一种具备CMS功能的大型可编程自动化控制器的制作方法

一种具备cms功能的大型可编程自动化控制器
技术领域
1.本实用新型涉及风力发电机控制器领域，具体涉及一种具备cms功能的大型可编程自动化控制器。


背景技术：

2.风电机组状态监测系统(cms)是风力发电机组的重要组成部分，通过实时状态检测和智能故障预警技术可以有效地发现事故隐患并实现快速准确的系统维护,保障机组安全运行，做到防范于未然，必能大大地降低风机的故障率，有效地减少维修费用。
3.当前国内外风力发电机组均采用独立式cms装置，与风电主控系统相互独立，无法实现主控系统与cms信息交互和数据共享，严重降低了数据的有效利用率。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种具备cms功能的大型可编程自动化控制器，将cms与风电主控系统相结合，实现了风电主控系统与cms信息交互和数据共享，有效了数据的有效利用率。
5.本实用新型的技术方案：
6.一种具备cms功能的大型可编程自动化控制器，包括cpu模块、高速模拟量采样模块、io扩展模块、第一高速背板通信总线、第二高速背板通信总线、数据服务器、scada系统，
7.所述cpu模块与高速模拟量采样模块通过第一高速背板通信总线进行通信连接；
8.所述io扩展模块通过第二高速背板通信总线与cpu模块和高速模拟量采样模块；
9.所述cpu模块还与数据服务器以及scada系统通信连接；
10.所述高速模拟量采样模块与接近开关和加速度传感器通信连接用以接收接近开关和加速度传感器采集的数据；
11.所述io扩展模块与执行与采集单元通信连接用以实现信息交互。
12.所述cpu模块包括微处理器，微处理器与第一高速背板通信总线相连，所述cpu模块还包括电源单元、电源调理单元、拓展存储单元、总线管理器以及网口单元，所述电源单元通过电源调理单元后给微处理器供电，所述拓展存储单元和总线管理器通过并行总线连接到微处理器，所述总线管理器通过总线连接网口单元。
13.所述高速模拟量采样模块包括mcu控制器，mcu控制器与第二高速背板通信总线相连，所述高速模拟量采样模块还包括mcu片外拓展存储器、以太网转换芯片、千兆网口、同步adc芯片以及隔离器，所述mcu片外拓展存储器通过总线与mcu控制器相连，所述千兆网口通过以太网转换芯片连接到mcu控制器，所述同步adc芯片通过总线连接到mcu控制器，在同步adc芯片与mcu控制器之间还连接有隔离器。
14.所述io扩展模块包括功率测量、编码器接入、对时和通用工业总线通信模块。
15.高速模拟量采样模块具备16路模拟量采样通信，最高采样频率为25.6khz。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：cpu模块是大型可编程自动化控制器
的核心部分，负责计算处理用户程序，同时具备高速实时工业以太网，完成cms高速实时数据传输；高速背板通信总线负责cpu模块与io扩展模块和高速模拟量采样模块的数据交互；io扩展模块负责控制系统的信号采集和输出执行；高速模拟量采样模块负责cms振动和振摆的高速信号采样并完成边缘计算，将cms与风电主控系统相结合，实现了风电主控系统与cms信息交互和数据共享，有效了数据的有效利用率。
附图说明
17.图1是本实用新型控制器的整体示意图。
18.图2是本实用新型高速背板通信总线架构图。
19.图3是本实用新型cpu模块架构图。
20.图4是本实用新型高速模拟量采样模块架构图
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.请参阅图1-图4所示，本实用新型提供一种技术方案：
23.如图1所示，一种具备cms功能的大型可编程自动化控制器，包括cpu模块1、高速模拟量采样模块2、io扩展模块3、第一高速背板通信总线4、第二高速背板通信总线5、数据服务器9、scada系统10，
24.所述cpu模块1与高速模拟量采样模块2通过第一高速背板通信总线4进行通信连接；
25.所述io扩展模块3通过第二高速背板通信总线5与cpu模块1和高速模拟量采样模块2；
26.所述cpu模块1还与数据服务器9以及scada系统10通信连接；
27.所述高速模拟量采样模块2与接近开关6和加速度传感器7通信连接用以接收接近开关6和加速度传感器7采集的数据；
28.所述io扩展模块3与执行与采集单元8通信连接用以实现信息交互。
29.如图3所示，所述cpu模块1包括微处理器100，微处理器100与第一高速背板通信总线4相连，所述cpu模块1还包括电源单元101、电源调理单元102、拓展存储单元103、总线管理器104以及网口单元105，所述电源单元101通过电源调理单元102后给微处理器100供电，所述拓展存储单元103和总线管理器104通过并行总线连接到微处理器100，所述总线管理器104通过总线连接网口单元105。
30.cpu模块选用选用高性能的微处理器，是逻辑控制核心，拓展片外存储器与总线，具备两路高速实时以太网接口，用于用户程序执行、高速背板通信总线管理和cms高速实时数据传输。
31.如图4所示，所述高速模拟量采样模块2包括mcu控制器110，mcu控制器110与第二高速背板通信总线5相连，所述高速模拟量采样模块2还包括mcu片外拓展存储器111、以太
网转换芯片112、千兆网口113、同步adc芯片114以及隔离器115，所述mcu片外拓展存储器111通过总线与mcu控制器110相连，所述千兆网口113通过以太网转换芯片112连接到mcu控制器110，所述同步adc芯片114通过总线连接到mcu控制器110，在同步adc芯片114与mcu控制器110之间还连接有隔离器115。
32.高速模拟量采样模块采用高速adc同步采样芯片，通过高速总线隔离器后将信号发spi总线方式传送给mcu芯片，同时具备一路高速以太网，实现cms振动和振摆的高速信号采样并完成边缘计算。
33.高速背板通信总线采用两种通信总线，一种实现与高速模拟量采样模块的通信，既保证了高速模拟量采样值的高速搬移，又不影响通用io模块的正常信息交互速度；一种实现与通用io模块的数据交互。
34.所述io扩展模块3包括功率测量、编码器接入、对时和通用工业总线通信模块。
35.所述高速模拟量采样模块2具备16路模拟量采样通信，最高采样频率为25.6khz。
36.一种具备cms功能的大型可编程自动化控制器，将cms与风电主控系统相结合，实现了风电主控系统与cms信息交互和数据共享，有效了数据的有效利用率。
37.本实用新型由cpu模块、高速背板通信总线、io扩展模块和高速模拟量采样模块四部分组成，其中，cpu模块是大型可编程自动化控制器的核心部分，负责计算处理用户程序，同时具备高速实时工业以太网，完成cms高速实时数据传输；高速背板通信总线负责cpu模块与io扩展模块和高速模拟量采样模块的数据交互；io扩展模块负责控制系统的信号采集和输出执行；高速模拟量采样模块负责cms振动和振摆的高速信号采样并完成边缘计算。
38.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。