CN210721129U - 一种风机plc控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种风机PLC控制系统，其采用EtherCAT总线，包括EtherCAT主站、EtherCAT从站和EtherCAT接口模块，所述EtherCAT从站将处理的数据写入EtherCAT控制芯片供EtherCAT主站获取，所述EtherCAT接口模块包括外置RJ45和光模块转换器接口，使得风机的整个控制系统之间的数据传输更加快速、准确和稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及风机控制领域，特别涉及一种风机PLC控制系统。
背景技术
目前，风力发电技术是我国的新能源开采技术中较为成熟的技术之一。风力发电系统对风力发电控制系统与控制算法的实时性和可靠性均有较高的要求。目前的风力发电控制系统基本都由PLC实现，风力发电控制系统，主要包括IO模块的数据上传与下载、机舱和塔基之间的通信、对变频器进行控制的通信接口、轮毂变桨控制系统与主控的通信等。
当前，国内的风机PLC控制系统大部分采用分布式结构，由CPU模块来承担所有程序的执行任务，而输入输出控制功能则由彼此独立的I/O模块来实现。在整个系统内，各个分布式模块之间的数据通信链路遵循分布式采集和集中处理原则。其内部采用的是基于全网络架构的通信机制，即在每个模块上增加了一个网络数据管理子模块，作为一个协处理器专门处理网络上的通信数据包。该方案类似于局域网架构，将每个模块作为一个网络节点，所有的通信数据都通过网络包的形式进行交互。
现有的风机PLC内部通信机制，行业惯常技术是采用基于TCP/IP的工业实时以太网来实现，具体来讲是采用标准的以太网硬件和进行了相应的改进的TCP/IP协议栈进行过程数据传输，通过对上层协议栈的合理控制来应对通信过程中存在的非确定性因素，以此来满足工业实时性能。但是其本质上仍是采用TCP/IP协议栈进行过程数据的传输，因此以太网设备上存在的不可预知性的延迟会让控制系统的实时性能大大降低，当PLC控制系统的主站模块与各个IO模块之间数据量较大，此时的实时性就比较难满足系统要求。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种风机PLC控制系统，其数据传输更加快速、准确和稳定。
一种风机PLC控制系统，其采用EtherCAT总线，包括EtherCAT主站、EtherCAT从站和EtherCAT接口模块，所述EtherCAT从站将处理的数据写入EtherCAT控制芯片供EtherCAT主站获取，所述EtherCAT接口模块包括外置RJ45和光模块转换器接口。
本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述EtherCAT主站CPU模块内置以太网卡。
本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述EtherCAT接口模块内置EtherCAT协议芯片。
本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述EtherCAT从站内置微控制器和EtherCAT协议芯片。
本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述风机PLC控制系统采用两块底板模块，所述底板模块为EtherCAT主站、EtherCAT从站和EtherCAT接口模块提供驱动电源和通信链路。
本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述EtherCAT主站、EtherCAT从站和EtherCAT接口模块通过网络或LVDS方式进行链路通信。
本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，两块底板模块分别安装在风机塔基和风机机舱上。
本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，两块底板模块之间通过100BASE-TX双绞线或100BASE-FX光纤连接。
本实用新型所述的风机PLC控制系统，其采用EtherCAT总线，使得风机的整个控制系统之间的数据传输更加快速、准确和稳定。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本方案一种实施例涉及的风机PLC控制系统的结构图；
图2为图1中风机PLC控制系统的从站模块功能图；
图3为图1中风机PLC控制系统的EtherCAT耦合模块功能图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本实用新型实施例如下，请参见图1所示，一种风机PLC控制系统，采用EtherCAT总线，包括EtherCAT主站、EtherCAT从站和EtherCAT接口模块，所述EtherCAT从站将处理的数据写入EtherCAT控制芯片供EtherCAT主站获取，所述EtherCAT接口模块包括外置RJ45和光模块转换器接口。其中，CPU模块作为嵌入式EtherCAT主站，采用嵌入式系统的主站，其工作稳定可以适应长期不间断的工作，嵌入式主站相对于普通的PC机价格低廉，仅需要一个处理芯片和若干外围器件即可搭建一个完整的系统，另外功耗相对较小。优选的是，所述嵌入式主站采用嵌入式Linux+RT Patch实时抢占补丁的方案，结合CPU模块内部的高性能嵌入式处理器，实现嵌入式实时系统，并在此基础上使用IgH EtherCAT Master开源组件构建嵌入式实时EtherCAT主站。
如图2所示，EtherCAT从站主要包括从站微处理器、从站EtherCAT芯片，可以实现I/O、通信等独立功能。从站微处理器主要对从站EtherCAT芯片进行操作和对其他任务控制。并把处理的数据写入EtherCAT控制芯片供主站获取。数据交换过程全部由EtherCAT控制芯片处理，与从站微处理器的响应时间没有关系。EtherCAT从站之间的物理层接口选用LVDS标准定义的数据传输标准，可以直接和别的EtherCAT芯片连接，不需要物理层芯片，避免了附加的物理层传输延时。
如图3所示，EtherCAT接口模块内置EtherCAT协议芯片作为EtherCAT耦合器，作为塔基控制系统和机舱控制系统之间的通信。EtherCAT接口模块外置RJ45和光模块转换器接口，可用于实现100BASE-TX双绞线和100BASE-FX光纤的物理连接。其作用是提供塔基控制系统和机舱控制系统之间的通信。
优选的是，所述风机PLC控制系统采用两块底板模块，底板模块主要负责给各个模块提供驱动电源和通信链路，底板上的模块可以通过网络或LVDS方式进行链路通信，所述风机PLC控制系统的CPU模块以及其他IO模块再加光纤模块部署到一块底板上，作为塔基控制系统；其他IO模块再加光纤模块部署到另一块底板上，作为机舱控制系统；塔基控制系统和机舱控制系统的光纤模块通过100BASE-TX双绞线或100BASE-FX光纤连接，组成一个EtherCAT主从式网络数据采集系统。
本实用新型所述的风机PLC控制系统，其采用EtherCAT总线，使得风机的整个控制系统之间的数据传输更加快速、准确和稳定。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种风机PLC控制系统，其特征在于：采用EtherCAT总线，包括EtherCAT主站、EtherCAT从站和EtherCAT接口模块，所述EtherCAT从站将处理的数据写入EtherCAT控制芯片供EtherCAT主站获取，所述EtherCAT接口模块包括外置RJ45和光模块转换器接口。
2.根据权利要求1所述的风机PLC控制系统，其特征在于，所述EtherCAT主站CPU模块内置以太网卡。
3.根据权利要求2所述的风机PLC控制系统，其特征在于，所述EtherCAT接口模块内置EtherCAT协议芯片。
4.根据权利要求3所述的风机PLC控制系统，其特征在于，所述EtherCAT从站内置微控制器和EtherCAT协议芯片。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的风机PLC控制系统，其特征在于，所述风机PLC控制系统采用两块底板模块，所述底板模块为EtherCAT主站、EtherCAT从站和EtherCAT接口模块提供驱动电源和通信链路。
6.根据权利要求5所述的风机PLC控制系统，其特征在于，所述EtherCAT主站、EtherCAT从站和EtherCAT接口模块通过网络或LVDS方式进行链路通信。
7.根据权利要求5所述的风机PLC控制系统，其特征在于，两块底板模块分别安装在风机塔基和风机机舱上。
8.根据权利要求7所述的风机PLC控制系统，其特征在于，两块底板模块之间通过100BASE-TX双绞线或100BASE-FX光纤连接。
Priority Applications (1)
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2019
- 2019-12-10 CN CN201922209353.3U patent/CN210721129U/zh active Active
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