一种风电变桨plc检测方法及检测装置的制造方法
一种风电变桨plc检测方法及检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及PLC检测方法及检测装置，尤其涉及一种风电变桨PLC检测方法及检测装置。
【背景技术】
[0002]风能作为可再生能源中发展最快的清洁能源，其规模化和商业化的发展前景，被世界各国所重视。目前，PLC在风力发电机组控制上的稳定运行，已被国内外所普遍认同。变桨距控制系统是兆瓦级以上风力发电机组控制和保护的重要装置，是风机停机的主刹车系统。变桨系统PLC作为变桨系统的控制核心，其各功能模块运行的稳定性显得尤为重要。
[0003]一套完整的变桨PLC基本包括控制模块、CAN主站通讯模块(控制器局域网模块，实现变桨PLC与变桨驱动器之间通讯)、CAN从站通讯模块(控制器局域网模块，实现变桨PLC与风机主控之间通讯),Profibus-DP从站通讯模块(过程现场总线模块，实现变桨PLC与风机主控间通讯，此后简称为DP模块)、D1模块(数字量输入输出模块，主要控制并监测继电器的吸合与断开)、RTD模块(电阻温度探测模块，用以检测PT100所反应的温度值)及SSI模块(同步串行接口模块，用以接收编码器角度值信号)。
[0004]变桨系统PLC利用CAN从站或DP从站模块通过CANopen或Profibus-DP总线与风机主控系统之间进行通讯，在接收主控位置指令后，对桨叶位置做出控制。变桨PLC的D1模块通过接收电源、控制按钮及继电器等反馈的24V信号检测外设元器件状态，通过发送24V信号控制设备启停，通过RTD模块监视重点器件与周围环境温度，通过SSI模块读取当前编码器角度值。由于变桨PLC模块入库抽检、出厂测试、现场坏件返回都需要进行各重要参数的确认，因此需要设计一套变桨PLC专用检测装置来替代整套变桨系统与风机主控设备，实现待测模块的针对性测试。有PLC厂家设计了判断PLC模块是否正常工作的检测装置，但无法检测变桨系统PLC在特殊工况与需求下的运行参数。
【发明内容】
[0005]为方便检测变桨PLC各模块在特殊工况下的实际运行效果，本申请提出以一套主控PLC为检测终端，将待检测的整套变桨PLC中各类模块根据功能分组进行针对性测试并统一处理，PLC模块与外设装置间使用线缆整体接插件直接连接的方法，能够高效高精度地检测变桨PLC各模块的运行状态。
[0006]本申请公开了一种风电变桨PLC检测装置以及基于该检测装置的风电变桨PLC检测方法。
[0007]本申请具体采用以下技术方案:
[0008]一种风电变桨PLC检测方法及检测装置，包括主控PLC、A#、B#、C#三组PLC组，其特征在于:
[0009]以主控PLC为检测终端，将风电变桨PLC的各待测的功能模块分别替换主控PLC、A#、B#、C#PLC组中的相应正常模块，观测主控PLC与所连接A#、B#、C#三组运行状态来实现对风电变桨PLC中D1、RTD及SSI各模块的检测。
[0010] 风电变桨PLC检测装置，包括主控PLC、A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组、上位机，用于实现对待测风电变桨PLC的I个DP从站模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、一组D1模块、一组RTD模块以及一组SSI模块的检测；其特征在于:
[0011 ] 所述主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组在测试前配置正常的PLC模块；
[0012]其中，所述主控PLC配置一组D1模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、I个DP主站模块与I个DP从站模块；
[0013]所述A#PLC组配置I个DP从站模块、I个CAN主站模块及一组D1模块；
[0014]所述B#PLC组配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组RTD模块；
[0015]所述C#PLC配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组SSI模块；
[0016]将I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块分别替换主控PLC原有正常的I个DP从站模块、I个CAN主站模块以及3个CAN从站模块，实现对I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、以及3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块的检测；
[0017]将待测风电变桨PLC的D1模块替换A#PLC组原配置的正常的D1模块；
[0018]将待测风电变桨PLC的RTD模块替换B#PLC组原配置的正常的RTD模块；
[0019]将待测风电变桨PLC的SSI模块替换C#PLC组中原配置的正常的SSI模块；
[0020]所述主控PLC中的3个待测的CAN从站模块通过CAN通讯线分别对应连接到A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组的CAN主站模块，A#PLC组中的DP从站模块通过Profibus-DP通讯线缆连接至主控PLC中DP主站模块上，B#PLC组中的CAN从站模块以及C#PLC组中的CAN从站模块均通过CAN通讯线缆连接至主控PLC中待测的CAN主站模块上；
[0021]所述各PLC组内模块与模块之间通过串行总线进行数据交互；
[0022]所述主控PLC中的D1模块与A#PLC组中待测的D1模块通过线缆整体插件对应连接，即主控PLC中的D1模块的输入通道对应连接至待检测的D1模块输出通道，主控PLC中的D1模块的输出通道对应连接至待检测的D1模块输入通道；
[0023]B#PLC组中待测的RTD模块分别外接可变电阻；
[0024]C#PLC组中待测的SSI模块分别外接编码器；
[0025]主控PLC中的待测的CAN主站模块统一接收B#与C#PLC组中CAN从站模块上传信息；3个待测的CAN从站模块分别一对一接收A#、B#与C#三个PLC组中CAN主站模块发送信息；DP主站模块接收主控PLC中待测的DP从站与A#PLC组中DP从站模块发送信息；
[0026]所述上位机通过网线连接主控PLC，检测人员可通过上位机中已编写的可视化界面观测显示主控PLC与A#、B#、C#PLC组内各模块的状态信息，通过上位机控制检测程序的启停。
[0027]本申请还采用以下方案:
[0028]所述风电变桨PLC检测装置还包括AC/DC开关电源，所述AC/DC开关电源为主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组提供24V直流电源。
[0029]主控PLC中的D1模块与A#PLC组中待测的D1模块之间，B#PLC组中待测RTD模块与可变电阻之间，C#PLC组中待测SSI模块与编码器之间均采用线缆整体接插件实现连接。所述线缆整体插接件的主体为绝缘板材，绝缘板材上开孔，孔中安装固定“一字”型插针，插针一端为“一字”型金属钢针，直接插接于PLC相应模块上；插针另一端焊接线缆，线缆一端可选择连接小型夹子或外设器件，该线缆整体接插件完成连接后，通过弹性搭扣与主控PLC或相应的PLC组进行整体固定。
[0030]主控PLC与A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组之间的通讯信息的收发路径分别为:①由主控PLC中的DP主站模块至主控PLC中的待测DP从站模块由主控PLC的DP主控模块至A#PLC组的DP从站模块由主控PLC中的CAN主站模块至B#PLC组中待测CAN从站模块由主控PLC中CAN主站模块至C#PLC组中待测CAN从站模块由主控PLC的3个待测CAN从站模块分别对应至A#PLC组的CAN主站模块、B#PLC组的CAN主站模块、C#PLC组的CAN主站模块；其中所述通讯信息包括心跳信号。
[0031]本申请还公开了一种基于上述的风电变桨PLC检测装置的风电变桨PLC的检测方法，所述检测方法包括以下步骤:
[0032]步骤1:在主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组上电后的3分钟内进行初始化检测，由主控PLC向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送根据PLC扫描周期自动取反的心跳信号，接收到心跳信号的各PLC组分别将所接收的心跳信号不作处理直接反馈回主控PLC，当主控PLC比较各PLC组反馈心跳信号在10ms内存在变化时，表示通讯正常，进入下一步骤；若在1 0ms内各PLC组所反馈的心跳信号一直不变，则提示通讯异常，需要对CAN通讯线缆、Profibus-DP通讯线缆、主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中相应的CAN主站模块、CAN从站模块、DP主站模块、DP从站模块检修后重新进行初始化检测，通讯正常后进入下一步骤；
[0033]步骤2:主控PLC在向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送心跳信号的同时，增加发送一位每个PLC扫描周期自动加I的整型数据即累加信号，各PLC组在接收到的心跳信号与累加信号后直接反馈回主控PLC ;主控PLC通过比较各通讯路径中相邻两个周期心跳信号值，计算心跳不变次数与最大连续心跳不变周期；通过比较当前发送累加信号与各通讯路径上反馈的累加信号值，计算累加信号最大差值即通讯延时；A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中CAN主站模块分别检测对应连接主控PLC组中3个待测的CAN从站模块，主控PLC组根据3个待测的CAN从站模块接收的通讯数据计算得到3条通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的CAN从站模块与对应PLC组的CAN主站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；以主控PLC组中DP主站模块检测主控PLC组中待测的DP从站模块，主控PLC组根据待测的DP主站模块接收的通讯数据计算得到本通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的DP从站模块与对应主控PLC组的DP主站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；以B#PLC组与C#PLC组中CAN从站模块检测主控PLC组中待测CAN主站模块，B#与C#PLC组根据待测的CAN从站模块接收的通讯数据计算得到2条通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的CAN主站模块与对应B#与C#PLC组的CAN从站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；
[0034]步骤3:主控PLC与A#PLC组中的D1模块的输出通道都将以设定的时间间隔向所连接的输入通道输出24V信号。A#PLC组待测D1模块的输入通道接收24V信号后，将该信号合成二进制码的形式通过DP从站模块反馈至主控PLC中DP主站模块，若主控D1模块输出通道输出情况与A#PLC组中D1模块输入通道接收情况不一致且不一致存在时间大于设定时间，则对待测D1模块的输入通道进行报警；主控PLC将设定的时间间隔通过DP主站发送至A#PLC组中DP从站，A#PLC组根据收到的时间间隔，通过本组PLC中D1模块的输出通道向主控PLC中待测D1模块的输入通道发送24V信号，若主控D1模块输入通道接收情况与A#PLC组中D1模块输出通道输出情况不一致且不一致存在时间大于设定时间，则对待测D1模块的输出通道进行报警；
[0035]步骤4:B#PLC组中各待测的RTD模块测得对应可变电阻的温度值，并将所测的温度值发送至主控PLC中，主控PLC实时比较同一 RTD模块中同一通道反馈的相邻两个周期的温度值，当前后周期温度值变化大于温度变化设定值时，则认为该RTD模块存在故障，并报警；
[0036]步骤5:C#PLC组中各待测的SSI模块采集编码器发出的格雷码值，并将采集的格雷码值发送至主控PLC中，主控PLC将实时比较同一 SSI模块反馈的相邻两个周期的格雷码值，当前后周期格雷码值变化大于格雷码变化设定值时，则认为该SSI模块故障，并报靈目ο
[0037]本申请具有以下有益的技术效果:
[0038]通过以上检测装置及检测方法，可以根据实际检测需要对变桨PLC模块进行分类，并对同类的模块统一完成针对性测试，各模块的状态检测可细化到10ms。PLC模块与模块之间、模块与外设(编码器及可变电阻)之间使用线缆整体接插件实现一次性插接，免去了 PLC各通道解线与接线的重复工作。
【附图说明】
[0039]图1为本申请的风电变桨PLC检测装置结构示意图；
[0040]图2为本申请的线缆整体接插件俯视图；
[0041]图3为本申请的线缆整体接插件左视图；
[0042]图4为本申请的模块故障检测原理图；
[0043]图5为本申请的风电变桨PLC的检测方法流程示意图。
具体实施方案
[0044]下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0045]如图1所示，应用本发明的风电变桨PLC检测装置，主要包括主控PLC、A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组以及上位机，此外可外接可变电阻及编码器辅助检测。
[0046]各PLC组之间使用CAN通讯线缆与DP通讯线缆连接(图中粗实线所示)，实现各PLC组之间信息交互；各？1^(:组内的模块与模块之间通过串行总线进行数据交互。上位机通过网线连接主控PLC(图中空心箭头图标所示)，并在已编写完成的可视化界面中查看分析各模块状态；A#PLC组与主控PLC的D1模块间、B#PLC组RTD模块与可变电阻间、C#PLC组SSI模块与编码器间以线缆整体接插件实现连接(图中虚线所示)。
[0047]在上位机可视化界面中可以控制检测程序的启停，其中A#、B#、C#三组PLC的检测方式及检测时间由检测人员在可视化界面中进行操作，通过主控PLC完成统一设定。可视化界面内除了有主控PLC组信息及操作程序界面外，还编译了 A#、B#、C#三组PLC各自独立界面，检测人员可根据具体检测需要，对各待测模块通道进行观测。
[0048]主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组在测试前配置正常PLC模块。其中，主控PLC配置一组D1模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、I个DP主站模块与I个DP从站模块；A#PLC组配置I个DP从站模块、I个CAN主站模块及一组D1模块；B#PLC组配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组RTD模块；C#PLC配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组SSI模块。
[0049]为保证检测准确性，各PLC组中只存在一部分模块可以被待测模块所替代，其余模块使用默认正常模块。测试时，可根据需要进行以下替换操作:将I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块分别替换主控PLC原有正常的I个DP从站模块、I个CAN主站模块以及3个CAN从站模块，实现对I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、以及3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块的检测；将待测风电变桨PLC的D1模块替换A#PLC组原配置的正常的D1模块；将待测风电变桨PLC的RTD模块替换B#PLC组原配置的正常的RTD模块；将待测风电变桨PLC的SSI模块替换C#PLC组中原配置的正常的SSI丰吴块；
[0050]如图2与图3所示，考虑到各PLC模块接线的简便性，使用线缆整体接插件实现模块与模块之间、模块与外部设备的连接。线缆整体插接件的主体为绝缘板材，其上根据PLC模块通道分布情况进行开孔，孔中安装固定“一字”型插针。插针一端为“一字”型金属钢针，可直接插接于PLC模块上；插针另一端焊接线缆，线缆一端可选择连接小型夹子或外设器件。该线缆整体接插件完成连接后，通过弹性搭扣与待测PLC组进行整体固定。
[0051]如图4所示，各类待测变桨PLC模块根据功能及型号不同分组替换安装于主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中，按各自设定方式进行检测，具体如下:
[0052]以主控PLC中标准D1模块的输入通道检测A#PLC组中待测变桨D1模块的输出通道，待测模块输出信号高低电平的变化频率可在上位机可视化界面中进行设定，通过通讯线缆传输至A#PLC组中。若在限定的状态切换延时外，检测到待测D1模块输出情况与设定状态不同，则会对相应通道做出报警。
[0053]以主控PLC中标准D1模块的输出通道检测A#PLC组中待测变桨D1模块的输入通道，A#PLC组将各D1模块输入通道接收的24V信号组合成二进制码的形式反馈至主控PLC中，若待测模块输入通道接收信号与主控输 出信号不同且在状态设定延时外，则对相应通道做出报警。
[0054]以连续可变电阻检测B#PLC组中待测变桨RTD模块，检测不同通道在同一阻值下温度偏差，以及同一通道在整个检测过程中温度是否发生跳变。若通道间采集值偏差大于最大允许偏差或同一通道前后采集值出现跳变，则对相应通道做出报警，并记录该通道在报警时刻前后检测周期的采集值。
[0055]以绝对值编码器检测C#PLC组中待测变桨SSI模块，在SSI模块正确连接编码器时钟正负与数据正负信号后，上传待检模块采集所得格雷码值。检测人员可静置或转动编码器，查看所采集的格雷码值是否发生异常。当出现相邻周期所采集格雷码值变化大于最大允许值时，则对该模块作出报警，并记录变化前后周期的格雷码值。
[0056]所述主控PLC实时发送心跳信号与累加信号，其余各PLC组将接收的这两种信号直接返回给主控PLC。主控PLC将对接收的相邻周期心跳值进行对比，若心跳状态不变则做出预警，同时筛选统计并显示最长心跳状态不变时间与心跳不变次数。主控PLC通过当前发送的累加信号与各PLC组返回的累加信号进行对比，根据差值计算整个回路的通讯延时，从而确认各待测变桨通讯模块是否正常。
[0057]如图5所示，在进行模块检测前需要对待测模块进行型号分类标记，并分别替换接入各PLC组中。使用CAN与DP通讯线缆实现通讯模块间连接，使用线缆整体接插件实现模块与模块间、模块与外设间连接。完成标记与连接后，分5个步骤进行待测PLC模块的检测，具体如下所述:
[0058]步骤1:由于A#、B#、C#三个PLC组内各模块信息将通过CAN与DP通讯总线汇总至主控PLC中。因此，待接线与模块安装完成后，首先将检测这3个PLC组与主控PLC之间通讯是否正常。整套检测装置在启动后3分钟内将对通讯质量进行初始化检测。该段时间内主控PLC将通过CAN总线与DP总线向各PLC组发送根据PLC扫描周期自动取反的心跳信号，各PLC组在接收心跳信号后直接返回所接收的数据。根据目前常规兆瓦级风电机组的主控与变桨系统间通讯故障延时在10ms?200ms，因此在初始化检测时间范围内，本套检测装置的主控PLC将对返回的数据进行核对，设定若在10ms内所反馈的心跳信号一直不变，则提示通讯异常，此时需检测人员确认是否为通讯线缆或通讯模块问题。待确认模块或线缆问题后，各PLC组需上电重启，此后将再次执行初始化检测，确保各PLC组间通讯正常。
[0059]当初始化检测结束后，将进入实时检测阶段，此时将进行各待检模块的测试。主控PLC将对各待测模块的故障值以及个别模块故障前后保存数据将进行一次清零。考虑到初始化过程中人为误操作以及各PLC组上电启动存在时序上的先后，所有PLC模块都设置独立的复位功能，清除不可取故障。
[0060]步骤2:在确认通讯模块之间无线路问题或模块故障导致通讯彻底中断后，进行下一步通讯质量的检测。此时，主控PLC在向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送心跳信号的同时，增加发送一位每个PLC扫描周期自动加I的整型数据即累加信号，各PLC组在接收到的心跳信号与累加信号后直接反馈回主控PLC。主控PLC将实时比对分析各通讯路径中相邻两个PLC扫描周期的心跳信号。若相邻两个周期心跳信号都为I或为0，则进行累计(此数据即心跳连续不变周期)，直到前后周期心跳信号变化后对当前的心跳连续不变周期进行清零。在整个测试过程中，主控PLC会自动筛选保留最大心跳连续不变周期。在检测心跳信号同时，主控PLC也计算当前各通道发送的累加信号与接收的累加信号差值(即通讯延时时间)，自动保存最大通讯延时时间。本套检测装置以A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中CAN主站模块分别检测对应连接主控PLC组中3块待测的CAN从站模块，主控PLC组通过CAN从站模块接收的通讯数据根据上述方法计算最大心跳连续不变周期与最大通讯延时时间。当这两个最值大于设定的报警阈值时，则认为待测CAN从站模块与正常CAN主站模块间信息交互存在闪断，并对待测CAN从站模块进行报警。同理，以主控PLC组中DP主站模块检测主控PLC组中DP从站模块，以B#PLC组与C#PLC组中CAN从站模块检测主控PLC组中待测CAN主站模块。以上各待测模块的当前心跳连续不变周期、当前通讯延时时间、最大心跳连续不变周期与最大通讯延时时间都会在上位机界面中显示，便于检测人员第一时间得到相关数据。
[0061]步骤3:在确认本装置的主控PLC与各PLC组之间通讯正常后，进入下一阶段测试。此时，主控PLC组中标准D1模块与A#PLC组中待测D1模块的输出通道根据主控设定的时间间隔输出24V信号(此时间间隔可有测试人员进行设定)。A#PLC组将待测D1模块的输入通道接收情况与输出通道输出情况组合成二进制码的形式，通过CAN主站及DP从站上传至主控PLC对应连接模块中。主控PLC将本组配置中标准D1模块输入与输出通道收发情况与接收A#PLC组上传数据进行核对。若主控D1模块输出通道输出情况与A#PLC组中D1模块输入通道接收情况不一致且不一致存在时间超过6个PLC扫描周期(60ms)，则对待测D1模块对应的输入通道进行报警；若主控D1模块输入通道接收情况与A#PLC组中D1模块输出通道输出情况不一致且不一致存在时间超过6个PLC扫描周期(60ms)，则对待测D1模块对应的输出通道进行报警。当待测D1模块的通道存在报警时，上位机可视化界面中对应待测D1模块通道对应指示灯将由绿色变为红色。
[0062]步骤4:B#PLC组将待测RTD模块采集温度值转化为整型变量形式后通过CAN主站与从站上传主控PLC中。主控PLC实时比较同一 RTD模块中同一通道反馈的相邻两个周期的温度值，当前后周期温度值变化大于温度变化设定值时，则认为该RTD模块存在故障，并报警。待测RTD模块各个通道的当前采集温度值、整个测试过程中最大与最小温度值、前后周期最大温度差值都在上位机界面中显示。当待测模块某个通道出现报警时，上位机界面对应待测模块通道灯将由绿色变为红色。
[0063]步骤5::C#PLC组中各待测的SSI模块采集编码器发出的格雷码值，并将采集的格雷码值通过CAN主站与从站发送至主控PLC中，主控PLC将实时比较同一 SSI模块反馈的相邻两个周期的格雷码值。当前后周期格雷码值变化大于设定阈值时，则认为该SSI模块故障，并报警。待测SSI模块的当前采集格雷码值、跳变前后格雷码值都在上位机界面中显示。当待测模块出现报警时，上位机界面对应待测模块状态灯将由绿色变为红色。
[0064]本检测装置在上位机界面中将显示总检测时间，当任意待测模块出现故障时，主控PLC将自动保存故障时刻与前后一个周期的通讯心跳状态与通讯延时时间，以此来综合判定发生故障的原因。
【主权项】
1.一种风电变桨PLC检测方法及检测装置，包括主控PLC、A#、B#、C#三组PLC组，其特征在于: 以主控PLC为检测终端，将风电变桨PLC的各待测的功能模块分别替换主控PLC、A#、B#、C#PLC组中的相应正常模块，观测主控PLC与所连接A#、B#、C#三组运行状态来实现对风电变桨PLC中D1、RTD及SSI各模块的检测。2.一种风电变桨PLC检测装置，包括主控PLC、A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组、上位机，用于实现对待测风电变桨PLC的I个DP从站模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、一组D1模块、一组RTD模块以及一组SSI模块的检测；其特征在于: 所述主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组在测试前配置正常的PLC模块； 其中，所述主控PLC配置一组D1模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、I个DP主站模块与I个DP从站模块； 所述A#PLC组配置I个DP从站模块、I个CAN主站模块及一组D1模块； 所述B#PLC组配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组RTD模块； 所述C#PLC配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组SSI模块； 将I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块分别替换主控PLC原有正常的I个DP从站模块、I个CAN主站模块以及3个CAN从站模块，实现对I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电 变桨PLC的CAN主站模块、以及3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块的检测； 将待测风电变桨PLC的D1模块替换A#PLC组原配置的正常的D1模块； 将待测风电变桨PLC的RTD模块替换B#PLC组原配置的正常的RTD模块； 将待测风电变桨PLC的SSI模块替换C#PLC组中原配置的正常的SSI模块； 所述主控PLC中的3个待测的CAN从站模块通过CAN通讯线分别对应连接到A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组的CAN主站模块，A#PLC组中的DP从站模块通过Profibus-DP通讯线缆连接至主控PLC中DP主站模块上，B#PLC组中的CAN从站模块以及C#PLC组中的CAN从站模块均通过CAN通讯线缆连接至主控PLC中待测的CAN主站模块上； 所述各PLC组内模块与模块之间通过串行总线进行数据交互； 所述主控PLC中的D1模块与A#PLC组中待测的D1模块通过线缆整体插件对应连接，即主控PLC中的D1模块的输入通道对应连接至待检测的D1模块输出通道，主控PLC中的D1模块的输出通道对应连接至待检测的D1模块输入通道； B#PLC组中待测的RTD模块分别外接可变电阻； C#PLC组中待测的SSI模块分别外接编码器； 主控PLC中的待测的CAN主站模块统一接收B#与C#PLC组中CAN从站模块上传信息；3个待测的CAN从站模块分别一对一接收A#、B#与C#三个PLC组中CAN主站模块发送信息；DP主站模块接收主控PLC中待测的DP从站与A#PLC组中DP从站模块发送信息； 所述上位机通过网线连接主控PLC，检测人员可通过上位机中已编写的可视化界面观测显示主控PLC与A#、B#、C#PLC组内各模块的状态信息，通过上位机控制检测程序的启停。3.根据权利要求2所述的风电变桨PLC检测装置，其特征在于: 所述风电变桨PLC检测装置还包括AC/DC开关电源，所述AC/DC开关电源为主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组提供24V直流电源。4.根据权利要求2所述的风电变桨PLC检测装置，其特征在于: 主控PLC中的D1模块与A#PLC组中待测的D1模块之间，B#PLC组中待测RTD模块与可变电阻之间，C#PLC组中待测SSI模块与编码器之间均采用线缆整体接插件实现连接；所述线缆整体插接件的主体为绝缘板材，绝缘板材上开孔，孔中安装固定“一字”型插针，插针一端为“一字”型金属钢针，直接插接于PLC相应模块上；插针另一端焊接线缆，线缆一端可选择连接小型夹子或外设器件，该线缆整体接插件完成连接后，通过弹性搭扣与主控PLC或相应的PLC组进行整体固定。5.根据权利要求2所述的风电变桨PLC检测装置，其特征在于: 主控PLC与A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组之间的通讯信息的收发路径分别为:①由主控PLC中的DP主站模块至主控PLC中的待测DP从站模块由主控PLC的DP主控模块至A#PLC组的DP从站模块由主控PLC中的CAN主站模块至B#PLC组中待测CAN从站模块；④由主控PLC中CAN主站模块至C#PLC组中待测CAN从站模块由主控PLC的3个待测CAN从站模块分别对应至A#PLC组的CAN主站模块、B#PLC组的CAN主站模块、C#PLC组的CAN主站模块；其中所述通讯信息包括心跳信号。6.一种基于权利要求2-5所述的风电变桨PLC检测装置的风电变桨PLC的检测方法，所述检测方法包括以下步骤: 步骤1:在主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组上电后的3分钟内进行初始化检测，由主控PLC向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送根据PLC扫描周期自动取反的心跳信号，接收到心跳信号的各PLC组分别将所接收的心跳信号不作处理直接反馈回主控PLC，当主控PLC比较各PLC组反馈心跳信号在10ms内存在变化时，表示通讯正常，进入下一步骤；若在10ms内各PLC组所反馈的心跳信号一直不变，则提示通讯异常，需要对CAN通讯线缆、Profibus-DP通讯线缆、主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中相应的CAN主站模块、CAN从站模块、DP主站模块、DP从站模块检修后重新进行初始化检测，通讯正常后进入下一步骤； 步骤2:主控PLC在向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送心跳信号的同时，增加发送一位每个PLC扫描周期自动加I的整型数据即累加信号，各PLC组在接收到的心跳信号与累加信号后直接反馈回主控PLC;主控PLC通过比较各通讯路径中相邻两个周期心跳信号值，计算心跳不变次数与最大连续心跳不变周期；通过比较当前发送累加信号与各通讯路径上反馈的累加信号值，计算累加信号最大差值即通讯延时；A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中CAN主站模块分别检测对应连接主控PLC组中3个待测的CAN从站模块，主控PLC组根据3个待测的CAN从站模块接收的通讯数据计算得到3条通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的CAN从站模块与对应PLC组的CAN主站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；以主控PLC组中DP主站模块检测主控PLC组中待测的DP从站模块，主控PLC组根据待测的DP主站模块接收的通讯数据计算得到本通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的DP从站模块与对应主控PLC组的DP主站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；以B#PLC组与C#PLC组中CAN从站模块检测主控PLC组中待测CAN主站模块，B#与C#PLC组根据待测的CAN从站模块接收的通讯数据计算得到2条通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的CAN主站模块与对应B#与C#PLC组的CAN从站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警； 步骤3:主控PLC与A#PLC组中的D1模块的输出通道都将以设定的时间间隔向所连接的输入通道输出24V信号，A#PLC组待测D1模块的输入通道接收24V信号后，将该信号合成二进制码的形式通过DP从站模块反馈至主控PLC中DP主站模块，若主控D1模块输出通道输出情况与A#PLC组中D1模块输入通道接收情况不一致且不一致存在时间大于设定时间，则对待测D1模块的输入通道进行报警；主控PLC将设定的时间间隔通过DP主站发送至A#PLC组中DP从站，A#PLC组根据收到的时间间隔，通过本组PLC中D1模块的输出通道向主控PLC中待测D1模块的输入通道发送24V信号，若主控D1模块输入通道接收情况与A#PLC组中D1模块输出通道输出情况不一致且不一致存在时间大于设定时间，则对待测D1模块的输出通道进行报警； 步骤4:B#PLC组中各待测的RTD模块测得对应可变电阻的温度值，并将所测的温度值发送至主控PLC中，主控PLC实时比较同一 RTD模块中同一通道反馈的相邻两个周期的温度值，当前后周期温度值变化大于温度变化设定值时，则认为该RTD模块存在故障，并报馨.1=I ， 步骤5:C#PLC组中各待测的SSI模块采集编码器发出的格雷码值，并将采集的格雷码值发送至主控PLC中，主控PLC将实时比较同一 SSI模块反馈的相邻两个周期的格雷码值，当前后周期格雷码值变化大于格雷码变化设定值时，则认为该SSI模块故障，并报警。
【专利摘要】一种风电变桨PLC检测方法及检测装置，包括主控PLC、A#、B#、C#三组功能性PLC及上位机，以主控PLC为检测终端，将风电变桨PLC的各待测的功能模块分别替换主控PLC、A#、B#、C#PLC组中的相应正常模块，观测主控自身与所连接各功能性PLC组的运行状态来实现对风电变桨PLC中DIO、RTD及SSI各模块的检测。本申请对同类的模块统一完成针对性测试，PLC模块与模块之间、模块与外设之间使用线缆整体接插件实现一次性插接，免去了PLC各通道解线与接线的重复工作。
【IPC分类】G05B19/05
【公开号】CN104898547
【申请号】CN201510255977
【发明人】邵巍龙, 王振威, 张俊, 吕峰
【申请人】固安华电天仁控制设备有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月19日
【技术领域】
[0001]本申请涉及PLC检测方法及检测装置，尤其涉及一种风电变桨PLC检测方法及检测装置。
【背景技术】
[0002]风能作为可再生能源中发展最快的清洁能源，其规模化和商业化的发展前景，被世界各国所重视。目前，PLC在风力发电机组控制上的稳定运行，已被国内外所普遍认同。变桨距控制系统是兆瓦级以上风力发电机组控制和保护的重要装置，是风机停机的主刹车系统。变桨系统PLC作为变桨系统的控制核心，其各功能模块运行的稳定性显得尤为重要。
[0003]一套完整的变桨PLC基本包括控制模块、CAN主站通讯模块(控制器局域网模块，实现变桨PLC与变桨驱动器之间通讯)、CAN从站通讯模块(控制器局域网模块，实现变桨PLC与风机主控之间通讯),Profibus-DP从站通讯模块(过程现场总线模块，实现变桨PLC与风机主控间通讯，此后简称为DP模块)、D1模块(数字量输入输出模块，主要控制并监测继电器的吸合与断开)、RTD模块(电阻温度探测模块，用以检测PT100所反应的温度值)及SSI模块(同步串行接口模块，用以接收编码器角度值信号)。
[0004]变桨系统PLC利用CAN从站或DP从站模块通过CANopen或Profibus-DP总线与风机主控系统之间进行通讯，在接收主控位置指令后，对桨叶位置做出控制。变桨PLC的D1模块通过接收电源、控制按钮及继电器等反馈的24V信号检测外设元器件状态，通过发送24V信号控制设备启停，通过RTD模块监视重点器件与周围环境温度，通过SSI模块读取当前编码器角度值。由于变桨PLC模块入库抽检、出厂测试、现场坏件返回都需要进行各重要参数的确认，因此需要设计一套变桨PLC专用检测装置来替代整套变桨系统与风机主控设备，实现待测模块的针对性测试。有PLC厂家设计了判断PLC模块是否正常工作的检测装置，但无法检测变桨系统PLC在特殊工况与需求下的运行参数。
【发明内容】
[0005]为方便检测变桨PLC各模块在特殊工况下的实际运行效果，本申请提出以一套主控PLC为检测终端，将待检测的整套变桨PLC中各类模块根据功能分组进行针对性测试并统一处理，PLC模块与外设装置间使用线缆整体接插件直接连接的方法，能够高效高精度地检测变桨PLC各模块的运行状态。
[0006]本申请公开了一种风电变桨PLC检测装置以及基于该检测装置的风电变桨PLC检测方法。
[0007]本申请具体采用以下技术方案:
[0008]一种风电变桨PLC检测方法及检测装置，包括主控PLC、A#、B#、C#三组PLC组，其特征在于:
[0009]以主控PLC为检测终端，将风电变桨PLC的各待测的功能模块分别替换主控PLC、A#、B#、C#PLC组中的相应正常模块，观测主控PLC与所连接A#、B#、C#三组运行状态来实现对风电变桨PLC中D1、RTD及SSI各模块的检测。
[0010] 风电变桨PLC检测装置，包括主控PLC、A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组、上位机，用于实现对待测风电变桨PLC的I个DP从站模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、一组D1模块、一组RTD模块以及一组SSI模块的检测；其特征在于:
[0011 ] 所述主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组在测试前配置正常的PLC模块；
[0012]其中，所述主控PLC配置一组D1模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、I个DP主站模块与I个DP从站模块；
[0013]所述A#PLC组配置I个DP从站模块、I个CAN主站模块及一组D1模块；
[0014]所述B#PLC组配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组RTD模块；
[0015]所述C#PLC配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组SSI模块；
[0016]将I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块分别替换主控PLC原有正常的I个DP从站模块、I个CAN主站模块以及3个CAN从站模块，实现对I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、以及3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块的检测；
[0017]将待测风电变桨PLC的D1模块替换A#PLC组原配置的正常的D1模块；
[0018]将待测风电变桨PLC的RTD模块替换B#PLC组原配置的正常的RTD模块；
[0019]将待测风电变桨PLC的SSI模块替换C#PLC组中原配置的正常的SSI模块；
[0020]所述主控PLC中的3个待测的CAN从站模块通过CAN通讯线分别对应连接到A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组的CAN主站模块，A#PLC组中的DP从站模块通过Profibus-DP通讯线缆连接至主控PLC中DP主站模块上，B#PLC组中的CAN从站模块以及C#PLC组中的CAN从站模块均通过CAN通讯线缆连接至主控PLC中待测的CAN主站模块上；
[0021]所述各PLC组内模块与模块之间通过串行总线进行数据交互；
[0022]所述主控PLC中的D1模块与A#PLC组中待测的D1模块通过线缆整体插件对应连接，即主控PLC中的D1模块的输入通道对应连接至待检测的D1模块输出通道，主控PLC中的D1模块的输出通道对应连接至待检测的D1模块输入通道；
[0023]B#PLC组中待测的RTD模块分别外接可变电阻；
[0024]C#PLC组中待测的SSI模块分别外接编码器；
[0025]主控PLC中的待测的CAN主站模块统一接收B#与C#PLC组中CAN从站模块上传信息；3个待测的CAN从站模块分别一对一接收A#、B#与C#三个PLC组中CAN主站模块发送信息；DP主站模块接收主控PLC中待测的DP从站与A#PLC组中DP从站模块发送信息；
[0026]所述上位机通过网线连接主控PLC，检测人员可通过上位机中已编写的可视化界面观测显示主控PLC与A#、B#、C#PLC组内各模块的状态信息，通过上位机控制检测程序的启停。
[0027]本申请还采用以下方案:
[0028]所述风电变桨PLC检测装置还包括AC/DC开关电源，所述AC/DC开关电源为主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组提供24V直流电源。
[0029]主控PLC中的D1模块与A#PLC组中待测的D1模块之间，B#PLC组中待测RTD模块与可变电阻之间，C#PLC组中待测SSI模块与编码器之间均采用线缆整体接插件实现连接。所述线缆整体插接件的主体为绝缘板材，绝缘板材上开孔，孔中安装固定“一字”型插针，插针一端为“一字”型金属钢针，直接插接于PLC相应模块上；插针另一端焊接线缆，线缆一端可选择连接小型夹子或外设器件，该线缆整体接插件完成连接后，通过弹性搭扣与主控PLC或相应的PLC组进行整体固定。
[0030]主控PLC与A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组之间的通讯信息的收发路径分别为:①由主控PLC中的DP主站模块至主控PLC中的待测DP从站模块由主控PLC的DP主控模块至A#PLC组的DP从站模块由主控PLC中的CAN主站模块至B#PLC组中待测CAN从站模块由主控PLC中CAN主站模块至C#PLC组中待测CAN从站模块由主控PLC的3个待测CAN从站模块分别对应至A#PLC组的CAN主站模块、B#PLC组的CAN主站模块、C#PLC组的CAN主站模块；其中所述通讯信息包括心跳信号。
[0031]本申请还公开了一种基于上述的风电变桨PLC检测装置的风电变桨PLC的检测方法，所述检测方法包括以下步骤:
[0032]步骤1:在主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组上电后的3分钟内进行初始化检测，由主控PLC向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送根据PLC扫描周期自动取反的心跳信号，接收到心跳信号的各PLC组分别将所接收的心跳信号不作处理直接反馈回主控PLC，当主控PLC比较各PLC组反馈心跳信号在10ms内存在变化时，表示通讯正常，进入下一步骤；若在1 0ms内各PLC组所反馈的心跳信号一直不变，则提示通讯异常，需要对CAN通讯线缆、Profibus-DP通讯线缆、主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中相应的CAN主站模块、CAN从站模块、DP主站模块、DP从站模块检修后重新进行初始化检测，通讯正常后进入下一步骤；
[0033]步骤2:主控PLC在向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送心跳信号的同时，增加发送一位每个PLC扫描周期自动加I的整型数据即累加信号，各PLC组在接收到的心跳信号与累加信号后直接反馈回主控PLC ;主控PLC通过比较各通讯路径中相邻两个周期心跳信号值，计算心跳不变次数与最大连续心跳不变周期；通过比较当前发送累加信号与各通讯路径上反馈的累加信号值，计算累加信号最大差值即通讯延时；A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中CAN主站模块分别检测对应连接主控PLC组中3个待测的CAN从站模块，主控PLC组根据3个待测的CAN从站模块接收的通讯数据计算得到3条通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的CAN从站模块与对应PLC组的CAN主站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；以主控PLC组中DP主站模块检测主控PLC组中待测的DP从站模块，主控PLC组根据待测的DP主站模块接收的通讯数据计算得到本通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的DP从站模块与对应主控PLC组的DP主站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；以B#PLC组与C#PLC组中CAN从站模块检测主控PLC组中待测CAN主站模块，B#与C#PLC组根据待测的CAN从站模块接收的通讯数据计算得到2条通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的CAN主站模块与对应B#与C#PLC组的CAN从站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；
[0034]步骤3:主控PLC与A#PLC组中的D1模块的输出通道都将以设定的时间间隔向所连接的输入通道输出24V信号。A#PLC组待测D1模块的输入通道接收24V信号后，将该信号合成二进制码的形式通过DP从站模块反馈至主控PLC中DP主站模块，若主控D1模块输出通道输出情况与A#PLC组中D1模块输入通道接收情况不一致且不一致存在时间大于设定时间，则对待测D1模块的输入通道进行报警；主控PLC将设定的时间间隔通过DP主站发送至A#PLC组中DP从站，A#PLC组根据收到的时间间隔，通过本组PLC中D1模块的输出通道向主控PLC中待测D1模块的输入通道发送24V信号，若主控D1模块输入通道接收情况与A#PLC组中D1模块输出通道输出情况不一致且不一致存在时间大于设定时间，则对待测D1模块的输出通道进行报警；
[0035]步骤4:B#PLC组中各待测的RTD模块测得对应可变电阻的温度值，并将所测的温度值发送至主控PLC中，主控PLC实时比较同一 RTD模块中同一通道反馈的相邻两个周期的温度值，当前后周期温度值变化大于温度变化设定值时，则认为该RTD模块存在故障，并报警；
[0036]步骤5:C#PLC组中各待测的SSI模块采集编码器发出的格雷码值，并将采集的格雷码值发送至主控PLC中，主控PLC将实时比较同一 SSI模块反馈的相邻两个周期的格雷码值，当前后周期格雷码值变化大于格雷码变化设定值时，则认为该SSI模块故障，并报靈目ο
[0037]本申请具有以下有益的技术效果:
[0038]通过以上检测装置及检测方法，可以根据实际检测需要对变桨PLC模块进行分类，并对同类的模块统一完成针对性测试，各模块的状态检测可细化到10ms。PLC模块与模块之间、模块与外设(编码器及可变电阻)之间使用线缆整体接插件实现一次性插接，免去了 PLC各通道解线与接线的重复工作。
【附图说明】
[0039]图1为本申请的风电变桨PLC检测装置结构示意图；
[0040]图2为本申请的线缆整体接插件俯视图；
[0041]图3为本申请的线缆整体接插件左视图；
[0042]图4为本申请的模块故障检测原理图；
[0043]图5为本申请的风电变桨PLC的检测方法流程示意图。
具体实施方案
[0044]下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0045]如图1所示，应用本发明的风电变桨PLC检测装置，主要包括主控PLC、A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组以及上位机，此外可外接可变电阻及编码器辅助检测。
[0046]各PLC组之间使用CAN通讯线缆与DP通讯线缆连接(图中粗实线所示)，实现各PLC组之间信息交互；各？1^(:组内的模块与模块之间通过串行总线进行数据交互。上位机通过网线连接主控PLC(图中空心箭头图标所示)，并在已编写完成的可视化界面中查看分析各模块状态；A#PLC组与主控PLC的D1模块间、B#PLC组RTD模块与可变电阻间、C#PLC组SSI模块与编码器间以线缆整体接插件实现连接(图中虚线所示)。
[0047]在上位机可视化界面中可以控制检测程序的启停，其中A#、B#、C#三组PLC的检测方式及检测时间由检测人员在可视化界面中进行操作，通过主控PLC完成统一设定。可视化界面内除了有主控PLC组信息及操作程序界面外，还编译了 A#、B#、C#三组PLC各自独立界面，检测人员可根据具体检测需要，对各待测模块通道进行观测。
[0048]主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组在测试前配置正常PLC模块。其中，主控PLC配置一组D1模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、I个DP主站模块与I个DP从站模块；A#PLC组配置I个DP从站模块、I个CAN主站模块及一组D1模块；B#PLC组配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组RTD模块；C#PLC配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组SSI模块。
[0049]为保证检测准确性，各PLC组中只存在一部分模块可以被待测模块所替代，其余模块使用默认正常模块。测试时，可根据需要进行以下替换操作:将I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块分别替换主控PLC原有正常的I个DP从站模块、I个CAN主站模块以及3个CAN从站模块，实现对I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、以及3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块的检测；将待测风电变桨PLC的D1模块替换A#PLC组原配置的正常的D1模块；将待测风电变桨PLC的RTD模块替换B#PLC组原配置的正常的RTD模块；将待测风电变桨PLC的SSI模块替换C#PLC组中原配置的正常的SSI丰吴块；
[0050]如图2与图3所示，考虑到各PLC模块接线的简便性，使用线缆整体接插件实现模块与模块之间、模块与外部设备的连接。线缆整体插接件的主体为绝缘板材，其上根据PLC模块通道分布情况进行开孔，孔中安装固定“一字”型插针。插针一端为“一字”型金属钢针，可直接插接于PLC模块上；插针另一端焊接线缆，线缆一端可选择连接小型夹子或外设器件。该线缆整体接插件完成连接后，通过弹性搭扣与待测PLC组进行整体固定。
[0051]如图4所示，各类待测变桨PLC模块根据功能及型号不同分组替换安装于主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中，按各自设定方式进行检测，具体如下:
[0052]以主控PLC中标准D1模块的输入通道检测A#PLC组中待测变桨D1模块的输出通道，待测模块输出信号高低电平的变化频率可在上位机可视化界面中进行设定，通过通讯线缆传输至A#PLC组中。若在限定的状态切换延时外，检测到待测D1模块输出情况与设定状态不同，则会对相应通道做出报警。
[0053]以主控PLC中标准D1模块的输出通道检测A#PLC组中待测变桨D1模块的输入通道，A#PLC组将各D1模块输入通道接收的24V信号组合成二进制码的形式反馈至主控PLC中，若待测模块输入通道接收信号与主控输 出信号不同且在状态设定延时外，则对相应通道做出报警。
[0054]以连续可变电阻检测B#PLC组中待测变桨RTD模块，检测不同通道在同一阻值下温度偏差，以及同一通道在整个检测过程中温度是否发生跳变。若通道间采集值偏差大于最大允许偏差或同一通道前后采集值出现跳变，则对相应通道做出报警，并记录该通道在报警时刻前后检测周期的采集值。
[0055]以绝对值编码器检测C#PLC组中待测变桨SSI模块，在SSI模块正确连接编码器时钟正负与数据正负信号后，上传待检模块采集所得格雷码值。检测人员可静置或转动编码器，查看所采集的格雷码值是否发生异常。当出现相邻周期所采集格雷码值变化大于最大允许值时，则对该模块作出报警，并记录变化前后周期的格雷码值。
[0056]所述主控PLC实时发送心跳信号与累加信号，其余各PLC组将接收的这两种信号直接返回给主控PLC。主控PLC将对接收的相邻周期心跳值进行对比，若心跳状态不变则做出预警，同时筛选统计并显示最长心跳状态不变时间与心跳不变次数。主控PLC通过当前发送的累加信号与各PLC组返回的累加信号进行对比，根据差值计算整个回路的通讯延时，从而确认各待测变桨通讯模块是否正常。
[0057]如图5所示，在进行模块检测前需要对待测模块进行型号分类标记，并分别替换接入各PLC组中。使用CAN与DP通讯线缆实现通讯模块间连接，使用线缆整体接插件实现模块与模块间、模块与外设间连接。完成标记与连接后，分5个步骤进行待测PLC模块的检测，具体如下所述:
[0058]步骤1:由于A#、B#、C#三个PLC组内各模块信息将通过CAN与DP通讯总线汇总至主控PLC中。因此，待接线与模块安装完成后，首先将检测这3个PLC组与主控PLC之间通讯是否正常。整套检测装置在启动后3分钟内将对通讯质量进行初始化检测。该段时间内主控PLC将通过CAN总线与DP总线向各PLC组发送根据PLC扫描周期自动取反的心跳信号，各PLC组在接收心跳信号后直接返回所接收的数据。根据目前常规兆瓦级风电机组的主控与变桨系统间通讯故障延时在10ms?200ms，因此在初始化检测时间范围内，本套检测装置的主控PLC将对返回的数据进行核对，设定若在10ms内所反馈的心跳信号一直不变，则提示通讯异常，此时需检测人员确认是否为通讯线缆或通讯模块问题。待确认模块或线缆问题后，各PLC组需上电重启，此后将再次执行初始化检测，确保各PLC组间通讯正常。
[0059]当初始化检测结束后，将进入实时检测阶段，此时将进行各待检模块的测试。主控PLC将对各待测模块的故障值以及个别模块故障前后保存数据将进行一次清零。考虑到初始化过程中人为误操作以及各PLC组上电启动存在时序上的先后，所有PLC模块都设置独立的复位功能，清除不可取故障。
[0060]步骤2:在确认通讯模块之间无线路问题或模块故障导致通讯彻底中断后，进行下一步通讯质量的检测。此时，主控PLC在向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送心跳信号的同时，增加发送一位每个PLC扫描周期自动加I的整型数据即累加信号，各PLC组在接收到的心跳信号与累加信号后直接反馈回主控PLC。主控PLC将实时比对分析各通讯路径中相邻两个PLC扫描周期的心跳信号。若相邻两个周期心跳信号都为I或为0，则进行累计(此数据即心跳连续不变周期)，直到前后周期心跳信号变化后对当前的心跳连续不变周期进行清零。在整个测试过程中，主控PLC会自动筛选保留最大心跳连续不变周期。在检测心跳信号同时，主控PLC也计算当前各通道发送的累加信号与接收的累加信号差值(即通讯延时时间)，自动保存最大通讯延时时间。本套检测装置以A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中CAN主站模块分别检测对应连接主控PLC组中3块待测的CAN从站模块，主控PLC组通过CAN从站模块接收的通讯数据根据上述方法计算最大心跳连续不变周期与最大通讯延时时间。当这两个最值大于设定的报警阈值时，则认为待测CAN从站模块与正常CAN主站模块间信息交互存在闪断，并对待测CAN从站模块进行报警。同理，以主控PLC组中DP主站模块检测主控PLC组中DP从站模块，以B#PLC组与C#PLC组中CAN从站模块检测主控PLC组中待测CAN主站模块。以上各待测模块的当前心跳连续不变周期、当前通讯延时时间、最大心跳连续不变周期与最大通讯延时时间都会在上位机界面中显示，便于检测人员第一时间得到相关数据。
[0061]步骤3:在确认本装置的主控PLC与各PLC组之间通讯正常后，进入下一阶段测试。此时，主控PLC组中标准D1模块与A#PLC组中待测D1模块的输出通道根据主控设定的时间间隔输出24V信号(此时间间隔可有测试人员进行设定)。A#PLC组将待测D1模块的输入通道接收情况与输出通道输出情况组合成二进制码的形式，通过CAN主站及DP从站上传至主控PLC对应连接模块中。主控PLC将本组配置中标准D1模块输入与输出通道收发情况与接收A#PLC组上传数据进行核对。若主控D1模块输出通道输出情况与A#PLC组中D1模块输入通道接收情况不一致且不一致存在时间超过6个PLC扫描周期(60ms)，则对待测D1模块对应的输入通道进行报警；若主控D1模块输入通道接收情况与A#PLC组中D1模块输出通道输出情况不一致且不一致存在时间超过6个PLC扫描周期(60ms)，则对待测D1模块对应的输出通道进行报警。当待测D1模块的通道存在报警时，上位机可视化界面中对应待测D1模块通道对应指示灯将由绿色变为红色。
[0062]步骤4:B#PLC组将待测RTD模块采集温度值转化为整型变量形式后通过CAN主站与从站上传主控PLC中。主控PLC实时比较同一 RTD模块中同一通道反馈的相邻两个周期的温度值，当前后周期温度值变化大于温度变化设定值时，则认为该RTD模块存在故障，并报警。待测RTD模块各个通道的当前采集温度值、整个测试过程中最大与最小温度值、前后周期最大温度差值都在上位机界面中显示。当待测模块某个通道出现报警时，上位机界面对应待测模块通道灯将由绿色变为红色。
[0063]步骤5::C#PLC组中各待测的SSI模块采集编码器发出的格雷码值，并将采集的格雷码值通过CAN主站与从站发送至主控PLC中，主控PLC将实时比较同一 SSI模块反馈的相邻两个周期的格雷码值。当前后周期格雷码值变化大于设定阈值时，则认为该SSI模块故障，并报警。待测SSI模块的当前采集格雷码值、跳变前后格雷码值都在上位机界面中显示。当待测模块出现报警时，上位机界面对应待测模块状态灯将由绿色变为红色。
[0064]本检测装置在上位机界面中将显示总检测时间，当任意待测模块出现故障时，主控PLC将自动保存故障时刻与前后一个周期的通讯心跳状态与通讯延时时间，以此来综合判定发生故障的原因。
【主权项】
1.一种风电变桨PLC检测方法及检测装置，包括主控PLC、A#、B#、C#三组PLC组，其特征在于: 以主控PLC为检测终端，将风电变桨PLC的各待测的功能模块分别替换主控PLC、A#、B#、C#PLC组中的相应正常模块，观测主控PLC与所连接A#、B#、C#三组运行状态来实现对风电变桨PLC中D1、RTD及SSI各模块的检测。2.一种风电变桨PLC检测装置，包括主控PLC、A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组、上位机，用于实现对待测风电变桨PLC的I个DP从站模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、一组D1模块、一组RTD模块以及一组SSI模块的检测；其特征在于: 所述主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组在测试前配置正常的PLC模块； 其中，所述主控PLC配置一组D1模块、I个CAN主站模块、3个CAN从站模块、I个DP主站模块与I个DP从站模块； 所述A#PLC组配置I个DP从站模块、I个CAN主站模块及一组D1模块； 所述B#PLC组配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组RTD模块； 所述C#PLC配置I个CAN从站模块、I个CAN主站模块与一组SSI模块； 将I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电变桨PLC的CAN主站模块、3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块分别替换主控PLC原有正常的I个DP从站模块、I个CAN主站模块以及3个CAN从站模块，实现对I个待测风电变桨PLC的DP从站模块、I个待测风电 变桨PLC的CAN主站模块、以及3个待测风电变桨PLC的CAN从站模块的检测； 将待测风电变桨PLC的D1模块替换A#PLC组原配置的正常的D1模块； 将待测风电变桨PLC的RTD模块替换B#PLC组原配置的正常的RTD模块； 将待测风电变桨PLC的SSI模块替换C#PLC组中原配置的正常的SSI模块； 所述主控PLC中的3个待测的CAN从站模块通过CAN通讯线分别对应连接到A#PLC组、B#PLC组、C#PLC组的CAN主站模块，A#PLC组中的DP从站模块通过Profibus-DP通讯线缆连接至主控PLC中DP主站模块上，B#PLC组中的CAN从站模块以及C#PLC组中的CAN从站模块均通过CAN通讯线缆连接至主控PLC中待测的CAN主站模块上； 所述各PLC组内模块与模块之间通过串行总线进行数据交互； 所述主控PLC中的D1模块与A#PLC组中待测的D1模块通过线缆整体插件对应连接，即主控PLC中的D1模块的输入通道对应连接至待检测的D1模块输出通道，主控PLC中的D1模块的输出通道对应连接至待检测的D1模块输入通道； B#PLC组中待测的RTD模块分别外接可变电阻； C#PLC组中待测的SSI模块分别外接编码器； 主控PLC中的待测的CAN主站模块统一接收B#与C#PLC组中CAN从站模块上传信息；3个待测的CAN从站模块分别一对一接收A#、B#与C#三个PLC组中CAN主站模块发送信息；DP主站模块接收主控PLC中待测的DP从站与A#PLC组中DP从站模块发送信息； 所述上位机通过网线连接主控PLC，检测人员可通过上位机中已编写的可视化界面观测显示主控PLC与A#、B#、C#PLC组内各模块的状态信息，通过上位机控制检测程序的启停。3.根据权利要求2所述的风电变桨PLC检测装置，其特征在于: 所述风电变桨PLC检测装置还包括AC/DC开关电源，所述AC/DC开关电源为主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组提供24V直流电源。4.根据权利要求2所述的风电变桨PLC检测装置，其特征在于: 主控PLC中的D1模块与A#PLC组中待测的D1模块之间，B#PLC组中待测RTD模块与可变电阻之间，C#PLC组中待测SSI模块与编码器之间均采用线缆整体接插件实现连接；所述线缆整体插接件的主体为绝缘板材，绝缘板材上开孔，孔中安装固定“一字”型插针，插针一端为“一字”型金属钢针，直接插接于PLC相应模块上；插针另一端焊接线缆，线缆一端可选择连接小型夹子或外设器件，该线缆整体接插件完成连接后，通过弹性搭扣与主控PLC或相应的PLC组进行整体固定。5.根据权利要求2所述的风电变桨PLC检测装置，其特征在于: 主控PLC与A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组之间的通讯信息的收发路径分别为:①由主控PLC中的DP主站模块至主控PLC中的待测DP从站模块由主控PLC的DP主控模块至A#PLC组的DP从站模块由主控PLC中的CAN主站模块至B#PLC组中待测CAN从站模块；④由主控PLC中CAN主站模块至C#PLC组中待测CAN从站模块由主控PLC的3个待测CAN从站模块分别对应至A#PLC组的CAN主站模块、B#PLC组的CAN主站模块、C#PLC组的CAN主站模块；其中所述通讯信息包括心跳信号。6.一种基于权利要求2-5所述的风电变桨PLC检测装置的风电变桨PLC的检测方法，所述检测方法包括以下步骤: 步骤1:在主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组上电后的3分钟内进行初始化检测，由主控PLC向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送根据PLC扫描周期自动取反的心跳信号，接收到心跳信号的各PLC组分别将所接收的心跳信号不作处理直接反馈回主控PLC，当主控PLC比较各PLC组反馈心跳信号在10ms内存在变化时，表示通讯正常，进入下一步骤；若在10ms内各PLC组所反馈的心跳信号一直不变，则提示通讯异常，需要对CAN通讯线缆、Profibus-DP通讯线缆、主控PLC、A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中相应的CAN主站模块、CAN从站模块、DP主站模块、DP从站模块检修后重新进行初始化检测，通讯正常后进入下一步骤； 步骤2:主控PLC在向A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组发送心跳信号的同时，增加发送一位每个PLC扫描周期自动加I的整型数据即累加信号，各PLC组在接收到的心跳信号与累加信号后直接反馈回主控PLC;主控PLC通过比较各通讯路径中相邻两个周期心跳信号值，计算心跳不变次数与最大连续心跳不变周期；通过比较当前发送累加信号与各通讯路径上反馈的累加信号值，计算累加信号最大差值即通讯延时；A#PLC组、B#PLC组与C#PLC组中CAN主站模块分别检测对应连接主控PLC组中3个待测的CAN从站模块，主控PLC组根据3个待测的CAN从站模块接收的通讯数据计算得到3条通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的CAN从站模块与对应PLC组的CAN主站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；以主控PLC组中DP主站模块检测主控PLC组中待测的DP从站模块，主控PLC组根据待测的DP主站模块接收的通讯数据计算得到本通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的DP从站模块与对应主控PLC组的DP主站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警；以B#PLC组与C#PLC组中CAN从站模块检测主控PLC组中待测CAN主站模块，B#与C#PLC组根据待测的CAN从站模块接收的通讯数据计算得到2条通讯回路中出现最大连续心跳不变周期与通讯延时，当通讯延时大于设定的报警阈值时，则认为该通讯回路中待测的CAN主站模块与对应B#与C#PLC组的CAN从站模块之间的交互存在闪断或通讯线路存在虚接，并对该通讯回路进行报警； 步骤3:主控PLC与A#PLC组中的D1模块的输出通道都将以设定的时间间隔向所连接的输入通道输出24V信号，A#PLC组待测D1模块的输入通道接收24V信号后，将该信号合成二进制码的形式通过DP从站模块反馈至主控PLC中DP主站模块，若主控D1模块输出通道输出情况与A#PLC组中D1模块输入通道接收情况不一致且不一致存在时间大于设定时间，则对待测D1模块的输入通道进行报警；主控PLC将设定的时间间隔通过DP主站发送至A#PLC组中DP从站，A#PLC组根据收到的时间间隔，通过本组PLC中D1模块的输出通道向主控PLC中待测D1模块的输入通道发送24V信号，若主控D1模块输入通道接收情况与A#PLC组中D1模块输出通道输出情况不一致且不一致存在时间大于设定时间，则对待测D1模块的输出通道进行报警； 步骤4:B#PLC组中各待测的RTD模块测得对应可变电阻的温度值，并将所测的温度值发送至主控PLC中，主控PLC实时比较同一 RTD模块中同一通道反馈的相邻两个周期的温度值，当前后周期温度值变化大于温度变化设定值时，则认为该RTD模块存在故障，并报馨.1=I ， 步骤5:C#PLC组中各待测的SSI模块采集编码器发出的格雷码值，并将采集的格雷码值发送至主控PLC中，主控PLC将实时比较同一 SSI模块反馈的相邻两个周期的格雷码值，当前后周期格雷码值变化大于格雷码变化设定值时，则认为该SSI模块故障，并报警。
【专利摘要】一种风电变桨PLC检测方法及检测装置，包括主控PLC、A#、B#、C#三组功能性PLC及上位机，以主控PLC为检测终端，将风电变桨PLC的各待测的功能模块分别替换主控PLC、A#、B#、C#PLC组中的相应正常模块，观测主控自身与所连接各功能性PLC组的运行状态来实现对风电变桨PLC中DIO、RTD及SSI各模块的检测。本申请对同类的模块统一完成针对性测试，PLC模块与模块之间、模块与外设之间使用线缆整体接插件实现一次性插接，免去了PLC各通道解线与接线的重复工作。
【IPC分类】G05B19/05
【公开号】CN104898547
【申请号】CN201510255977
【发明人】邵巍龙, 王振威, 张俊, 吕峰
【申请人】固安华电天仁控制设备有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月19日
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