水轮机动态特性监控系统底层局域网及智能结点研究

论文摘要

水轮机的稳定运行对水电站的安全生产具有十分重大的科学和现实意义,近年来国内外围绕水轮机的动态特性监控开展了系列的研究工作。论文结合水轮机动态特性监控系统目前国内外的发展现状和实际,在国家自然科学基金资助项目“水轮机主轴机械系统动态特性研究”的资助下,提出以CAN 总线作为控制局域网总线、以DSP 作为子结点,建立水轮机动态特性监控系统,并对整个监控系统进行了设计、研制。论文旨在采用先进的现场总线技术代替以往的集散控制技术,以高性能的DSP 芯片代替单片机,构建水轮机动态特性监控系统。与此同时,将USB 技术融合于底层局域网与其它设备连接的总线转换接口卡中,增加底层局域网与PC 机及其它设备连接的灵活性。论文主要完成了以下几方面的工作: 1、在详细分析监控系统所需要监控对象的特点后,设计了整个监控系统的总体结构。2、采用先进的DSP 芯片TMS320LF2407 作为监控系统子结点的CPU,设计了实时性强,运算速度快的智能子结点。3、设计了带USB 接口、CAN 接口和RS-232 接口的CAN 总线转换接口,通过该接口,CAN 总线局域网可以通过RS-232 或者USB 接口和其它设备通信。4、利用VB 及数据库的知识,设计了水轮机动态特性监控系统实时信息管理系统。该系统可以动态的显示水轮机的运行状态,具有良好的人机界面性能。并可以将水轮机的状态参数存入设计的数据库中。论文的研究工作,首先从工程的角度探讨了与水轮机相关的理论和技术问题,并在此基础上对水轮机的动态监控系统进行了设计和研制,对保证水轮机的动态安全运行具有重大的科学意义和很强的实际意义。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 水轮机动态特性监控系统的发展历史及国内外现状
• 1.2.1 水轮机动态特性监控系统的发展历史
• 1.2.2 水轮机监控系统的国内外现状
• 1.3 课题提出及完成的主要工作
• 2 水轮机动态特性监控系统总体方案设计
• 2.1 监控对象特性分析
• 2.1.1 水轮机的典型故障
• 2.1.2 水轮机监控系统的监控对象
• 2.2 水轮机监控系统设计
• 2.2.1 系统的总体框图
• 2.2.2 现场总线的选取
• 2.2.3 智能节点CPU 的选取
• 2.2.4 总线接口卡的设计
• 2.2.5 上位机信息管理系统设计
• 3 水轮机动态监控系统硬件设计
• 3.1 概述
• 3.2 智能节点的硬件设计
• 3.2.1 智能节点的总体设计
• 3.2.2 TMS320LF2407 与CAN 总线的接口电路
• 3.2.3 时钟和复位电路设计
• 3.2.4 电源电路设计
• 3.2.5 外扩存储电路设计
• 3.2.6 信号调理电路设计
• 3.3 总线转换卡的设计
• 3.3.1 芯片的选取
• 3.3.2 转换卡的电路设计
• 4 监控系统下位机软件设计
• 4.1 监控系统软件系统概述
• 4.1.1 软件系统的基本框图
• 4.1.2 软件系统中各模块的功能
• 4.2 智能结点软件系统设计
• 4.2.1 智能结点主程序框图
• 4.2.2 数据采集模块的程序设计
• 4.2.3 智能结点与CAN 总线通信软件设计
• 4.2.4 数据处理模块的程序设计
• 4.3 总线转换接口软件系统设计
• 4.3.1 CAN 总线与RS-232 的转换程序
• 4.3.2 CAN 与USB 的总线转换程序
• 5 上位机信息管理系统设计
• 5.1 上位机信息管理系统总体设计
• 5.1.1 上位机信息管理系统需解决的问题
• 5.1.2 上位机信息管理系统的总体设计
• 5.2 数据通讯模块设计
• 5.2.1 RS-232 与计算机的通信程序设计
• 5.2.2 USB 与计算机的通信设计
• 5.3 数据处理模块设计
• 5.4 数据出入库模块设计
• 5.4.1 数据库的建立
• 5.4.2 数据库的操作
• 5.5 水轮机组群状态显示及报警模块设计
• 5.5.1 水轮机组群状态显示模块
• 5.5.2 水轮机组群报警模块
• 5.6 系统用户管理模块
• 6 研究工作的总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书