構成該應用的模塊示意圖

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

   - Roberto Arnanz, Fundacion CARTIF 

   挑戰:

   開(kāi)發(fā)診斷網(wǎng)絡(luò )，自動(dòng)追蹤鋒利渦輪機的狀態(tài)，并具備集中存取功能，讓用戶(hù)對獲取的信息進(jìn)行離線(xiàn)分析。 

   解決方案:

   使用NI LabVIEW開(kāi)發(fā)應用，進(jìn)行數據采集、數據管理、為應用提供網(wǎng)絡(luò )存取功能，并使用NI CompactDAQ進(jìn)行數據采集，以便在單一設備上調節并獲取不同的信號。 

  作者:

  Roberto Arnanz - Fundacion CARTIF

  Anibal Reñones - Fundacion CARTIF

  - - - Iberdrola Renovables

  CARTIF的工業(yè)診斷與預測維護工程師，工作內容是開(kāi)發(fā)診斷式工業(yè)環(huán)境系統。 而這些系統必須能取得如振動(dòng)、電子與高低頻率的各種數位信號，并達到高存數容量。許多情況下，我們必須在整個(gè)電力生產(chǎn)過(guò)程不斷操作這些系統。
對風(fēng)力渦輪而言，其功能與設計階段的數據采集、診斷與存儲需求，均近似于任何旋轉機器的應用。 在風(fēng)力渦輪的應用上，我們必須診斷多臺機器，也因此大幅提高了資料與診斷的數量，使中央處理壓力增大。

  在與Iberdrola Renovables公司合作中，我們開(kāi)發(fā)的解決方案，可向所有機器提供獨立的診斷裝置、分散式 PostgreSQL數據庫，同時(shí)每個(gè)風(fēng)力電廠(chǎng)搭配1組服務(wù)器，和1組中央服務(wù)器。 我們對界面進(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(kāi)發(fā)的應用可供單機使用，并可發(fā)布到網(wǎng)絡(luò )上。 因此，我們使用LabVIEW作為單一的開(kāi)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(hù)使用方式的情況下，整合數據采集、信號處理以及界面設計。

   數據采集

   根據診斷需求，我們必須從每座風(fēng)力渦輪機中采集多個(gè)信號。 我們安裝了第一款原型，它具備8組ICP加速度計、5組電容加速度計、3組電流鉗、3組電壓傳感器和2個(gè)測量速度的電感傳感器。 在考慮了各種信號類(lèi)型之后，我們選擇使用NI CompactDAQ系統，其中包含NI cDAQ-9172 8槽機箱、NI USB-9233加速度計、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。

   由于該系統在研究過(guò)程中能以可變速度操作，所以該系統符合我們對信號采集的多種需求，包括將速度信號與其余用作分析的信號同步。 因為與緩慢轉動(dòng)軸相關(guān)因素的一般頻率非常低，而且該系統某時(shí)間段內的旋轉速度數據變動(dòng)性并不高且便于分析，所以該系統還能夠在較長(cháng)時(shí)間內連續地進(jìn)行數據采集。

   為了設定指定的采集時(shí)段，我們只有在所需的采集時(shí)段內、速度變動(dòng)百分比在不超過(guò)某個(gè)閥值時(shí)才能進(jìn)行數據存儲。 這種方法相當于使用觸發(fā)軟件，該軟件中已存儲的資料會(huì )對應預觸發(fā)時(shí)間，并且觸發(fā)條件時(shí)由某個(gè)計算所決定，此計算會(huì )決定以往數據中的最高速度變化。

   除了編碼器信號，針對8個(gè)模擬通道，該系統可實(shí)現連續25 kHz的傳輸率，從而將資料連續存儲至磁盤(pán)，并能夠在所需時(shí)間內獲得該頻率的信號。

   診斷應用

   考慮到動(dòng)力相對的不足，該系統會(huì )逐次采集資料并稍后處理所收集到的資料。 在每一輪的基礎上我們進(jìn)行不同通道和頻率的采集，這是根據定期診斷進(jìn)行的；我們將全部的結果存儲在本地資料庫中，并且只將最顯著(zhù)的結果或警報發(fā)送至中央數據庫。

   多個(gè)模塊組成應用程序， 監督模塊讀取數據庫設定，并根據這些設定、命令在預定時(shí)間執行各種采集、后續處理與可用數據的診斷。 用戶(hù)界面模塊提供已采集信號的存取，以及用診斷結果進(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(wú)需下載已采集的信號，任何用戶(hù)都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )瀏覽器連接至該界面。

  模塊化設計便于處理演算法的執行修改，且不必重新便宜編譯應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，可在系統處理沒(méi)有運行時(shí)對其進(jìn)行編輯。

  診斷網(wǎng)絡(luò )

  該系統的管理機制可方便每個(gè)數據庫保持最新?tīng)顟B(tài)，即使其中一個(gè)點(diǎn)失去了聯(lián)系，所有的機器仍會(huì )連續自動(dòng)進(jìn)行預訂的診斷。

   我們設計了一個(gè)位于中央服務(wù)器上、可從任何網(wǎng)絡(luò )瀏覽器存取、監控或進(jìn)行數據采集(SCADA)的用戶(hù)界面，所以該應用程序的用戶(hù)能夠快速獲得各種機器所產(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，用戶(hù)可以連接到機器上(而非中央服務(wù)器上)的界面。 在A(yíng)pache服務(wù)器上，我們將該方法建立在LabVIEW應用程序上。

   為了在測試期間讓各種網(wǎng)絡(luò )元素相互通信，我們建立了一個(gè)無(wú)線(xiàn)診斷網(wǎng)絡(luò )，使其獨立于風(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)診斷應用程序的開(kāi)發(fā)軟件。 LabVIEW圖形化編程環(huán)境，不需任何額外費用即可將模塊整合至研發(fā)階段。 盡管我們獨立設計了數據采集、處理與診斷模塊，此模塊設計能夠推進(jìn)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，并且可以根據計算要求與設備功能，在不同平臺(或多核心系統及不同的微處理器)上執行該模塊。 我們在Iberdrola Renovables公司的電廠(chǎng)中實(shí)現了該系統，他們的大力支持對我們項目的開(kāi)展起了巨大的作用。