一種空氣動力管網智能監控系統的製作方法

2023-09-19 13:49:00 1

專利名稱：一種空氣動力管網智能監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空氣動力管網檢測、集成控制，特別是一種空氣動力管網智能監控系統。
背景技術：
在礦山、冶金、電力、汽車製造、輕工紡織和食品、電子等行業廣泛使用空氣動力源，幾乎具備一定規模的相關企業均需配備空氣動力管網系統。據有關專家估計，壓縮空氣的能耗大約佔所有工業用電的109Γ20%。在國家節能減排目標強制實施的大環境下，強制性國家標準Β15193 「容積式空氣壓縮機能效限定值及節能評價值」和制訂中的「空氣壓縮機系統經濟運行」等國家標準的實施，使得空壓機行業面臨著產業結構調整和產品升級換代。據不完全統計，採用節能型的空壓系統每年全國將節約用電500億度，節能空間巨大。 節能型空壓產品將成為市場的主流，擁有節能性能優良的空壓機產品廠商將在其後的競爭中佔據主動。以雙螺杆空壓機為例，目前我國有近150家生產組裝雙螺杆壓縮機的企業，其中具有壓縮機生產許可證的有100多家，這些企業中大部分都是從國外進口主機的組裝性企業，具有主機生產能力的企業其技術也主要是從國外輸入的。在目前國內螺杆空壓機主機大都「原裝進口」，在主機短期內不會大範圍更新的情況下，在系統集成、匹配技術和優化控制技術等方面做了相關研究，積累大量實驗數據和經驗的企業將具有顯著的競爭優勢。
發明內容為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種功能強，可靠性高，功能可擴展性強的空氣動力管網智能監控系統。本實用新型解決上述的技術問題的技術方案是包括上位機和多個下位機，所述的下位機包括電源電路、信號採集處理電路、信號採集接口、通信接口電路、日曆時鐘電路， 仿真接口電路、隔離電路、繼電器/PWM輸出電路、外部接口、外部DI接口電路和DSP中央處理器，所述的電源電路、信號採集處理電路、通信接口電路、日曆時鐘電路，仿真接口電路和隔離電路分別與DSP中央處理器連接，所述的繼電器/PWM輸出電路和外部DI接口電路分別與隔離電路連接，所述的外部接口與繼電器/PWM輸出電路連接，信號採集接口與信號採集處理電路連接，所述的上位機採用工業計算機，下位機以DSP為控制核心，各個下位機之間以及下位機和上位機之間通過CAN總線通信。進一步，所述的下位機還包括鍵盤電路，所述的鍵盤電路與DSP中央處理器連接。進一步，所述的下位機還包括液晶顯示接口電路，所述的液晶顯示接口電路與DSP 中央處理器連接。進一步，所述的下位機還包括報警電路，所述的報警電路與DSP中央處理器連接。由於採用上述技術方案，本實用新型的有益效果是1.本監控系統功能強。①不但可以完成基本的信息檢測和控制功能，還能夠實現故障診斷，這主要依靠上位機強大的計算能力，即通過壓力信息、溫度信息以及設備歷史狀態信息的多源信息進行設備的狀態分析和故障預警。②從整個管網系統的角度出發，全面考慮管網上各點的載荷和運行時間，優化調度空壓機工作狀態，實現主空壓機全負荷運行，部分空壓機處於部分負荷狀態，每臺空壓機的平均運行時間最短。③工頻模式和變頻模式兩種控制方式集成一體。2.本監控系統可靠性高。①多個硬體電路在下位機高度集成，保證了系統運行過程中的抗振動、電磁幹擾等能力。②採用分布式集散系統設計思路，下位機只完成基本的檢測和控制功能，故障診斷、優化調度以及信息管理等由上位機完成，減小下位機負擔，保證運行的可靠性。3.本監控系統功能可擴展性強。監控系統上位機監控程序採用模塊化設計思想，下位機硬體具有兩種模式，預留壓力、溫度和振動信號接口，監控功能可根據用戶需求進行裁剪或增加。

圖1為本實用新型下位機的結構示意圖。圖2為本實用新型組網示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明如圖1所示，下位機包括電源電路、信號採集處理電路、信號採集接口、鍵盤電路、液晶顯示接口電路、通信接口電路、日曆時鐘電路，仿真接口電路、報警電路、隔離電路、繼電器/PWM輸出電路、外部接口、外部DI接口電路和DSP中央處理器，所述的電源電路、信號採集處理電路、鍵盤電路、液晶顯示接口電路、通信接口電路、日曆時鐘電路，仿真接口電路、報警電路和隔離電路分別與DSP中央處理器連接，所述的繼電器/PWM輸出電路和外部DI接口電路分別與隔離電路連接，所述的外部接口與繼電器/PWM輸出電路連接，信號採集接口與信號採集處理電路連接。電源電路負責將外部交流電轉換為工作所需的各種工作電壓；信號採集電路包括溫度信號採集電路和壓力信號採集電路，負責信號從傳感器到中央處理單元的採集、傳輸；監控儀設有8個按鍵和3個指示燈，在不同顯示頁面通過相關按鍵的配合操作可以實現空壓機的各種複雜操作功能；空壓機實時工作狀況的相關信息採用液晶中文顯示，中央處理核心DSP晶片與液晶顯示器通過液晶顯示接口電路聯接；通信接口電路包括CAN總線通信接口電路和SCI通信接口電路，負責完成各個監控儀間以及與遠程計算機的通信任務；報警電路完成異常狀況下空壓機報警指示；繼電器/PWM輸出電路主要完成控制信號的輸出，在不同工作模式下，同一個輸出口信號代表的意義可不同；外部DI接口電路主要與空壓機遠程操作信號聯接，如緊急停機操作、空壓機過載檢測等；中央處理電路是整個監控儀的核心電路，主要完成相關信息的分析、處理和控制等功能，採用TMS320F2812作為核心MCU，該款DSP片上資源豐富，具有16路12BIT片上A/D接口，UART串行接口，符合RS232標準，128KX 16b片上FLASH，兩片4KX 16b的SARAM(L0和Li)和一片 8KX 16b 的 SARAM(HO)以及兩片 IKX 16b 的 SARAM (M0 和 Ml)，CAN 總線標準接口，SPI接口，以及豐富的I/O 口等。如圖2所示，本實用新型的工作原理為本監控系統運行後，上位機給定下位機啟動命令，下位機首先讀取默認的調節參數(包括加載壓力、卸載壓力、星一三角起動時間等)、日曆、時鐘信息，保護參數和保養參數。如果需要重新設置參數，可以通過在下位機上進行按鍵修改，修改後參數將保存在非易失性EEPROM中，下次起動時將以此作為默認參數。也可以通過上位機修改，再傳給下位機。若不重新設置，監控系統將按照默認的起動方式和參數運行。系統運行後，提示選擇起動方式，其設置可以在下位機完成也可以在上位機完成，起動由DSP的I/O輸出口控制相應的繼電器來實現。根據空壓機實際情況，選擇相應的監控模式方式1為普通監測模式，按普通方式啟動；方式2為變頻調速節能模式，按變頻調速模式啟動。系統正常起動後下位機先對溫度、壓力等信號進行採集，如排氣口壓力傳感器輸出值低於零位或沒有輸出信息，則報警且程序不繼續執行。電機與風扇電機的超載跳機由DI輸入口以中斷模式觸發，DSP檢測到超載信息後，液晶顯示器顯示跳機原因，並保留此時各項測量參數。下位機CPU檢測電機與風扇電機運轉正常後，將起動A/D轉換程序，通過下位機內部自帶的多路高精度A/D轉換電路，分別對排氣口壓力、主機溫度等信號進行巡迴檢測。上述信息在下位機檢測的同時也將傳遞至上位機。如果在方式1普通監測模式下，檢測到的壓力值與設定的壓力上下限比較，看是否要進行加、卸載操作。如果在方式2變頻調速節能模式下，檢測到的壓力值與指令值之差，經非線性PID調節產生電機速度指令值，根據該值更新PWM波相位、頻率等信息。本實用新型對於其他影響系統運行的參數，如主機溫度、風扇電機溫度，射油溫度等信號，每採集回一次數據後，先與所設的停機參數進行比較，如果超出範圍，CPU立即控制跳機繼電器動作，在顯示器上顯示跳機信息，同時將此時的所有測量數據保存在跳機數據記錄中(EEPR0M)，以供查詢使用。如果測量數據沒有超過所設的停機參數，則與所設的報警參數比較，若也沒有報警信息，則可進行下一路信號的測量，否則報警並開始計時，同時顯示報警信息。所有報警時間均沒有超過報警後停機時間，返回信號檢測，如果有超過報警後停機時間事件發生，則停機並在液晶顯示器上顯示停機信息，同樣記錄其他各種信號的當前測量值。下位機會記錄最後五次跳機的故障記錄，並顯示當時的所有測量數據。每次跳機時所有測量數據已經保存在相應的存儲單元裡，通過按鍵選擇相應的顯示標誌位，顯示相應信息。根據用戶要求可適當地增加記錄次數。更長期的跳級記錄在上位機上保存。
權利要求1.一種空氣動力管網智能監控系統，其特徵在於包括上位機和多個下位機，所述的下位機包括電源電路、信號採集處理電路、信號採集接口、通信接口電路、日曆時鐘電路，仿真接口電路、隔離電路、繼電器/PWM輸出電路、外部接口、外部DI接口電路和DSP中央處理器，所述的電源電路、信號採集處理電路、通信接口電路、日曆時鐘電路，仿真接口電路和隔離電路分別與DSP中央處理器連接，所述的繼電器/PWM輸出電路和外部DI接口電路分別與隔離電路連接，所述的外部接口與繼電器/PWM輸出電路連接，信號採集接口與信號採集處理電路連接，所述的上位機採用工業計算機，下位機以DSP為控制核心，各個下位機之間以及下位機和上位機之間通過CAN總線通信。
2.根據權利要求1所述的空氣動力管網智能監控系統，其特徵在於所述的下位機還包括鍵盤電路，所述的鍵盤電路與DSP中央處理器連接。
3.根據權利要求1所述的空氣動力管網智能監控系統，其特徵在於所述的下位機還包括液晶顯示接口電路，所述的液晶顯示接口電路與DSP中央處理器連接。
4.根據權利要求1所述的空氣動力管網智能監控系統，其特徵在於所述的下位機還包括報警電路，所述的報警電路與DSP中央處理器連接。
專利摘要本實用新型公開了一種空氣動力管網智能監控系統。它包括上位機和多個下位機，所述的下位機包括電源電路、信號採集處理電路、信號採集接口、鍵盤電路、液晶顯示接口電路、通信接口電路、日曆時鐘電路，仿真接口電路、報警電路、隔離電路、繼電器/PWM輸出電路、外部接口、外部DI接口電路和DSP中央處理器，所述的上位機採用工業計算機，監控程序基於LabVIEW環境開發，下位機以DSP為控制核心，各個下位機之間以及下位機和上位機之間通過CAN總線通信。本實用新型功能強，可靠性高，功能可擴展性強。
文檔編號G05B19/418GK202331186SQ20112052571
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者衛枝梅, 戴巨川, 文麗, 蔡春波, 袁賢松, 覃業軍, 趙前程 申請人:湖南科技大學