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          借助集中式數(shù)據(jù)采集,開發(fā)在線風(fēng)電場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

          作者: 時(shí)間:2012-09-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          構(gòu)成該應(yīng)用的模塊示意圖

          構(gòu)成該應(yīng)用的模塊示意圖

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/193148.htm

          LabVIEW圖形化編程環(huán)境,不需任何額外費(fèi)用即可將模塊整合至研發(fā)階段

          - Roberto Arnanz, Fundacion CARTIF

          挑戰(zhàn):

          開發(fā)診斷網(wǎng)絡(luò),自動(dòng)追蹤鋒利渦輪機(jī)的狀態(tài),并具備集中存取功能,讓用戶對(duì)獲取的信息進(jìn)行離線分析。

          解決方案:

          使用NI LabVIEW開發(fā)應(yīng)用,進(jìn)行、數(shù)據(jù)管理、為應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)存取功能,并使用NI CompactDAQ進(jìn)行,以便在單一設(shè)備上調(diào)節(jié)并獲取不同的信號(hào)。

          CARTIF的工業(yè)診斷與預(yù)測(cè)維護(hù)工程師,工作熱菔強(qiáng)發(fā)診斷式工業(yè)環(huán)境。 而這些必須能取得如振動(dòng)、電子與高低頻率的各種數(shù)位信號(hào),并達(dá)到高存數(shù)容量。許多情況下,我們必須在整個(gè)電力生產(chǎn)過程不斷操作這些。

          對(duì)風(fēng)力渦輪而言,其功能與設(shè)計(jì)階段的、診斷與存儲(chǔ)需求,均近似于任何旋轉(zhuǎn)機(jī)器的應(yīng)用。 在風(fēng)力渦輪的應(yīng)用上,我們必須診斷多臺(tái)機(jī)器,也因此大幅提高了資料與診斷的數(shù)量,使中央處理壓力增大。

          在與Iberdrola Renovables公司合作中,我們開發(fā)的解Q方案,可向所有機(jī)器提供獨(dú)立的診斷裝置、分散式 PostgreSQL數(shù)據(jù)庫,同時(shí)每個(gè)風(fēng)力電廠搭配1組服務(wù)器,和1組中央服務(wù)器。 我們對(duì)界面進(jìn)行修改使其可用于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器,從而分散資料的存取。 有了LabVIEW網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器工具組,我們開發(fā)的應(yīng)用可供單機(jī)使用,并可發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上。 因此,我們使用LabVIEW作為單一的開發(fā)工具,在不考慮個(gè)別功能的安裝位置、溝通方式,與用戶使用方式的情況下,整合數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理以及界面設(shè)計(jì)。

          數(shù)據(jù)采集

          根據(jù)診斷需求,我們必須從每座風(fēng)力渦輪機(jī)中采集多個(gè)信號(hào)。 我們安裝了第一款原型,它具備8組ICP加速度計(jì)、5組電容加速度計(jì)、3組電流鉗、3組電壓傳感器和2個(gè)測(cè)量速度的電感傳感器。 在考慮了各種信號(hào)類型之后,我們選擇使用NI CompactDAQ系統(tǒng),其中包含NI cDAQ-9172 8槽機(jī)箱、NI USB-9233加速度計(jì)、NI 9205 C系列模擬輸入模塊、NI 9423漏極輸入C系列模塊,與NI 9474 C系列電子輸出模塊。

          由于該系統(tǒng)在研究過程中能以可變速度操作,所以該系統(tǒng)符合我們對(duì)信號(hào)采集的多種需求,包括將速度信號(hào)與其余用作分析的信號(hào)同步。 因?yàn)榕c緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)軸相關(guān)因素的一般頻率非常低,而且該系統(tǒng)某時(shí)間段內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)變動(dòng)性并不高且便于分析,所以該系統(tǒng)還能夠在較長時(shí)間內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

          為了設(shè)定指定的采集時(shí)段,我們只有在所需的采集時(shí)段內(nèi)、速度變動(dòng)百分比在不超過某個(gè)閥值時(shí)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 這種方法相當(dāng)于使用觸發(fā)軟件,該軟件中已存儲(chǔ)的資料會(huì)對(duì)應(yīng)預(yù)觸發(fā)時(shí)間,并且觸發(fā)條件時(shí)由某個(gè)計(jì)算所決定,此計(jì)算會(huì)決定以往數(shù)據(jù)中的最高速度變化。

          除了編碼器信號(hào),針對(duì)8個(gè)模擬通道,該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)25 kHz的傳輸率,從而將資料連續(xù)存儲(chǔ)至磁盤,并能夠在所需時(shí)間內(nèi)獲得該頻率的信號(hào)。

          診斷應(yīng)用

          考慮到動(dòng)力相對(duì)的不足,該系統(tǒng)會(huì)逐次采集資料并稍后處理所收集到的資料。 在每一輪的基礎(chǔ)上我們進(jìn)行不同通道和頻率的采集,這是根據(jù)定期診斷進(jìn)行的;我們將全部的結(jié)果存儲(chǔ)在本地資料庫中,并且只將最顯著的結(jié)果或警報(bào)發(fā)送至中央數(shù)據(jù)庫。

          多個(gè)模塊組成應(yīng)用程序, 監(jiān)督模塊讀取數(shù)據(jù)庫設(shè)定,并根據(jù)這些設(shè)定、命令在預(yù)定時(shí)間執(zhí)行各種采集、后續(xù)處理與可用數(shù)據(jù)的診斷。 用戶界面模塊提供已采集信號(hào)的存取,以及用診斷結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析功能,例如1個(gè)或多個(gè)采集的快速傅里葉(FFT)顯示,而且該模塊可互相比較。 無需下載已采集的信號(hào),任何用戶都可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器連接至該界面。

          模塊化設(shè)計(jì)便于處理演算法的執(zhí)行修改,且不必重新便宜編譯應(yīng)用程序就能增加新的功能。 在此案例中,該演算法位于動(dòng)態(tài)連接庫,可在系統(tǒng)處理沒有運(yùn)行時(shí)對(duì)其進(jìn)行編輯。

          診斷網(wǎng)絡(luò)

          該系統(tǒng)的管理機(jī)制可方便每個(gè)數(shù)據(jù)庫保持最新狀態(tài),即使其中一個(gè)點(diǎn)失去了聯(lián)系,所有的機(jī)器仍會(huì)連續(xù)自動(dòng)進(jìn)行預(yù)訂的診斷。

          我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)位于中央服務(wù)器上、可從任何網(wǎng)絡(luò)瀏覽器存取、監(jiān)控或進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(SCADA)的用戶界面,所以該應(yīng)用程序的用戶能夠快速獲得各種機(jī)器所產(chǎn)生的診斷信息,并且具有高度的靈活性。 為了快速地存取或分析采集的信號(hào),用戶可以連接到機(jī)器上(而非中央服務(wù)器上)的界面。 在Apache服務(wù)器上,我們將該方法建立在LabVIEW應(yīng)用程序上。

          為了在測(cè)試期間讓各種網(wǎng)絡(luò)元素相互通信,我們建立了一個(gè)無線診斷網(wǎng)絡(luò),使其獨(dú)立于風(fēng)力場(chǎng)中所有其他通信之外。

          使用LabVIEW簡(jiǎn)化模塊集成

          我們使用LabVIEW作為整個(gè)診斷應(yīng)用程序的開發(fā)軟件。 LabVIEW圖形化編程環(huán)境,不需任何額外費(fèi)用即可將模塊整合至研發(fā)階段。 盡管我們獨(dú)立設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集、處理與診斷模塊,此模塊設(shè)計(jì)能夠推進(jìn)軟件開發(fā)過程,并且可以根據(jù)計(jì)算要求與設(shè)備功能,在不同平臺(tái)(或多核心系統(tǒng)及不同的微處理器)上執(zhí)行該模塊。 我們?cè)贗berdrola Renovables公司的電廠中實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng),他們的大力支持對(duì)我們項(xiàng)目的開展起了巨大的作用。

          更多資源:

          NI LabVIEW 2012全新模板與范例 http://www.21ic.com/ni/labview2012.htm

          LabVIEW資深用戶編程技巧總匯 http://dl.21ic.com/ebook-107267.html



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