本发明属于变频调速，尤其是一种大功率变频器故障录波系统及方法。
背景技术：
1、变频器作为一种重要的工业自动化设备，广泛应用于冶金、纺织、电力、煤炭等行业。传统变频器缺乏远程监控、智能化管理、大数据分析等功能，限制其应用范围。随着工业物联网技术、工业智能化的发展需求及趋势，越来越多的工业设备需要依托“云技术”提高运维效率。市场对于能够支持“云技术”变频器解决方案的需求，日益增加。
2、大功率变频器通常为多台同型号变频器并联，并联系统通常采用一主多从的方式实现。故障波形记录对定位故障、分析问题、保障安全运行等具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种大功率变频器故障录波系统及方法，本发明所采集的故障数据，采样周期范围广、同步性能好，采用故障数据分类采集、存储和传输的方式，重点数据掉电不丢失，通讯流程确保数据不丢失、不重复，同时避免网络传输阻塞。用户可以在电脑端、移动通讯端查看故障列表或波形数据。
2、本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
3、一种大功率变频器故障录波系统，包括云服务器、网关和大功率变频器，其中，云服务器通过无线网络连接网关，网关通过网线连接大功率变频器，云服务器用于采集、计算、分析及存储数据，网关用于对云服务器发来的mqtt协议进行处理，并转换为内部协议发送给大功率变频器；同时将大功率变频器发来的内部协议转换为mqtt协议，反馈给云服务器。
4、而且，所述大功率变频器采用多台同型号变频器并联模式，其中，大功率变频器的控制器根据其功能分为主控和从控；主控、从控通过光纤连接，根据现场情况采用星型或线型的连接方式。
5、而且，所述主控采用fpga+arm+dsp芯片架构，用于实现变频器外环控制，fpga包括采样控制、缓存和光纤通讯功能；dsp包括读写控制和缓存功能；arm用于汇集大功率变频器的故障数据和实时数据，通过网关上传给云服务器。
6、而且，所述从控采用fpga芯片，用于实现变频器内环控制和功率驱动控制，fpga包括采样控制、缓存、读写控制和光纤通讯功能，从控通过光纤连接主控，并且不直接与网关相连。
7、一种大功率变频器故障录波系统的故障录波方法，包括ⅰ类故障识别、ⅱ类故障识别和ⅲ类故障识别。
8、而且，所述ⅰ类故障识别包括以下步骤：
9、当故障发生时，从控并行执行：
10、(1)生成故障码，并通过光纤发送至主控fpga，主控fpga发送故障码给arm，再通过网关发布给云服务器；
11、(2)fifo自动扩容，缓存故障点后数据，且fifo写满后不会再写入数据，fifo写满后，从控会自动将数据导入eeprom保存，其中，故障数据包括模拟量、数字量、故障码和故障时间，eeprom能够保证故障数据掉电不丢失；
12、当云服务器读取故障数据时：
13、(1)云服务器发送上传数据指令，依次通过网关、arm和主控fpga，主控fpga将指令转化并通过光纤发给从控fpga；
14、(2)从控fpga从eeprom中分批读取数据，并标记通道、包号和组号信息，通过光纤发送给主控fpga，此时，光纤通讯采用非周期传输，以保证周期通讯正常传输，由于光纤通讯远远快于其他通讯，故障数据采用应答方式循环读取，并按协议规则缓存在主控fpga中；
15、(3)从控将全部故障数据发送完成后，arm整定故障数据格式，标记设备标识、故障时间，采用同一通讯协议，经由网关向云服务器发布消息；
16、(4)云服务器的数据采集与存储线程对故障波形数据进行处理，再由数据绘制与显示线程将故障波形显示在界面上。
17、而且，所述ⅱ类故障识别包括以下步骤：
18、当故障发生时，主控顺序执行：
19、(1)dsp生成故障码，发送给arm，再通过网关发布给云服务器；
20、(2)fifo缓存自动扩容，缓存故障点后数据，且fifo写满后不会再写入数据，fifo写满后，会将数据导入eeprom保存。其中，故障数据包括模拟量、数字量、故障码和故障时间；
21、当云服务器读取故障数据时：
22、(1)云服务器发送上传数据指令，依次通过网关、arm和dsp；
23、(2)dsp从eeprom中用应答方式分批读取数据，并标记通道、包号和组号信息。arm整定故障数据格式，标记设备标识和故障时间，采用同一通讯协议，经由网关向云服务器发布消息；
24、(3)云服务器的数据采集与存储线程对故障波形数据进行处理，再由数据绘制与显示线程将故障波形显示在界面上。
25、而且，所述ⅲ类故障识别的具体实现方法为：无论变频器是否发生故障，主控将本站数据、光纤传输而来的从控数据，通过arm传输至网关，网关将数据作为实时数据发布至云服务器，云服务器的故障触发点监听线程判定是否发生故障；当故障发生时，由从控数据绘制与显示线程将故障波形显示在界面上。
26、本发明的优点和积极效果是：
27、1、本发明包括云服务器、网关和大功率变频器，其中，云服务器通过无线网络连接网关，网关通过网线连接大功率变频器，云服务器通过无线网络连接网关，网关通过网线连接大功率变频器，云服务器用于采集、计算、分析及存储数据，网关用于对云服务器发来的mqtt协议进行处理，并转换为内部协议发送给大功率变频器；同时将大功率变频器发来的内部协议转换为mqtt协议，反馈给云服务器。本发明能够为测试、调试、运维人员提供更多监测手段。本系统所采集的故障数据，采样周期范围广、同步性能好，采用故障数据分类采集、存储和传输的方式，重点数据掉电不丢失，通讯流程确保数据不丢失、不重复，同时避免网络传输阻塞。用户可以在电脑端、移动通讯端查看故障列表或波形数据。
28、2、本发明具备故障数据采样周期范围广、故障数据同步性好、重点数据掉电不丢失等特点。故障数据采用分类采集、存储和传输的方式，对不同源的数据进行不同处理。由于大功率变频器一般采用并联模式，本发明能够保证主控、从控时间具备较高同步性。本发明可实现多次重要故障数据记录，重要数据存储于变频器中，且掉电不丢失。
29、3、当大功率变频器发生故障时，本发明支持远程无线读取故障数据，云服务器会给用户推送相关通知，系统根据用户选择上传对应故障数据，避免网络传输阻塞，同时通讯流程确保故障数据不丢失、不重复。同时本发明为嵌入式软件系统，应用效果良好。
1.一种大功率变频器故障录波系统，其特征在于：包括云服务器、网关和大功率变频器，其中，云服务器通过无线网络连接网关，网关通过网线连接大功率变频器，云服务器用于采集、计算、分析及存储数据，网关用于对云服务器发来的mqtt协议进行处理，并转换为内部协议发送给大功率变频器；同时将大功率变频器发来的内部协议转换为mqtt协议，反馈给云服务器。
2.根据权利要求1所述的一种大功率变频器故障录波系统，其特征在于：所述大功率变频器采用多台同型号变频器并联模式，其中，大功率变频器的控制器根据其功能分为主控和从控；主控、从控通过光纤连接，根据现场情况采用星型或线型的连接方式。
3.根据权利要求2所述的一种大功率变频器故障录波系统，其特征在于：所述主控采用fpga+arm+dsp芯片架构，用于实现变频器外环控制，fpga包括采样控制、缓存和光纤通讯功能；dsp包括读写控制和缓存功能；arm用于汇集大功率变频器的故障数据和实时数据，通过网关上传给云服务器。
4.根据权利要求1所述的一种大功率变频器故障录波系统，其特征在于：所述从控采用fpga芯片，用于实现变频器内环控制和功率驱动控制，fpga包括采样控制、缓存、读写控制和光纤通讯功能，从控通过光纤连接主控，并且不直接与网关相连。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的大功率变频器故障录波系统的故障录波方法，其特征在于：包括ⅰ类故障识别、ⅱ类故障识别和ⅲ类故障识别，其中ⅰ类故障识别采样周期微秒级，范围1us至500us，ⅱ类故障识别采样周期百微秒级，范围500us至10ms，ⅲ类故障识别采样周期百毫秒级以上，范围500ms及以上。
6.根据权利要求1所述的一种大功率变频器故障录波系统的故障录波方法，其特征在于：所述ⅰ类故障识别包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的一种大功率变频器故障录波系统的故障录波方法，其特征在于：所述ⅱ类故障识别包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种大功率变频器故障录波系统的故障录波方法，其特征在于：所述ⅲ类故障识别的具体实现方法为：无论变频器是否发生故障，主控将本站数据、光纤传输而来的从控数据，通过arm传输至网关，网关将数据作为实时数据发布至云服务器，云服务器的故障触发点监听线程判定是否发生故障；当故障发生时，由从控数据绘制与显示线程将故障波形显示在界面上。
