電動機測溫智能巡檢報警系統的製作方法

2023-04-24 10:30:36

專利名稱：電動機測溫智能巡檢報警系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可以自動檢測電動機溫度的自動控制系統，尤其是涉及一種由微機進行中央控制可以巡迴檢查轄區內電動機溫度的智能化報警系統。本系統可應用於石油、石化等行業中對防爆要求較高的場所的電動機本體和接線盒內導線與接線柱運行時的溫度或設備運行時的軸溫檢測等地方。
背景技術：
在工廠內一般都大量採用電動機提供動力，其中電動機線圈燒毀和軸承抱軸已經成為導致電動機發生故障的主要原因，大約佔電動機故障率的80％以上。從理論上講，電動機線圈以及軸承溫度的增高，都需要一個過程，時間長度從十幾分鐘到幾個小時不等。如果在這一過程中，能夠及時發現電動機溫度有異常增高現象，進行停機檢修，則可以有效避免電機的毀損。但是在實際生產中，往往無法及時發現這種溫度異常的情況，原因在於1、一個大型工廠內往往有上千臺低壓電動機，從事電力運行維護的職工不可能在短時間內對這些電動機進行反覆巡檢。2、目前雖然已經有了一些遠程傳輸信號的技術在電動機控制領域中被應用，但是這些現有技術中都是採用的專門信號電纜傳輸採集到的信號，這種模式不適應於對防爆要求極高的化工類作業區內，因為在已有的設備區內大規模鋪設信號電纜將必須外套防爆鋼管，可能產生的工程量極為龐大，因此常規的遠程信號傳輸的技術不能適用。
實用新型內容為了克服現有技術中沒有一種可以隨時對電動機溫度進行巡迴檢測並實時傳送的報警裝置不足，本實用新型提供一種電動機測溫智能巡檢報警系統，該種電動機測溫智能巡檢報警系統具有可隨時對電動機溫度進行巡迴檢測並實時傳送溫度信號的特點，並且本系統在應用中以電動機原有動力電纜作為信號傳輸線，不需要對現有設備進行任何改造，大大提高了本技術方案在實際中的可行性。
本實用新型的技術方案是該種電動機測溫智能巡檢報警系統，包括電腦主機、溫度傳感器以及電力載波數據機、數據採集器以及RS232串口。其中電腦主機與電力載波數據機之間通過RS232串口發送和接收數據，電力載波數據機與數據採集器之間通過電動機原有動力電纜傳遞數據信號，數據採集器與溫度傳感器之間通過埠間電纜傳遞採集後的溫度信號。
具體的說，所述數據採集器由溫度信號採集控制單元和信號流動控制單元構成，電力載波數據機由電力載波信號調製解調單元構成，其中，所述溫度信號採集控制單元由以下元件組成，分別為，四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5，單線數字溫度傳感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10，單片機IC3，以及本單元的工作電源提供電路，其中固定於電動機三相接線柱和前後軸承槽內的單線數字溫度傳感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10的數位訊號輸出端分別與相應四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的數位訊號輸入端相連，四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的控制端子各自經過一個反向器連接至單片機IC3的相應輸出埠，四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的數位訊號輸出端相串聯後連接至單片機IC3的一個輸入端，該數位訊號為原始溫度信號，單片機IC3的另一個輸入端和輸出端分別作為本單元的溫度信號輸出端和溫度採集控制信號輸入端。
上文所述電力載波信號調製解調單元主要由電力載波數據通信模塊IC1、IC13組成，兩模塊由RX、TX、R/T三個埠構成，均為TTL電平，TX端發送數據，RX端接收數據，R/T為接收/發送控制端，R/T端為高電平時模塊處於接收狀態，R/T端為低電平時處於發送狀態，電力載波數據通信模塊IC1、IC13的兩個高頻信號輸入、輸出端之間通過電力電纜連接，其中電力載波數據通信模塊IC13的RX端為控制信號發射端，TX端為遠程傳輸後的溫度採集信號輸出端，電力載波數據通信模塊IC1的RX端為初始溫度採集信號輸入端，TX端為遠程傳輸後控制指令輸出端。
信號流動控制單元由以下元件組成，分別為，計算機串口232晶片IC11，三極體，單片機IC12、IC14，四雙向模擬開關IC2；其中，三極體作為控制單片機IC12、IC14中信號流動的元件，三極體的發射極接地，而基極則經電阻連接至單片機IC12的一個輸出端，其集電極與四雙向模擬開關IC2的控制端相連，計算機串口232晶片IC11的1號、2號管腳分別作為與微機通信的埠，9號、10號管腳分別與單片機IC14的一個輸出端和四雙向模擬開關IC2的輸入/輸出端相連，單片機IC14的這個輸出端作為信號流動控制單元的溫度信號輸入端，四雙向模擬開關IC2的這個輸入/輸出端經電阻引出，引至電力載波數據通信模塊IC13的RX端，此RX端作為信號流動控制單元的控制信號輸出端。電腦主機通過串行接口與信號流動控制單元相連，信號流動控制單元的控制信號輸出端、溫度信號輸入端分別與電力載波信號調製解調單元的控制信號發射端、遠程傳輸後的溫度採集信號輸出端相連，電力載波信號調製解調單元內的高頻信號通過電力電纜線傳輸，該單元內的初始溫度採集信號輸入端、遠程傳輸後控制指令輸出端分別與溫度信號採集控制單元的溫度信號輸出端和溫度採集控制信號輸入端相連。
本實用新型具有如下有益效果由於採取上述方案的電動機測溫智能巡檢報警系統將數字式溫度檢測技術與電力載波技術相結合與電腦程式相配合後應用於對電動機溫度信號的採集和傳輸上，使得該種電動機測溫智能巡檢報警系統具有可隨時對電動機溫度進行巡迴檢測並實時遠程傳送溫度信號的特點。並且本系統在應用中以電動機原有動力電纜作為信號傳輸線，不需要對現有設備進行任何改造，大大提高了本技術方案在實際中的可行性。因此，該系統可廣泛應用於石油、石化等防爆場所的電動機本體和運行時的軸溫檢測。


附圖1是本實用新型的電路原理方框圖。
附圖2是本實用新型的溫度信號採集部分、電力載波調製部分電氣原理圖。
附圖3是本實用新型的控制信號流動、電力載波解調部分電氣原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明
如圖1所示該種電動機測溫智能巡檢報警系統，包括電腦主機、溫度傳感器，以及電力載波數據機、數據採集器、RS232串口，其中電腦主機與電力載波數據機之間通過RS232串口發送和接收數據，電力載波數據機與數據採集器之間通過電動機原有動力電纜傳遞數據信號，數據採集器與溫度傳感器之間通過埠間電纜傳遞採集後的溫度信號。具體的說，該種電動機測溫智能巡檢報警系統的數據採集器由一個溫度信號採集控制單元和一個信號流動控制單元構成。其中，電腦主機通過串行接口與信號流動控制單元相連，信號流動控制單元的控制信號輸出端、溫度信號輸入端分別與電力載波信號調製解調單元的控制信號發射端、遠程傳輸後的溫度採集信號輸出端相連，電力載波信號調製解調單元內的高頻信號通過電力電纜線傳輸，該單元內的初始溫度採集信號輸入端、遠程傳輸後控制指令輸出端分別與溫度信號採集控制單元的溫度信號輸出端和溫度採集控制信號輸入端相連。
如圖2結合圖3所示，在本技術方案中，所述溫度信號採集控制單元由以下元件組成，分別為(1)四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5。四雙向模擬開關的型號可以選用CD4066。其每個封裝內部有4個獨立的模擬開關，每個模擬開關有輸入、輸出、控制三個端子，其中輸入端和輸出端可互換，因此稱為輸入/輸出端。當控制端加高電平時，開關導通；當控制端加低電平時開關截止。模擬開關導通時，導通電阻為幾十歐姆；模擬開關截止時，呈現很高的阻抗，可以看成為開路。模擬開關可傳輸數位訊號和模擬信號，可傳輸的模擬信號的上限頻率為40MHz。各開關間的串擾很小，典型值為-50dB。
(2)單線數字溫度傳感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10。這些單線數字溫度傳感器均可以採用美國DALLAS半導體公司生產的可組網數字式溫度傳感器DS1820。在DS1820內部使用了在板專利技術，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一隻三極體的集成電路內。它與其它溫度傳感器相比，在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS1820的雙向通訊。並且它支持多點組網功能，多個DS1820可以並聯在唯一的三線上，實現多點測溫。此外，DS1820在使用中不需要任何外圍元件，測量結果可以用9位數字量方式直接串行傳送。
(3)單片機IC3。該單片機可以採用美國ATMEL公司開發生產的AT2051系列。
(4)本單元的工作電源提供電路，即為單片機IC3提供直流工作電源的變壓整流電路，即由變壓器、整流塊ZL1、穩壓電源LM7805構成的工作電源提供電路。
上述元件的具體連接關係如圖2所示，其中固定於電動機三相接線柱和前後軸承槽內的單線數字溫度傳感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10的數位訊號輸出端分別與相應四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的數位訊號輸入端相連，四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的控制端子各自經過一個反向器連接至單片機IC3的相應輸出埠，四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的數位訊號輸出端相串聯後連接至單片機IC3的一個輸入端，該數位訊號為原始溫度信號，單片機IC3的另一個輸入端和輸出端分別作為本單元的溫度信號輸出端和溫度採集控制信號輸入端。
電力載波信號調製解調單元主要由電力載波數據通信模塊IC1、IC13組成，兩模塊可採用成都科強公司開發的KQ-100F電力載波數據通信模塊，該種模塊只在市電正弦波基波零點進行數據的發送和接收，幹擾小，有較好的通信效果；此外其接收靈敏度可以調得較高，使遠傳效果顯著。其由RX、TX、R/T三個埠構成，均為TTL電平，TX端發送數據，RX端接收數據，R/T為接收/發送控制端，R/T端為高電平時模塊處於接收狀態，R/T端為低電平時處於發送狀態，電力載波數據通信模塊IC1、IC13的兩個高頻信號輸入、輸出端之間通過電力電纜連接，其中電力載波數據通信模塊IC13的RX端為控制信號發射端，TX端為遠程傳輸後的溫度採集信號輸出端，電力載波數據通信模塊IC1的RX端為初始溫度採集信號輸入端，TX端為遠程傳輸後控制指令輸出端。
如圖3所示，所述信號流動控制單元由以下元件組成，分別為計算機串口232晶片IC11，三極體，單片機IC12、IC14，四雙向模擬開關IC2；其中，三極體作為控制單片機IC12、IC14中信號流動的元件，三極體的發射極接地，而基極則經電阻連接至單片機IC12的一個輸出端，其集電極與四雙向模擬開關IC2的控制端相連，同時經過電阻連接至單片機IC14的一個輸出端上，計算機串口232晶片IC11的1號、2號管腳分別作為與微機通信的埠，9號、10號管腳分別與單片機IC14的一個輸出端和四雙向模擬開關IC2的輸入/輸出端相連，此輸入/輸出端經電阻引出，引至電力載波數據通信模塊IC13的RX端。
上述單元的具體工作過程如下現場溫度監測控制是由預存於計算機中的程序通過計算機232串口自動發出被檢測設備編碼信號，計算機串口232晶片IC11的電路1腳接收計算機設備編碼信號，編碼信號通過計算機串口232晶片IC11集成電路電壓匹配從9腳輸出到電力載波模塊IC13的TX發射腳和單片機IC14的RXD腳。單片機IC14接收的信號，通過內置的單片機程序控制P3.3腳處於低電平，使電力載波模塊IC13的R/T腳處於低電平，電力載波模塊處在發射狀態，電力載波模塊127.0KHZ的高頻信號被計算機設備編碼信號調製，發射到三相供電線路上。
數字溫度傳感器IC6至IC10採集電動機三相繞組及前後軸承共五個溫度信號。電力載波模塊IC1接收供電線路上由發射端設備編碼調製後的高頻電力載波信號，由採集端電力載波模塊的RX接收腳解調出設備編碼信號。解調出設備編碼信號輸入單片機IC3的RXD接收腳，單片機IC3進行程序判別，如果接收的編碼與本採集設備溫度單片機IC3的程序編碼一致，單片機IC3的程序發出讀取溫度數據指令，單片機IC3的P3.1-P3.7腳按單片機內置的程序控制分別使P3.1-P3.7腳處於低電平，控制六反向器集成電路進行電位反向，由此控制四模擬開關IC4-1至IC4-5按單片機IC3的程序分時序分別接通五個溫度傳感器的數位訊號腳，並讀出溫度傳感器IC6-IC10的數字溫度信號。讀出的數字溫度信號合為一路送入到單片機IC3的INTO腳，通過單片機IC3的程序控制，在單片機IC3的TX腳輸出帶有編碼的溫度數位訊號。
此後，單片機IC3的TX腳輸出帶有編碼的溫度數位訊號輸入電力載波模塊IC1，單片機IC3的程序控制其19腳位於低電平，使電力載波模塊R/T腳位於低電平，電力載波模塊IC1處在發射狀態，輸出高頻電力載波信號，調製後的高頻電力載波信號通過電力載波模塊IC1再傳送到電力供電線路上，通過普通電纜傳送到遠端。
如果接收的編碼與本採集設備溫度單片機程序編碼不一致，採集設備溫度單片機的程序不發出讀取溫度數據指令，不進行溫度數據讀取。
發射器端電力載波模塊IC13接收三相電力線上的載波高頻信號，而後在RX接收腳解調出編碼數字溫度信號，同時輸入到單片機IC12的RX接收腳，其中單片機IC12中的程序根據編碼使得18腳位於低電平，使三極體9014截止，四模擬開關集成電路一路閉合，接收信號輸入232晶片IC11的10腳進行電壓轉換，並將其2腳數據輸入計算機，通過電腦程式進行數據處理。其數據結果顯示在計算機屏幕上。
按照計算機內置的程序，處理後的溫度數據，與其電腦程式設置的溫度報警上限數值進行比較。當現場溫度數值小於計算機內部儲存的溫度報警上限數值時，計算機不報警，並顯示設備運行正常。當現場溫度數值大於計算機內部儲存的溫度報警上限數值時，計算機響聲閃光報警，並顯示設備運行溫度過高，提醒設備運行人員，需到要現場察看設備，維修故障設備。
當計算機內設的程序將數據處理完後，其程序自動發出下一臺設備編碼信號，進行下一臺設備溫度監測。可以設計成當計算機自動發出一臺設備編碼信號後，在設定的時間內沒有返回編碼和溫度數據信號，電腦程式則可自動連續發出本設備編碼信號，最多5次，如果還是沒有返回編碼和溫度數據信號，則該程序自動發出下一臺設備編碼信號，進行下一臺設備溫度監測。
權利要求1.一種電動機測溫智能巡檢報警系統，包括電腦主機、溫度傳感器，其特徵在於所述電動機測溫智能巡檢報警系統還包括電力載波數據機、數據採集器以及RS232串口，其中電腦主機與電力載波數據機之間通過RS232串口發送和接收數據，電力載波數據機與數據採集器之間通過電動機原有動力電纜傳遞數據信號，數據採集器與溫度傳感器之間通過埠間電纜傳遞採集後的溫度信號。
2.根據權利要求1所述的電動機測溫智能巡檢報警系統，其特徵在於所述數據採集器由溫度信號採集控制單元和信號流動控制單元構成，電力載波數據機由電力載波信號調製解調單元構成，其中，所述溫度信號採集控制單元由以下元件組成，分別為，四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5，單線數字溫度傳感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10，單片機IC3，以及本單元的工作電源提供電路，其中固定於電動機三相接線柱和前後軸承槽內的單線數字溫度傳感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10的數位訊號輸出端分別與相應四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的數位訊號輸入端相連，四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的控制端子各自經過一個反向器連接至單片機IC3的相應輸出埠，四雙向模擬開關IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的數位訊號輸出端相串聯後連接至單片機IC3的一個輸入端，該數位訊號為原始溫度信號，單片機IC3的另一個輸入端和輸出端分別作為溫度信號採集控制單元的溫度信號輸出端和溫度採集控制信號輸入端；所述電力載波信號調製解調單元主要由電力載波數據通信模塊IC1、IC13組成，兩模塊由RX、TX、R/T三個埠構成，均為TTL電平，TX端發送數據，RX端接收數據，R/T為接收/發送控制端，R/T端為高電平時模塊處於接收狀態，R/T端為低電平時處於發送狀態，電力載波數據通信模塊IC1、IC13的兩個高頻信號輸入、輸出端之間通過電力電纜連接，其中電力載波數據通信模塊IC13的RX端為控制信號發射端，TX端為遠程傳輸後的溫度採集信號輸出端，電力載波數據通信模塊IC1的RX端為初始溫度採集信號輸入端，TX端為遠程傳輸後控制指令輸出端；所述信號流動控制單元由以下元件組成，分別為，計算機串口232晶片IC11，三極體，單片機IC12、IC14，四雙向模擬開關IC2；其中，三極體作為控制單片機IC12、IC14中信號流動的元件，三極體的發射極接地，而基極則經電阻連接至單片機IC12的一個輸出端，其集電極與四雙向模擬開關IC2的控制端相連，計算機串口232晶片IC11的1號、2號管腳分別作為與微機通信的埠，9號、10號管腳分別與單片機IC14的一個輸出端和四雙向模擬開關IC2的輸入/輸出端相連，單片機IC14的這個輸出端作為信號流動控制單元的溫度信號輸入端，四雙向模擬開關IC2的這個輸入/輸出端經電阻引出，引至電力載波數據通信模塊IC13的RX端，該端作為信號流動控制單元的控制信號輸出端；電腦主機通過串行接口與信號流動控制單元相連，信號流動控制單元的控制信號輸出端、溫度信號輸入端分別與電力載波信號調製解調單元的控制信號發射端、遠程傳輸後的溫度採集信號輸出端相連，電力載波信號調製解調單元內的高頻信號通過電力電纜線傳輸，該單元內的初始溫度採集信號輸入端、遠程傳輸後控制指令輸出端分別與溫度信號採集控制單元的溫度信號輸出端和溫度採集控制信號輸入端相連。
專利摘要一種可以自動檢測電動機溫度的測溫智能巡檢報警系統。主要解決目前工廠內大量電動機因不能及時巡檢而導致過熱毀損的問題。其特徵在於所述電動機測溫智能巡檢報警系統還包括電力載波數據機、數據採集器以及RS232串口，其中電腦主機與電力載波數據機之間通過RS232串口發送和接收數據，電力載波數據機與數據採集器之間通過電動機原有動力電纜傳遞數據信號，數據採集器與溫度傳感器之間通過埠間電纜傳遞採集後的溫度信號。具有可隨時對電動機溫度進行巡迴檢測並實時傳送溫度信號的特點，並且本系統在應用中以電動機原有動力電纜作為信號傳輸線，不需要對現有設備進行任何改造。
文檔編號G08B25/01GK2807354SQ200520128199
公開日2006年8月16日 申請日期2005年11月1日 優先權日2005年11月1日
發明者徐長彬, 楊斌, 章少東 申請人:中泰科技有限公司, 徐長彬, 楊斌