：上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：翁惠瑜
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风机在线监测系统方案MicrosoftWord文档全解

太原煤气化公司东河煤矿主通风机在线监控系统应用研究报告二〇一一年十月十日1、概述通风机在线监测系统是依据国家标准《工业通风机用标准化风道进行性能试验》GB/T1236-2000和煤炭行业标准《煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法》MT 421-2004的要求，结合煤矿安全生产的实际情况而研制的新一代矿用主通风机在线监测系统。

它利用高性能PLC构成前端数据采集和处理单元，以稳定、可靠、精确的方式将采集数据传送给主控制计算机，主控制计算机对采集数据进行分析计算并显示存储，从而对通风机的运行状态进行连续的在线监测，为通风机的安全、高效运行提供科学依据。

风机是矿井要害设备之一，风机的实时运行数据需要纳入全矿井自动化系统，传统的设备无法及矿井自动化系统交换数据，只要依赖于计算机网络技术，才可以将风机运行的实时信息数据传送给矿调度室，并将其运行数据并入全矿井数据库以供整体分析决策使用。

所以，在线监测是实现全矿井自动化的必须设备。

通风机微机监测系统是应用于大型通风机流量监测方法的装置；系统以国家标准”通风机空气动力性能试验方法”和煤炭行业标准”煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法”为依据，应用工业计算机检测技术和独特的专有研究成果对矿用大型通风机的运行状态进行连续在线测量及处理，以多种方式提供通风机运行状态的各种数据，保障通风机的安全运行和方便通风机的性能测试，并为多种功能扩充提供方便的条件。

在线测量及处理的风机运行参数包括：风量、负压、静压、动压、全压、风速、瓦斯；风机振幅；电机电压、电流、功率因数、轴功率、转速、轴承温度、定子绕组温度、电能损耗、正反转、效率等；电源配电柜母线电压、电流；根据运行情况可实时输出各种特性曲线。

数据传输模式兼容满足国际标准的多种数交换形式， FTP、局域网IE数据服务及广域网IE数据服务功能，可及全矿井自动化系统实现灵活便捷的数据联网，将风机的实时运行参数传输到矿总调度室，满足自动管理的需求。

数据采集与监视控制系统的模拟测试工具及其测试方法与制作流程

本技术提供了一种数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，包括配置文件层，编写配置文件；协议处理层，读取配置文件并根据配置文件加载不同的规约；通信数据链路层，根据规约建立虚拟数据通信链路；界面窗口层，用于显示虚拟设备的数目、名称、端口和地址以及所述虚拟设备下的单点遥信数目、双点遥信数目、遥控数目、遥测数目、遥调数目和设定值数目，点击不同虚拟设备后，自动切换到相应虚拟设备；虚拟设备调度层，为多线程实现，一个虚拟设备可以对应多个虚拟数据通道，一个虚拟数据通道对应至少一个实际设备。

本技术的模拟测试工具在SCADA系统开发初期，对于验证各个模块的功能，加快开发进度，有着硬件设备不可替代的作用。

技术要求1.数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，包括配置文件层，编写配置文件；协议处理层，读取配置文件并根据配置文件加载不同的规约；通信数据链路层，根据规约建立虚拟数据通信链路；界面窗口层，用于显示虚拟设备的数目、名称、端口和地址以及所述虚拟设备下的单点遥信数目、双点遥信数目、遥控数目、遥测数目、遥调数目和设定值数目，点击不同虚拟设备后，自动切换到相应虚拟设备；虚拟设备调度层，为多线程实现，一个虚拟设备可以对应多个虚拟数据通道，一个虚拟数据通道对应至少一个实际设备。

2.根据权利要求1所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述编写配置文件采用手工编写配置文件与自动批量生成相结合。

3.根据权利要求2所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述手工编写配置文件根据实际需要测点详细参数。

4.根据权利要求2所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述自动批量生成可对每个设备批量生成数万点信息。

5.根据权利要求1所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述配置文件为xml格式。

6.根据权利要求1所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述协议为iec60870系列的101，102，103，104或mobus国际/国内规约。

风电机组塔架数据采集及状态监测系统设计

近年来环境逐渐恶化和化石能源的储量不断减少，全球各国不断对新能源加大重视和发展。

风电作为一种技术发展较为成熟的清洁能源，在全球的装机容量也得到了快速增长。

由于风电机组的工作方式较复杂，风机塔筒承受各种自然风的气动载荷和承受机舱和风轮的重力载荷，所以它的安全性格外重要，一旦出现故障将会造成巨大的损失。

在风电机组监测系统研究，国外有通用电气公司的Bently Nevada 系统、SKF 公司的SKF WindCon 系统、VIBROWEB XP 诊断型的在线状态监测系统等；国内有金风科技公司的风电机组在线监测系统、北京唐智科技有限公司的JKl0460风电机组故障诊断系统、东方振动和噪声技术研究所的DASP 系统等。

但是这些监测系统往往侧重于监测风电机组机舱或者叶片的状态，而忽视了对风电机组塔架的监测，监测系统不够完善，不能满足不断发展过程中的风电机组对安全性的要求。

当前针对风电机组塔架的研究现状，比如国外学者M.Zendehbad 等人[2]尝试使用激光仪器监测了风电场中风力机塔架的偏转，并获得了成功；Wout Weijtjens 等人[3]通过分析来自5台海上风机共15年的监测数据所得的结论，提出可以通过监测塔架的共振频率来检测塔架底部的侵蚀（即冲刷）及转子的状况。

国内学者吕斌等人通过有限元分析优化了倾角传感器的布置，采用基于HHT 的低频信号提取算法得到塔筒的真实倾斜数据，并设计了一套用于监测塔筒倾斜的系统；周进等人采用相对主元分析（RPCA ）和某风电机组2011年3—5月的SCADA 运行数据，建立了覆盖塔架正常工作状态的RPCA 振动模型，计算得出监控统计量HotellingT2（简称T2）和平方预测误差（SPE ），并采用塔架振动RPCA 模型，准确检测出风电机组变桨系统故障，验证了所研究方法的有效性。

由此可知，当前国内外关于风电机组的状态监测系统有很多，但有关风力机塔架状态监测系统的研究很少，应用也不广泛，仍缺乏全面的风电机塔架状态监测系统。

工业仪表无线数据采集系统的设计与实现

随着通信技术和嵌入式技术的不断发展，短距离、低功耗和低速率的无线通信技术已得到比较广泛的应用［2］。但要通过低成本把工业现场中多种类型的仪器仪表改造为无线通信还是一件比较困难的事情。在多种近程无线通信技术中，ZigBee 技术是较适合于工业应用的一种［3］。
对此，本文设计了一种基于 ZigBee 的数据采集无线网络适配器。该适配器通过通信端口绑定到仪表，构成 ZigBee 终端节点，并把节点接入到无线网络中。通过这种方式，即可利用较低的成本把仪器仪表接入到无线网络中，使仪器仪表具有无线通信能力。
当协调器发起网络后，ZigBee 适配器就上电搜寻网络并发送加入网络信号。加入网络成功后，ZigBee 适配器进入低功耗休眠状态［7］。在设计的系统中，适配器被设置为定时采集、发送数据，节点不是一直处在工作状态。当发送数据时，节点被唤醒处于发送状态；当完成发送任务后，节点进入低功耗休眠状态，以节约能耗。CC2430 有 4 种低功耗模式，分别为 PM0 、PM1 、 PM2 、PM3 ，其中 PM0 功耗最大，PM3 功耗最小。所设计的系统使用的是 PM2 休眠低功耗模式，程序设定发送数据的时间间隔配置在 500 ms。ZigBee 适配器软件流程图如图 5 所示。
摘要：为方便快捷地读取现场仪表数据和查询仪表运行状况，提出了一种基于 ZigBee 的工业仪表无线数据采集系统设计方案。采
用 ZigBee 技术，搭建了一套无线数据采集系统，并利用数据库技术和虚拟仪器技术对数据进行采集、存储和管理。对设计的系统作了
整体功能测试以及通信距离、丢包率和误码率的测试，结果表明，设计的无线数据采集系统具有低功耗、高可靠性和稳定性等优点。