PROFINET 是一個開放式的工業以太網通訊，具有相容性強，速度快，實時性高的特點，在風力發電過程工業應用中發揮重要作用。齒輪箱是風力發電機組中一個重要的機械部件，齒輪箱內的溫度可以反映齒輪箱的工作狀態。本文介紹一種採用無線方式採集齒輪箱內部的溫度，並將溫度記錄裝置集成到 Profinet 網路中實現實時溫度監測和故障預警的系統方案，確保始終掌握齒輪箱的最新狀態，並在發生嚴重損壞之前採取措施，還可透過數據分析，提出維護建議，延長齒輪箱的使用壽命。
PROFINET 是一個開放式的工業以太網通訊協定，是由 PROFIBUS & PROFINET 國際協會所提出。PROFINET 應用 TCP/IP 及訊息技術的相關標準，是實時的工業以太網。PROFINET 具有相容性強，速度快，實時性高的特點，其通訊速率高達 100Mb/s，一般數據傳輸的總線循環時間約在數百微秒以內。Profinet 在過程工業中的多種應用發揮著重要的作用，包括：風力發電、鍋爐控制、石油開採、消防與氣體系統等。PROFINET 技術為工業自動化領域提供一種全新的通訊解決方案，即整個工廠全部使用一個網路連接在一起。
齒輪箱是在風力發電機組中應用很廣泛的一個重要的機械部件。其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機並使其得到相應的轉速。齒輪噴油不足、油溫過高、軸承損壞、摩擦或者盤根過緊等都會導致齒輪箱內部溫度過高，實時採集和監測齒輪箱內的溫度，可以幫助及時發現問題，排除故障，避免齒輪箱進一步損壞。齒輪箱內部既有自轉又有公轉，溫度數據無線傳輸方式無疑是最佳的選擇。
虹科 MSR無線溫度記錄儀功能概述
虹科MSR無線溫度記錄儀，透過 868MHz/915MHz 頻段無線方式與虹科 MSR無線溫度發射器進行通訊，採集發射器探頭的溫度，並保存起來。虹科 MSR無線溫度記錄儀可以同時跟 10個發射器進行通訊，精確採集和存儲多個點的溫度，存儲容量高達 1百萬個測量值，支持長時間的溫度記錄。虹科 MSR無線溫度記錄儀具有擴展的 Modbus RTU 接口，支持將 MSR無線溫度記錄儀由網關接入 Profinet網路，實現實時在線溫度監測。
其中，配套的無線溫度發射器的防護等級高達 IP67 防水防塵防油設計，最高耐溫 125℃，適合齒輪箱內部非常複雜苛刻的工作環境，其體積小巧（35 x 25 x 55 mm）重量輕（40g），可以固定在難以接近的齒輪箱內的縫隙中。
系統架構
基於 Profinet 網路的風力發電機組齒輪箱溫度採集系統的工作流程：內置在齒輪箱中的無線溫度發射器感受溫度變化並定期將溫度訊號發送到虹科 MSR無線溫度記錄儀中，虹科 MSR無線溫度記錄儀透過 Modbus RTU 接口連接網關設備，外設 Profinet 主站使用 Modbus 通訊協議，透過訪問寄存器地址有線 & 遠程獲得 MSR無線溫度記錄儀的溫度值，然後在上位機中顯示溫度數據，根據需要，當溫度超過設定值時，還可設定報警。
本系統架構如下圖所示，包括：
1、齒輪箱內置虹科 MSR無線溫度發射器：透過溫度探頭精確感應齒輪箱內關鍵部位的溫度變化，透過 868MHz/915MHz 無線頻段定期將溫度數據發射出去。
2、虹科 MSR無線溫度記錄儀：安置在齒輪箱外，無線接收、採集和記錄發射器的溫度數據，透過 Modbus RTU 接口與通訊模塊進行通訊。
3、Profinet 轉 RS485 網關設備：與虹科 MSR無線溫度記錄儀的 Modbus RTU 接口連接，採用了網關轉化協議，將底層的採集的 Modbus 數據轉化成 Profinet 數據，接入到 Profinet 網路，作為從站。
4、Profinet 主站：控制器，比如PLC，作為主站。
5、HMI、SCADA：顯示溫度或者其他參數數據*。
*可搭配油壓壓力傳感器和超聲傳感器等擴展為更完善的齒輪箱檢測維護系統。
結論
Profinet 作為新一代工業以太網技術，具有抗干擾能力強，傳輸速度快的特點，解決了數據實時傳輸和傳輸穩定的問題。基於 Profinet 網路的風力發電機組齒輪箱溫度採集系統將齒輪箱內部重要的溫度數據集成到上位機以及可視化，方便及時了解齒輪箱的工作狀態，提前發出預警，節省人力成本，避免故障進一步惡化導致的重大損失。透過後期的數據分析，可定向提供維護建議，延長齒輪箱的使用壽命。此外，系統還具有如下優點：
齒輪箱、溫度採集和記錄裝置、網關設備（從站）、主站和上位機軟體各自獨立，可根據實際的情況替換。
系統前端採用無線傳輸方式佈線簡單。新一代工業以太網技術 Profinet 直接透過網線連接設備，簡化佈線流程，降低佈線和人力成本。
系統自動讀取溫度數據，根據需要設置故障預判條件，提示報警。內置在齒輪箱內部無線溫度發射器採用電池供電，長達10年的電池續航能力，減少維護時間、成本和停機時間。
將齒輪箱的溫度數據集成到 Profinet 網路，增加了系統向上的相容能力，便於數據管理和分析，利於精準技術維護。
