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基于LONWORKS现场总线水轮机组状态监测系统(2)

3 系统通信程序的设计 3.1 现场节点通信程序 现场节点向上位机发送的数据首先发送到LONWORKS-ETHERNET互连适配器,该适配器实际上是一个特殊的LONWORKS节点,
关键词: LONWORKS 现场总线
时间:2012-07-07 10:32 来源:物联网在线 作者:IOTer 点击:

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3 系统通信程序的设计

3.1 现场节点通信程序

现场节点向上位机发送的数据首先发送到LONWORKS-ETHERNET互连适配器,该适配器实际上是一个特殊的LONWORKS节点,它把接收到的LON总线上的数据用UDP封装,然后通过以太网发送到上位机。

LONWORKS网络的节点之间的通信方式主要有两种方式:网络变量和显式消息。使用网络变量不必考虑消息的打包、发送以及接收问题,可以大大简化编程,缩短应用开发周期,但每个周期变量的数据长度一经确定就不能改变,且最多只有31字节。而显式消息的数据长度则是灵活可变的,最长可以是228字节,但实现方法更为复杂。鉴于水轮机组状态监测系统对数据传输的实时性要求较高,同时需要提高足球场采集数据的上传速度,因此希望每一次传送的报文包含尽量多的数据,因而在设计中采用显示消息的方式实现与上位机的通信,每个显式消息报文携带134个字节的数据,其中的128个字节为传送的数据,另外6个字节为附加信息。报文的帧结构如图3所示。

显示报文的初始化和发送部分的实现程序如下:

初始化节点地址

#include<ADDRDEFS.H> 所需头文件
#include<ACCESS.H>
#include<MSG_ADDR.H>
domain_struct mydomain; //定义域结构
mydomain=*(access_domain(0));//读节点域表
mydomain.subnet=0; //设置节点子网号
mydomain.node=5; //设置节点号
update_damain(&mydomain,0); //写节点域表

发送数据报文

msg_tag test_out; //声明报文标签
msg_out.tag=test_out; //传递报文标签
msg_out.dest_addr.snode.node=0; //定义目的地址节点号
msg_out.dest_addr.snode.subnet=0; //定义目的地址子网号
msg_out.code=0x0c; //定义报文码
msg_out.service=ACKD; //定义报文服务类型
msg_out.dest_addr.snode.type=1; //定义目的节点类型
memcpy(msg_out.data,a0,nLength);//填充报文内容
msg_send();//发送报文

在初始化程序中,用数据结构domain_struct定义节点的子网号、节点号,即设置节点在LON总线上的地址。在发送程序中利用msg_out结构构造报文,其中,目的地址指向适配器。显示报文的接收程序与发送部分类似,不再多述。

3.2 上位机通信程序

上位机与现场节点通讯的数据通过适配器转发,适配器的IP必须事先指定。上位机利用msg_out变量(如前所述)创建显示报文,将目标节点的地址、需要改变的参数或要下达的命令填充到该变量中,然后用UDP封装该变量,通过以太网发往适配器;适配器解析上位机发来的数据包,得到显示报文,将该显示报文直接向相应的节点发送。同样,适配器也将现场节点发来的显示报文通过UDP封装后发往上位机,上位机解包后根据节点等信息将数据存入相应的数据库,等待后后续的信号处理模块和故障诊断模块调用。

4 故障诊断

系统采用连续小波变换对采集的信号进行处理,通过变换结果进行故障诊断。下面以采集到的水轮机的主轴上导Y轴方向径向摆度信号(图4)的数据为例说明通过小波变换进行故障诊断的结果。

选用消息矩为4的双正交样条小波,在[1:1:48]的尺度上对时域信号进行连续小波变换。图5为摆度信号的小波系数在尺度一时间上的三维图形表示。从图中可以明显看出周期性出现的四条模极大值曲线,且总是第三条斜率较小,而正常情况下三维图中将出现平稳的锥全,这说明这些点的奇异性较强。事实上这正是由于水轮机主轴滑动摩擦造成的。通过设置阈值算法得到小波的模极大值曲线,如图6所示。两条模极大值曲线的相交点即可以精确地指向故障点。

本文在介绍LONWORKS现场总线技术特点的基础上,设计实现了一种基于LONWORKS现场总线水轮机组状态监测系统。该系统对运行中水轮机组的各种参数进行在线监测,为综合评估机组的状态、分配机组故障隐患、实现状态检修提供良好的基础。给出了系统结构框图和主要硬件的设计、报文传输协议和系统通信软件的设计以及故障诊断的实例。

(责任编辑:zxh007)


本文链接基于LONWORKS现场总线水轮机组状态监测系统(2)
http://c.iot-online.com/tech/2012/070721195.html
 
 
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