CN202472288U - 一种信号隔离转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号隔离转换器，该信号隔离转换器连接在风机主控系统与风速风向仪之间，风速风向仪用于采集流过风机的风速风向信号，并将风速风向信号传送给信号隔离转换器，风机主控系统用于分析经信号隔离转换器处理后的有效的风速风向信号并根据收到的风速风向信号调整风机的运行状态，本信号隔离转换器包括一主机通讯模块、一控制器、一从机通讯模块、一多路开关、一供电模块、一风速风向-I转换模块、一风速风向-2DO转换模块及一风速风向-CNT转换模块。本实用新型信号隔离转换器因可将风速风向仪采集的风速风向信号转换成多种数据形式，故可满足不同风机主控系统对数据形式要求，很好地实现风机主控系统与风速风向仪之间的有效通信。

Description

一种信号隔离转换器

技术领域

本实用新型涉及一种信号隔离转换器，尤其涉及一种应用于风力发电机组风速风向信息采集设备与风机主控系统之间的信号隔离转换器。 

背景技术

在风力发电技术中，风速风向信息采集设备作为重要和关键的风力发电机组部件之一，变得越来越重要，如何准确有效地采集风速和风向信号并实现风速风向信息采集设备与风机主控系统之间的通信问题是目前大多数风电技术企业面临的主要问题之一。 

现有部分国产的风速风向信息采集设备，如风速风向仪、风速计……，虽然风速风向采集设备在风速信号和风向信号采集技术方面有了很大的提升，但是风速风向采集设备与风机主控系统之间的通信仍然是一个很大的问题，常常会出现如下问题：（1）风速风向采集设备采用一种数据形式将风速风向数据的传输出去，而风机主控系统只能接收另一种数据形式的风速风向数据，这样往往造成风机主控系统与风速风向采集设备之间的障碍；（2）不同风机主控厂商生产的风机主控系统接收风速风向数据的形式不一样，使得风机主控系统只能选择特定的风速风向采集设备才能与风机主控系统相互匹配，因而易造成风速风向采集设备选型的困难。如何使风速风向采集设备与风机主控系统之间的通信满足多种数据通信形式变得尤为重要。 

发明内容

本实用新型的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种具有多种数据输出功能的信号隔离转换器，该信号隔离转换器可有效地实现风速风向仪与风机主控系统之间的通信。 

为实现上述目的，本实用新型提供的信号隔离转换器连接在风机主控系统与风速风向仪之间，风速风向仪用于采集流过风机的即时风速信号和风向信号，并将风速信号与风向信号打包后以一定的信号帧的形式传送给所述主机通讯模块，风机主控系统用于分析经信号隔离转换器处理后的有效的风速信号及风向信号并根据收到的风速信号和风向信号调整风机的运行状态。本实用新型信号隔离转换器包括一主机通讯模块、一控制器、一从机通讯模块、一多路开关、一供电模块、一风速风向-I转换模块、一风速风向-2DO转换模块及一风速风向-CNT转换模块。所述主机通讯模块用于（一）接收控制器发出的要求所述风速风向仪定时向主机通讯模块传输风速信号和风向信号的指令并将该指令传送给所述风速风向仪， （二）解包、判断、校验风速风向仪送入的风速信号和风向信号，并将有效的风速信号和风向信号按照所述控制器发出的指令传送给所述控制器。所述控制器用于（一）控制主机通讯模块要求风速风向仪定时传输风速信号和风向信号给主机通讯模块的请求，（二）接收主机通讯模块处理后的风速信号和风向信号，（三）控制风速风向-I转换模块、风速风向-2DO转换模块及风速风向-CNT转换模块将风速信号和风向信号转换成三线电流信号、DO信号及CNT信号，（四）通过从机通讯模块接收风机主控系统要求信号隔离转换器传送RS485信号给风机主控系统的数据请求，（五）控制多路开关的导通与关闭以使转换后三线电流信号、DO信号及CNT信号按照导通状况送入风机主控系统。所述从机通讯模块用于接收和传输所述风机主控系统和所述控制器的控制指令，并将RS485信号传送给风机主控系统。所述多路开关根据控制器的控制指令，有选择性地输出三线电流信号、DO信号、CNT信号。所述供电模块用于对主机通讯模块、控制器、多路开关及从机通讯模块进行电能的供应。 

综上所述，本实用新型信号隔离转换器因可将风速风向仪采集的风速风向信号转换成多种数据形式，故可满足不同风机主控系统对数据形式要求，很好地实现风机主控系统与风速风向仪之间的有效通信。 

附图说明

图1为本图1为本实用新型信号隔离转换器的示意图。 

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。 

请参阅图1，本实用新型一种信号隔离转换器100包括一主机通讯模块1、一控制器2、一从机通讯模块3、一多路开关4、一供电模块5、若干防雷电路6、一风速风向-I转换模块71、一风速风向-2DO转换模块72、一风速风向-CNT转换模块73、一电源监视模块8及一存储器9。在本具体实施例中，所述信号隔离转换器100连接在风机主控系统200与风速风向仪300之间，用以确保风机主控系统200与风速风向仪300之间通讯的有效性和正常。所述风速风向-I转换模块71包括一DA转换器. 

本实用新型信号隔离转换器100具体包括四防雷电路6。

本实用新型信号隔离转换器100的主机通讯模块1分别与供电模块5、风速风向仪300及控制器2相互连接；控制器2分别与所述主机通讯模块1、从机通讯模块3、供电模块5、风速风向-I转换模块71、风速风向-2DO转换模块72、风速风向-CNT转换模块73、电源监视模块8及存储器9相互连接；从机通讯模块3分别与所述控制器2、供电模块5及风机主控系统200 相互连接；多路开关4分别与供电模块5、风速风向-I转换模块71、风速风向-2DO转换模块72、风速风向-CNT转换模块73及风机主控系统200相互连接。 

所述风速风向仪300用于采集流过风机的即时风速信号和风向信号，并将风速信号与风向信号打包后以信号帧的形式传送给所述主机通讯模块1。所述风机主控系统200用于分析经本实用新型信号隔离转换器100处理后的有效的风速信号及风向信号并根据收到的风速信号和风向信号调整风机的运行状态。 

所述主机通讯模块1用于（一）接收控制器2发出的要求所述风速风向仪300定时向主机通讯模块1传输风速信号和风向信号的指令并将该指令传送给所述风速风向仪300；（二）解包、判断、校验风速风向仪300送入的风速信号和风向信号，并将有效的风速信号和风向信号按照所述控制器2发出的指令传送给所述控制器2。所述主机通讯模块1与所述风速风向仪300之间通过VDT协议实现相互的通信。 

所述控制器2用于（一）控制主机通讯模块1要求风速风向仪300定时传输风速信号和风向信号给主机通讯模块1的请求；（二）接收主机通讯模块1处理后的风速信号和风向信号；（三）控制风速风向-I转换模块71、风速风向-2DO转换模块72及风速风向-CNT转换模块73将风速信号和风向信号转换成三线电流信号、DO信号及CNT信号；（四）通过从机通讯模块3接收风机主控系统200要求本实用新型信号隔离转换器100传送RS485信号给风机主控系统200的数据请求；（五）控制多路开关4的导通与断开以使转换后三线电流信号、DO信号及CNT信号按照导通状况送入风机主控系统200。 

本具体实施例中，所述控制器2控制风速风向-I转换模块71及DA转换器并通过相应的SPI程序将风速信号和风向信号转换成两路带风速信号和风向信号的三线电流信号。所述控制器2控制风速风向-2DO转换模块72通过2DO输出程序将风向信号转换成两路带风向信号的DO信号。所述控制器2控制风速风向-CNT转换模块73通过CNT输出程序将风速信号转换成一路带风速信号的CNT信号。 

所述从机通讯模块3用于接收和传输所述风机主控系统200和所述控制器2的控制指令，并按照风机主控系统200的数据要求将风速信号和风向信号转换成风机主控系统200可接收的RS485信号后传送给风机主控系统200。具体的，风机主控系统200通过从机通讯模块3发送风机主控系统200要求控制器2将采集的风速信号和风向信号传送给风机主控系统200指令；本实用新型信号隔离转换器100的控制器2在接收到相应的命令后按照风机主控系统200的数据要求将相应的RS485信号传送给风机主控系统200。本实用新型信号隔离转换器100的从机通讯模块3与风机主控系统200之间采用MODBUS协议进行通信。 

本具体实施例中所述存储器9为一电可擦可编程只读存储器。该存储器9用于存储用户参数信息、通信协议及程序。 

所述多路开关4根据控制器2的控制指令，有选择性地输出三线电流信号、DO信号、CNT信号。 

所述供电模块5用于对主机通讯模块1、控制器2、多路开关4及从机通讯模块3进行电能的供应。所述供电模块5可直接向多路开关4供应24V的直流电；同时供电模块5将24V的直流电经过转换后可向主机通讯模块1、控制器2、多路开关4及从机通讯模块3供应5V的直流电。 

所述防雷电路6用于保护风速风向仪300在遭受雷击或操作过电压时信号隔离转换器100内部各器件及风速风向仪300免受损害。本实用新型信号隔离转换器100的其中一防雷电路6分别装设在所述主机通讯模块1与所述风速风向仪200之间、又一防雷电路6装设在所述控制器2与所述多路开关4之间、再一防雷电路6装设在所述供电模块5与所述多路开关4之间、最后一防雷电路6装设在所述从机通讯模块3与风机主控系统200之间。 

本实用新型一种信号隔离转换器100的详细工作原理如下：所述风速风向仪200采集并存储相应的风速信号和风向信号；所述控制器2控制所述主机通讯模块1定时向所述风速风向仪300发送要求该风速风向仪300传输风速信号和风向信号给所述主机通讯模块1的控制指令；风速风向仪300在接收到相关的控制指令后将风速与风向信号打包后以一定的信号帧的形式传送给所述主机通讯模块1；所述主机通讯模块1解包、判断、校验风速风向仪300送入的风速信号和风向信号，并将有效的风速信号和风向信号按照所述控制器2发出的指令传送给所述控制器2；控制器2控制从机通讯模块3、风速风向-I转换模块71、风速风向-2DO转换模块72、风速风向-CNT转换模块73及DA转换器将风速信号和风向信号转换成符合风机主控系统200需求的数据形式，控制器2按照风机主控系统200数据要求判断选择通过所述从机通讯模块3还是多路开关4两个路径中的一个路径将风速信号和风向信号传送给风机主控系统200，具体的，当风机主控系统200需要的是三线电流信号的数据形式时，控制器2控制风速风向-I转换模块71及DA转换器并通过相应的SPI程序将风速信号和风向信号转换成两路带风速信号和风向信号的三线电流信号，控制器2根据风机主控系统200的信号要求控制多路开关4的相应路径的导通以将三线电流信号传送给风机主控系统200；当风机主控系统200需要的是DO信号和CNT信号的数据形式时，控制器2控制风速风向-2DO转换模块72并通过相应的2DO输出程序将风向信号转换成两路2DO信号，同时控制器2控制风速风向-CNT转换模块73并通过相应的CNT输出程序将风速信号转换成CNT信号，控制器2根据风机主控系统200的 信号要求控制多路开关4的相应路径的导通以将CNT信号传送给风机主控系统200；当风机主控系统200需要的是RS485信号的数据形式时,此时，控制器2通过控制从机通讯模块3将带风速信号和风向信号转换成RS485信号，同时控制器2将符合风机主控系统200的RS485信号传送给风机主控系统200；最终实现风速风向仪300与风机主控系统300之间的有效通信，以此达到风速信号与风向信号的数据传输。 

综上所述，本实用新型信号隔离转换器100因可将风速风向仪200采集的风速风向信号转换成多种数据形式，故可满足不同风机主控系统200对数据形式要求，很好地实现风机主控系统200与风速风向仪300之间的有效通信。 

以上所述的技术方案仅为本实用新型信号隔离转换器100的较佳实施例，任何在本实用新型信号隔离转换器100基础上所作的等效变换或替换都包含在本专利的权利要求的范围之内。 

Claims (10)

1.一种信号隔离转换器，该信号隔离转换器连接在风机主控系统与风速风向仪之间，其特征在于：该信号隔离转换器包括

一主机通讯模块、一控制器、一从机通讯模块、一多路开关、一供电模块、一风速风向-I转换模块、一风速风向-2DO转换模块及一风速风向-CNT转换模块；

所述主机通讯模块用于（一）接收控制器发出的要求所述风速风向仪定时向主机通讯模块传输风速信号和风向信号的指令并将该指令传送给所述风速风向仪，（二）将有效的风速信号和风向信号按照所述控制器发出的指令传送给所述控制器；

所述控制器用于（一）控制主机通讯模块要求风速风向仪定时传输风速信号和风向信号给主机通讯模块的请求，（二）接收主机通讯模块处理后的风速信号和风向信号，（三）控制风速风向-I转换模块、风速风向-2DO转换模块、风速风向-CNT转换模块将风速信号和风向信号转换成三线电流信号、DO信号及CNT信号，（四）通过从机通讯模块接收风机主控系统要求信号隔离转换器传送RS485信号给风机主控系统的数据请求，（五）控制多路开关的导通与关闭以使转换后三线电流信号、DO信号及CNT信号按照导通状况送入风机主控系统；

所述从机通讯模块用于接收和传输所述风机主控系统和所述控制器的控制指令，并将RS485信号传送给风机主控系统；

所述多路开关根据控制器的控制指令，有选择性地输出三线电流信号、DO信号及CNT信号；

所述供电模块用于对主机通讯模块、控制器、多路开关及从机通讯模块进行电能的供应。

2.根据权利要求1所述的信号隔离转换器，其特征在于：所述主机通讯模块分别与供电模块、风速风向仪及控制器相互连接；控制器分别与所述主机通讯模块、从机通讯模块、供电模块、风速风向-I转换模块、风速风向-2DO转换模块、风速风向-CNT转换模块、电源监视模块及存储器相互连接；从机通讯模块分别与所述控制器、供电模块及风机主控系统相互连接；多路开关分别与供电模块、风速风向-I转换模块、风速风向-2DO转换模块、风速风向-CNT转换模块及风机主控系统相互连接。

3.根据权利要求1所述的信号隔离转换器，其特征在于：所述主机通讯模块与所述风速风向仪之间通过VDT协议实现相互的通信。

4.根据权利要求1所述的信号隔离转换器，其特征在于：:从机通讯模块与风机主控系统之间采用MODBUS协议进行通信。

5.根据权利要求1所述的信号隔离转换器，其特征在于：供电模块可直接向多路开关供应24V的直流电；同时供电模块将24V的直流电经过转换后向主机通讯模块、控制器、多路 开关及从机通讯模块供应5V的直流电。

6.根据权利要求1所述的信号隔离转换器，其特征在于：所述信号隔离转换器进一步包括四个防雷电路，该防雷电路用于保护风速风向仪在遭受雷击或操作过电压时信号隔离转换器内部各器件及风速风向仪免受损害。

7.根据权利要求6所述的信号隔离转换器，其特征在于：其中一防雷电路分别装设在所述主机通讯模块与所述风速风向仪之间、又一防雷电路装设在所述控制器与所述多路开关之间、再一防雷电路装设在所述供电模块与所述多路开关之间、最后一防雷电路装设在所述从机通讯模块与风机主控系统之间。

8.根据权利要求1所述的信号隔离转换器，其特征在于：所述信号隔离转换器进一步包括一电源监视模块及一存储器。

9.根据权利要求8所述的信号隔离转换器，其特征在于：所述存储器为一电可擦可编程只读存储器，存储器用于存储用户参数信息、通信协议及程序。

10.根据权利要求1所述的信号隔离转换器，其特征在于：所述风速风向-I转换模块包括有一DA转换器。 

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