一種基於can總線設計的fet機械節功能測試系統的製作方法
2023-10-10 11:02:19
一種基於can總線設計的fet機械節功能測試系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，包括微機控制系統、交流馬達變頻器、電磁閥驅動器、位移檢測變換電路、按鍵、顯示模塊和電源系統，所述微機控制系統由交流馬達變頻器控制模塊、電磁閥驅動控制模塊、位移檢測模塊和人機界面模塊組成，各模塊之間採用CAN總線聯繫在一起。本發明是一種典型的集散型分布式微機控制系統，各功能模塊之間通過工業現場總線(CAN)實現了數據通信和共享，能夠實時地檢測和傳遞數據，實現了多CPU之間的互通互聯與數據共享，檢測、控制、顯示的實時性好，可靠性高。
【專利說明】一種基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統
【技術領域】
[0001]本發明尤其涉及到一種基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統。
【背景技術】
[0002]海洋石油鑽井平臺要對海底石油進行探測取樣，所用的探測器是一個長達數十米的管型探測裝置，即地層測試評價儀(Format1n Evaluat1n Tool)。在探測裝置中裝有油泵、吸油阻、取樣筒、單向電磁閥等機械執行機構，以及電機馬達及其驅動器、電磁閥及其控制器、供電電源、傳感器、信號變換器等多種電氣部件，分為上電節、機械節、下電節三個部分組成。其中機械節是石油探測器的關鍵性部件，在該部件中包括三相交流電機馬達、多個電磁閥、位移傳感器等電氣部件，由該部件來完成對井下石油的抽取樣。機械節部件及其內置各電氣部件運行的可靠性是非常重要的，它的良好運行是確保石油探測器裝置正常運行的重要保證。石油勘測的實際現場迫切需要研製出一種針對機械節部件的功能測試系統，它能夠方便、快捷地對石油探測器的關鍵部件一機械節進行檢測試驗，檢測出機械節運行的狀態，檢測出機械節內部各執行部件或機構運行的狀態，給出相應的運行狀態和關鍵技術參數的指示。本系統是基於這樣的實際應用背景和需求而進行立項開發的，可以對機械節的檢修與維護提供便利，提高實際現場的檢修作業效率，延長設備的使用壽命，降低企業的生產成本；同時作為一個滿足現場作業要求，非常實用的功能檢測系統，可望在全行業範圍內推廣應用，有比較看好的市場前景。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠方便、快捷地對石油探測器的關鍵部件一機械節進行檢測試驗，檢測出機械節運行的狀態，檢測出機械節內部各執行部件或機構運行的狀態，給出相應的運行狀態和關鍵技術參數的指示，即一種基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統。
[0004]為解決上述技術問題，本發明一種基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，包括微機控制系統、交流馬達變頻器、電磁閥驅動器、位移檢測變換電路、按鍵、顯示模塊和電源系統，所述微機控制系統由交流馬達變頻器控制模塊、電磁閥驅動控制模塊、位移檢測模塊和人機界面模塊組成，各模塊之間採用CAN總線聯繫在一起，所述交流馬達變頻器控制模塊通過人機界面以CAN通訊的形式控制交流馬達變頻器的啟動/停止，同時檢測交流馬達變頻器及馬達電機的運行狀態，並將參數，如電壓，電流，溫度，轉速，及故障信息通過CAN通訊傳給人機界面模塊進行顯示，所述電磁閥驅動控制模塊通過CAN指令控制電磁閥的開通/關斷，並將電磁閥狀態信息通過CAN通訊傳給人機界面模塊進行顯示，所述位移檢測模塊對位移檢測變換電路進行信息的採樣，可以顯示機械節運行的位移值，以及機械節運行的狀態(正常或故障)，所述人機界面模塊上設有按鍵和顯示模塊，所述電源系統提供系統所需的各種工作電源。
[0005]進一步的，所述交流馬達變頻器控制模塊、電磁閥驅動控制模塊、位移檢測模塊和人機界面模塊均採用基於C8051F020CPU的設計而成，各CPU之間採用CAN總線的方式互通互聯與數據共享，檢測、控制、顯示的實時性好，可靠性高。
[0006]優選的，所述電源系統為開關電源模塊。
[0007]進一步的，還包括DC濾波耦合板，所述DC濾波耦合板通過連接在開關電源模塊兩端對系統其進行濾波降噪處理。
[0008]進一步的，還包括霍爾開關與PT100溫度傳感器，所述交流馬達變頻器通過霍爾開關與PT100溫度傳感器控制馬達的運行速度並實時記錄溫度。
[0009]優選的，所述顯示模塊為IXD顯示器，所述IXD顯示器通過PLC模塊與微機控制系統相連。
[0010]優選的，所述位移檢測模塊包括兩個磁致伸縮線性位移傳感器，所述磁致伸縮線性位移傳感器主要由測杆、電子倉和套在測杆上的非接觸的磁環組成，測杆內裝有磁致伸縮線(波導絲)。工作時，由電子倉內的電子電路產生一起始脈衝，此起始脈衝在波導絲中傳輸時，同時產生了一沿波導絲方向前進的旋轉磁場。當這個磁場與磁環中的永久磁場相遇時，產生磁致伸縮效應，使波導絲發生扭動，產生扭動脈衝(或稱「返回」脈衝)。這一扭動脈衝被安裝在電子倉內的拾取機構所感知並轉換成相應的電流脈衝，通過電子電路計算出兩脈衝起始和返回之間的時間差，即可精確測出被測的位置和位移。
[0011]優選的，所述電磁閥為15隻。
[0012]本發明的有益效果:(1)測試系統採用全數位化測控設計，以C8051F020高速微型計算機為核心，採取多CPU協調檢測控制，數據共享，檢測和控制的速度快，可靠性高；(2)測試系統採用模塊化設計，分為:供電電源模塊、總控制器模塊、位移/速度/溫度檢測模塊、電磁閥驅動模塊、馬達電機驅動控制模塊、狀態和參數顯示模塊，共六個電路模塊，其中有四個模塊帶有CPU，由嵌入式軟體執行檢測和控制功能。(3)測試系統是一種典型的集散型分布式微機控制系統，各功能模塊之間通過工業現場總線(CAN)實現了數據通信和共享，能夠實時地檢測和傳遞數據，實現了多CPU之間的互通互聯與數據共享，檢測、控制、顯示的實時性好，可靠性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步具體說明。
[0014]圖1為本發明的結構示意圖；
[0015]圖2為本發明微機控制系統CAN總線各節點流程結構圖。
[0016]具體實施效果
[0017]結合圖1、圖2，本發明由五個部分組成:微機控制系統、交流馬達變頻器、電磁閥驅動器、按鍵、液晶屏和電源系統組成。微機控制系統是整個系統的核心，由四塊基於C8051F020CPU設計的功能模塊組成。它們是交流馬達變頻器控制模塊，電磁閥驅動控制模塊，位移檢測模塊和人機界面模塊，各模塊之間採用CAN總線聯繫在一起，如圖2所示是微機控制系統CAN總線各節點流程結構圖。交流馬達變頻器控制模塊負責根據人機界面以CAN通訊形式傳來的指令控制變頻器的啟動/停止，同時檢測變頻器及馬達電機的運行狀態，並將參數，如電壓，電流，溫度，轉速，及故障信息通過CAN通訊傳給人機界面模塊進行顯示。電磁閥驅動控制模塊負責根據CAN指令控制15隻電磁閥的開通/關斷，並將電磁閥狀態信息通過CAN通訊傳給人機界面模塊進行顯示。位移檢測模塊負責對兩隻位移傳感器的採樣，可以顯示出位移傳感器運行的位移值，以及位移傳感器運行的狀態(正常或故障)。人機界面模塊負責按鍵輸入和信息顯示。電源系統負責提供系統所需的各種工作電源。
[0018]最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，其特徵在於，包括微機控制系統、交流馬達變頻器、電磁閥驅動器、位移檢測變換電路、按鍵、顯示模塊和電源系統，所述微機控制系統由交流馬達變頻器控制模塊、電磁閥驅動控制模塊、位移檢測模塊和人機界面模塊組成，各模塊之間採用CAN總線聯繫在一起，所述交流馬達變頻器控制模塊通過人機界面以CAN通訊的形式控制交流馬達變頻器的啟動/停止，同時檢測交流馬達變頻器及馬達電機的運行狀態，並將參數，如電壓，電流，溫度，轉速，及故障信息通過CAN通訊傳給人機界面模塊進行顯示，所述電磁閥驅動控制模塊通過CAN指令控制電磁閥的開通/關斷，並將電磁閥狀態信息通過CAN通訊傳給人機界面模塊進行顯示，所述位移檢測模塊對位移檢測變換電路進行信息的採樣，可以顯示機械節運行的位移值，以及機械節運行的狀態(正常或故障)，所述人機界面模塊上設有按鍵和顯示模塊，所述電源系統提供系統所需的各種工作電源。
2.根據權利要求1所述的基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，其特徵在於，所述交流馬達變頻器控制模塊、電磁閥驅動控制模塊、位移檢測模塊和人機界面模塊均採用基於C8051F020CPU的設計而成，各CPU之間採用CAN總線的方式互通互聯與數據共享。
3.根據權利要求1所述的基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，其特徵在於，所述電源系統為開關電源模塊。
4.根據權利要求1所述的基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，其特徵在於，還包括DC濾波耦合板，所述DC濾波耦合板通過連接在開關電源模塊兩端對系統其進行濾波降噪處理。
5.根據權利要求1所述的基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，其特徵在於，還包括霍爾開關與PTlOO溫度傳感器，所述交流馬達變頻器通過霍爾開關與PT100溫度傳感器控制馬達的運行速度並實時記錄溫度。
6.根據權利要求1所述的基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，其特徵在於，所述顯示模塊為IXD顯示器，所述IXD顯示器通過PLC模塊與微機控制系統相連。
7.根據權利要求1所述的基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，其特徵在於，所述位移檢測模塊包括兩個磁致伸縮線性位移傳感器，所述磁致伸縮線性位移傳感器主要由測杆、電子倉和套在測杆上的非接觸的磁環組成，測杆內裝有磁致伸縮線。
8.根據權利要求1所述的基於CAN總線設計的FET機械節功能測試系統，其特徵在於，所述電磁閥為15隻。
【文檔編號】G05B23/02GK104460658SQ201410649297
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月15日 優先權日:2014年11月15日
【發明者】張全柱, 趙立永, 鄧永紅 申請人:華北科技學院