一种用于风力发电机组的CAN通讯数据采集分析系统及方法与流程

本发明属于风力发电机组通讯，具体涉及一种可以放在风机轮毂内部进行的用于风力发电机组can总线数据采集分析系统及方法。

背景技术：

1、风力发电机组在运行过程中，变流器与风机主控之间、变桨系统与风机主控之间以及某些传感器与风机主控之间都需要进行数据传输，其中应用最广的通讯方式为can通讯，can通讯在传输数据时避免不了会出现数据传输异常现象，对于传输异常需要分析原因找出问题，这就需要对can总线数据进行实时采集获取。

2、由于风机can通讯周期短，且需要采集的时间较长，因此数据采集量较大，业内现有采集方式是通过利用电脑和usb转can工具进行录取采集，这种现有技术至少存在以下缺点：(1)存储数据量大，需要在海量数据中人工筛选分析故障时刻数据，效率低；(2)使用场景受限，由于是采用电脑采集数据，受空间限制，不能放在轮毂内部等旋转以及振动环境下。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于风力发电机组的can通讯数据采集分析系统，解决了can总线数据采集不能放在轮毂等旋转部件内部、以及无法自动保存故障时刻前后设定时间的总线数据及状态、数据筛选效率低下的技术问题。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种用于风力发电机组的can通讯数据采集分析系统，包含保护外壳、主控板和上位机，

4、所述保护外壳装有导轨卡槽，所述主控板内置于保护外壳中，上位机与主控板相连接，主控板上设置外接接口和电路，外接接口包括pwr电源接口、双路can通讯接口、swd程序下载接口、tf存储卡接口、以太网接口和type-c接口；双路can通讯接口包括can1接口和can2接口，type-c接口包括串口通讯接口和usb通讯接口；电路包括：电源电路，以太网通讯电路，串口通讯电路，usb通讯电路，can通讯电路，rtc时钟电路，mcu主控芯片电路，tf存储卡电路，led指示灯电路，nand flash闪存电路；

5、外部24v直流电源经pwr电源接口接入电源电路，电源电路将24v直流电转换为5v和3.3v直流电为各个电路提供电源；待采集的can通讯数据经双路can通讯接口接入主控板，经can通讯电路后连接至mcu主控芯片can通讯引脚，程序下载器提供数据线接至swd程序下载接口后连接至mcu主控芯片引脚；tf存储卡接口经tf存储卡电路后与mcu主控芯片sdio通讯接口引脚相连；以太网接口通过以太网通讯电路后与mcu主控芯片以太网通讯引脚相连，type-c串口通讯接口和usb通讯接口分别经过串口通讯电路和usb通讯电路与mcu主控芯片串口通讯引脚和usb通讯引脚相连，rtc时钟电路正负极与mcu主控芯片rtc供电引脚相连。led指示电路与mcu主控芯片gpio引脚相连，nandflash闪存电路与mcu主控芯片fsmc接口相连。

6、优选地，通过所述导轨卡槽能够与风力发电组电控柜中的固定导轨相连接，将该系统安装在风力发电组电控柜中的固定导轨上。

7、优选地，所述双路can通讯接口包括can1接口和can2接口；

8、当系统设置于can通讯总线末端时，can通讯总线的线缆接至双路can通讯接口中的can1接口并通过can1接口采集自动采集can通讯总线的数据；

9、当系统设置于can通讯总线的中间位置时，将can通讯总线的线缆接至can1接口，通过can1接口进行数据采集，并使用总线电缆将can2接口与总线后端通讯设备相连接。

10、优选地，上位机连接串口通讯接口，通过上位机软件按照风电机组can通讯协议，对系统数据解析功能进行设置，将can总线数据自动转换为实际物理量。

11、优选地，通过mcu主控芯片电路将采集到的数据转换成实际物理量，通过转化的实际物理量，以及预先设置数据保存的触发条件以及保存数据的时间长度，当满足触发条件时系统自动记录存储触发时刻前后设定时间的数据。

12、优选地，mcu主控芯片内部设置can控制器，can控制器中包括can错误状态寄存器，通过mcu主控芯片中的软件程序实时采集can错误状态寄存器中的数据状态，can错误状态寄存器中的数据状态包含物理层状态及数据链路层状态，结合风力发电机组can通讯数据传输周期，can错误状态寄存器能够判断总线故障点及故障类型。

13、优选地，所述主控板包含以下存储介质：nandflash存储芯片、外扩tf存储卡，所述存储介质用于故障数据存储；

14、上位机连接串口通讯接口，通过上位机软件可以设置两种存储介质的存储优先级，当出现存储失败或者存储满时，自动存储到下一级存储介质。

15、优选地，led指示灯电路至少包含3个状态指示灯：运行指示灯h1、数据采集指示灯h2、数据存储指示灯h3，

16、其中，运行指示灯h1闪烁代表系统程序正在运行；数据采集指示灯h2闪烁代表can接口采集到总线数据，数据采集指示灯h2灭代表can接口无数据，数据采集指示灯h2常亮代表总线数据异常；数据存储指示灯h3闪烁代表正在存储数据到外扩tf存储卡或nandflash存储芯片，数据存储指示灯h3灭代表数据存储完成。

17、优选地，以太网通讯电路通过网口与上位机通讯及网络通讯，上位机通过网线实时监测can通讯数据，同时也可通过接入风电机组网络实现远程数据监测。

18、优选地，通过上位机设置数据存储的格式，在触发数据存储后，通过mcu主控芯片将触发时刻前后固定时间的数据转换成所设置数据存储格式的文件，并将转换后的文件存储于存储介质中，文件名以触发时刻时间命名。

19、优选地，24v电源电路是将风力发电机组的24v直流电源供电经电源电路后转换为主控板电路中所需的5v和3.3v电源；

20、rtc时钟电路用于为主控板提供实时时钟，在24v电源断电情况下保持实时时钟正常运行，保证系统时间与现实时间始终一致；

21、swd程序下载接口用于连接程序下载器升级mcu主控芯片中的软件程序。

22、一种用于风力发电机组的can通讯数据采集分析方法，包括如下步骤：

23、通过导轨卡槽将系统安装到固定导轨上，并将待采集总线信号线接入can通讯接口；

24、通过pwr电源接口接入电源对系统进行上电，通过串口通讯接口将主控板和上位机相连接，并通过以太网接口将主控板接入上位机实现数据传输；

25、通过上位机软件进行参数设置，包括系统时间、数据存储条件、文件存储格式、通讯协议和存储介质优先级；

26、实时采集can总线数据并存储至存储介质中，采集的数据通过以太网传输到上位机中用于实时监控；

27、主控板对采集到的数据进行诊断、存储及读取，包括根据参数设置实时诊断总线数据是否正常，若正常则继续采集数据，若数据异常则触发数据存储条件，此时系统将采集到的数据从缓存中读出并按照设定的通讯协议进行解析，解析完成后根据设置的存储介质优先级将数据存储至对应存储介质中，根据led指示灯状态判断存储完成后，通过将系统usb口连接至上位机，读取出存储的数据。

28、本发明还提供了一种终端，包括处理器及存储介质；

29、所述存储介质用于存储指令；

30、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行所述用于风力发电机组的can通讯数据采集分析方法的步骤。

31、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述用于风力发电机组的can通讯数据采集分析方法的步骤。

32、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明提出了一种专门采集分析风电机组can总线数据的系统，填补无法在轮毂等旋转环境下采集通讯数据的空白，该系统不仅能够完成通讯数据的采集，还能够根据用户通讯协议进行数据解析，并且按用户设定要求进行自动存储，解决了can总线数据采集不能放在轮毂等旋转部件内部的问题，以及实现自动保存故障时刻前后设定时间的总线数据及状态，提高数据筛选效率，同时可根据用户需求通过上位机进行设置自动存储触发条件及数据解析功能。支持以太网通讯方式，可通过上位机和风电机组通讯网络实现远程实时监测can总线数据。本发明至少具备如下的有益效果：

33、1、能够自动采集can总线数据，无需通过电脑实时采集记录，能够应用于无法安装电脑的现场环境，如风电机组轮毂等旋转场景。

34、2、能够通过上位机软件自由设置数据存储条件，存储数据更加准确，避免人工筛选海量数据；

35、3、能够根据设定通讯协议，将存储数据自动转换为实际物理量，包括桨叶位置，电机温度等相关数据；

36、4、支持诊断can总线物理层、数据链路层状态，能够精准判断总线故障点；

37、5、支持以太网通讯，可接入风电机组网络以及pc，实现远程实时监测总线数据。