專利名稱：旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力、能源、化工行業(yè)、汽輪機(jī)及其它旋轉(zhuǎn)機(jī)械的
安全監(jiān)視設(shè)備。主要應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視、報(bào)警，例如振 動(dòng)，軸向位移，脹差，轉(zhuǎn)速，汽缸膨脹、偏心等參數(shù)。
背景技術(shù)：
我國(guó)國(guó)內(nèi)大、中型機(jī)組使用的旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視系統(tǒng)多為國(guó)外進(jìn)口產(chǎn) 品，該類產(chǎn)f口價(jià)格貴，訂貨周期長(zhǎng)，維護(hù)、維修困難。小型機(jī)組使用的旋轉(zhuǎn) 機(jī)械安全監(jiān)視系統(tǒng)多為國(guó)內(nèi)廠商生產(chǎn)，該類產(chǎn)品多年來基本未進(jìn)行改進(jìn)設(shè) 計(jì)，元件多為分離元件，某些參數(shù)調(diào)整還是電位器，設(shè)定極不方便，相比進(jìn) 口產(chǎn)品，功能不完善、穩(wěn)定性不高。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于推進(jìn)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視裝置的整 體技術(shù)水平，提供一種功能齊全、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定可靠的旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視 裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)包括鋁制機(jī)箱及盒件 式結(jié)構(gòu)，即釆用前后插件、總線式結(jié)構(gòu)，硬件設(shè)備封裝在模件盒內(nèi)，以高性 能CPU和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA為核心，配套液晶模塊及LED作為人機(jī)接口 ，
釆用主板加功能子板的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由功能子板完成不同輸入信號(hào)的預(yù)處理， 各模塊通過系統(tǒng)總線組成RS485網(wǎng)絡(luò)，各種輸入信號(hào)經(jīng)不同的功能子板送至主 板的數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器與CPU釆用SPI 總線通訊，所有I/0與CPU全部釆用光電隔離，確保系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)功能 軟件固化在芯片內(nèi)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的釆集、故障判斷和信號(hào)處理、傳輸。所述CPU為高性能、低功耗微處理器，具有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，處理速度 快，具有非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，具有雙路RS232接口，為模件通訊提 供了方便，CPU的1/0端口經(jīng)光電隔離后與數(shù)據(jù)綜合處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
所述機(jī)箱是標(biāo)準(zhǔn)的19英寸4U鋁制機(jī)箱，機(jī)箱內(nèi)部裝有連接電源模塊和各 監(jiān)視模塊的系統(tǒng)總線板，總線板是電源、通訊網(wǎng)絡(luò)的載體，其余部件為標(biāo)準(zhǔn) 鋁型材。
所述模件盒為六方封閉，通過通風(fēng)散熱組件散熱，通過后方的插座與總 線板連接，通過側(cè)板上的導(dǎo)向邊，在機(jī)箱導(dǎo)向條的引導(dǎo)下，能準(zhǔn)確的插入總 線板的插件內(nèi)。
所述信號(hào)故障判斷通過模擬量釆集來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)信號(hào)低于或高于標(biāo)準(zhǔn)值 時(shí)，判定輸入信號(hào)故障；電源故障監(jiān)視功能主要由電源監(jiān)視芯片、光電隔離 器、電阻進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，檢測(cè)后送至CPU進(jìn)行信號(hào)采集。
所述液晶模塊為主要顯示窗口，以5位段碼方式、光柱方式實(shí)時(shí)顯示測(cè)量 值，以光柱方式指示報(bào)警值設(shè)定點(diǎn)。
所述功能軟件在系統(tǒng)上電后進(jìn)行參數(shù)初始化，然后允許主程序運(yùn)行，先 進(jìn)行數(shù)據(jù)釆集，再判斷是否有模塊故障或輸入信號(hào)故障，再進(jìn)行信號(hào)輸出， 最后進(jìn)行顯示刷新。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)功能齊全，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，整合吸收了 眾多進(jìn)口產(chǎn)品功能，除常規(guī)功能外，具有危險(xiǎn)報(bào)警旁路、通道旁路、雙通道
首先報(bào)警指示、報(bào)警值指示、緩沖輸出等功能，所有參數(shù)都為數(shù)字化設(shè)定；
適用性強(qiáng)，多種報(bào)警方式可選擇，多種模擬量輸出方式可選擇，全中文組態(tài)
軟件，符合國(guó)人操作習(xí)慣；穩(wěn)定可靠，14位A/D轉(zhuǎn)換器、工業(yè)級(jí)元器件、合理 的軟件算法是本實(shí)用新型穩(wěn)定運(yùn)行的保證。

圖l是本實(shí)用新型的機(jī)箱外型圖。
圖2是本實(shí)用新型的監(jiān)視模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實(shí)用新型的液晶模塊顯示區(qū)域分布圖。圖4是本實(shí)用新型的系統(tǒng)框架圖。 圖5是本實(shí)用新型的程序流程圖。
具體實(shí)施方式

參照?qǐng)Dl，機(jī)箱包括由法蘭l、前水平連接軌2、插件板導(dǎo)軌3、系統(tǒng)總線 板4、后水平連接軌5、可編碼的插件板導(dǎo)軌6、側(cè)板7、后連接型材8連接組 成。左右側(cè)板7與前水平連接軌2、后水平連接軌5構(gòu)成機(jī)箱骨架，法蘭l用于 機(jī)箱的固定、安裝，插件板導(dǎo)軌3和可編碼的插件板導(dǎo)軌6分別于機(jī)箱前、后 插件的拔插導(dǎo)向，系統(tǒng)總線板4通過螺釘固定在后水平連接軌5上，系統(tǒng)總線 板4連接電源模塊和各監(jiān)視模塊，是電源、網(wǎng)絡(luò)通訊的載體。
參照?qǐng)D2，監(jiān)視模件包括由前面板9、有機(jī)玻璃IO、標(biāo)尺ll、液晶模塊 12、通風(fēng)散熱組件13、監(jiān)視主板14、功能子板15、側(cè)板16、后板17構(gòu)成。前 面板9、通風(fēng)散熱組件13、側(cè)板16、后板17組成六方封閉的模件盒體，功能子 板15通過插件安裝在主板14上，主板14安裝在側(cè)板16的導(dǎo)槽內(nèi)，液晶模塊12 通過螺釘安裝在前面板9上。主板14后方的插座用于與圖1中的系統(tǒng)總線板4連 接。模件盒六方封閉，通過通風(fēng)散熱組件13散熱，通過側(cè)板16上的導(dǎo)向邊， 在機(jī)箱導(dǎo)向條的引導(dǎo)下，能準(zhǔn)確的插入總線板4的插件內(nèi)。
參照?qǐng)D3，液晶模塊顯示區(qū)域分為A通道5位段碼方式測(cè)量值顯示區(qū)18、 B
通道5位段碼方式測(cè)量值顯示區(qū)19、 B通道光柱方式測(cè)量值顯示區(qū)20、 B通道報(bào)
警值設(shè)定點(diǎn)顯示區(qū)21、 A通道光柱方式測(cè)量值顯示區(qū)22、 A通道報(bào)警值設(shè)定點(diǎn)
顯示區(qū)23。液晶模塊配合透明膠片的單位及說明，實(shí)時(shí)顯示兩個(gè)通道的測(cè)量
值及報(bào)警值設(shè)定點(diǎn)。
參照?qǐng)D4，本實(shí)用新型的監(jiān)視模塊由CPU微處理器、電源單元、人機(jī)接
口、功能子板、數(shù)據(jù)綜合處理等部分組成。釆用主板加功能子板的系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)，由功能子板完成不同輸入信號(hào)的預(yù)處理，各模塊通過系統(tǒng)總線組成RS485 網(wǎng)絡(luò)。電源單元主要完成雙路輸入電源的無擾切換和帶電拔插時(shí)電源沖擊控 制，并集成了電源監(jiān)視功能，通過專用的電源監(jiān)視芯片對(duì)各等級(jí)的電源進(jìn)行
取樣并自動(dòng)判斷電源是否故障，輸出信號(hào)經(jīng)光電隔離后送至CPU進(jìn)行處理。
模擬量輸入信號(hào)在功能子板進(jìn)行整形、濾波、放大后，進(jìn)入到綜合數(shù)據(jù) 處理單元的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)光
電隔離的SPI總線送至CPU進(jìn)行處理；功能子板還包括了緩沖處理單元，輸入 信號(hào)經(jīng)緩沖后輸出，用于其它測(cè)試儀器釆樣分析。
綜合數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收SPI總線上的數(shù)字量信號(hào)，將數(shù)字量 信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量電壓信號(hào)，通過外圍電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為各種量程的電 壓或電流信號(hào)輸出，包括1~5 VDC、 0 — 5 VDC、 0 — 10 VDC、 4 ~ 20 mA、 0~20mA;綜合數(shù)據(jù)處理單元的開關(guān)量輸出信號(hào)直接從CPU端口送出，經(jīng)光電 隔離后驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，繼電器接點(diǎn)以干接點(diǎn)方式對(duì)外輸出。
轉(zhuǎn)速輸入接口直接接收外部磁阻式傳感器信號(hào)，功能子板將輸入的正弦 波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，并經(jīng)光電隔離后送至綜合數(shù)據(jù)處理單元的FPGA進(jìn)行 等精度周期測(cè)速，F(xiàn)PGA通過數(shù)據(jù)總線與CPU交換數(shù)據(jù)；功能子板的轉(zhuǎn)速傳感器 故障診斷回路對(duì)外接的轉(zhuǎn)速傳感器施加恒定的直流電流，該電流在轉(zhuǎn)速傳感 器上形成一定的直流電壓，該電壓與轉(zhuǎn)速信號(hào)的交流電壓疊加，作為轉(zhuǎn)速輸 入信號(hào)，轉(zhuǎn)速傳感器故障診斷回路對(duì)其的直流分量、交流分量進(jìn)行分離，分 離后分別送至綜合數(shù)據(jù)處理單元的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，CPU釆集該模擬量信號(hào)判斷轉(zhuǎn) 速傳感器是否故障。
人機(jī)接口單元的PRG 口可單獨(dú)用手持編程器進(jìn)行快速參數(shù)設(shè)定，也可以用 組態(tài)軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定；液晶模塊實(shí)時(shí)顯示兩個(gè)通道的測(cè)量值及報(bào)警值設(shè)定 點(diǎn)；LED指示模塊輸入信號(hào)是否正常、報(bào)警狀態(tài)、旁路狀態(tài)等信息。
仍參照?qǐng)D4，本實(shí)用新型單個(gè)機(jī)箱可配備8個(gè)監(jiān)視模塊，可擴(kuò)展為4個(gè)機(jī) 箱，配備32個(gè)監(jiān)視模塊；通訊模塊通過系統(tǒng)總線組成RS485網(wǎng)絡(luò)，并釆用標(biāo)準(zhǔn) MODBUS協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，DCS、組態(tài)軟件、監(jiān)視軟件通過通訊模塊訪問各監(jiān) 視模塊。參照?qǐng)D5，系統(tǒng)上電后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括端口初始化、定時(shí)器初始 化、串口初始化等，然后循環(huán)執(zhí)行主程序通訊口通訊數(shù)據(jù)、參數(shù)設(shè)定處 理，判斷監(jiān)視模塊是否為轉(zhuǎn)速模塊，轉(zhuǎn)速模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)速及模擬量釆集；否
則，僅進(jìn)行模擬量采集；釆集模擬量后，進(jìn)行信號(hào)故障判斷，若存在故障， 屏蔽指示燈顯示及報(bào)警輸出；否則，根據(jù)采集值進(jìn)行邏輯判斷、指示燈狀態(tài) 指示輸出、繼電器輸出、模擬量輸出、最后進(jìn)行液晶模塊顯示數(shù)據(jù)刷新。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視裝置，包括鋁制機(jī)箱及盒件式結(jié)構(gòu)，其特征在于采用前后插件、總線式結(jié)構(gòu)，硬件設(shè)備封裝在模件盒內(nèi)，以高性能CPU和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA為核心，配套液晶模塊及LED作為人機(jī)接口，采用主板加功能子板的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各模塊通過系統(tǒng)總線組成RS485網(wǎng)絡(luò)，各種輸入信號(hào)經(jīng)不同的功能子板送至主板的數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器與CPU采用SPI總線通訊，所有I/O與CPU全部采用光電隔離，系統(tǒng)功能軟件固化在芯片內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視裝置，其特征在于功能子板 通過插件安裝在主板上，主板安裝在側(cè)板的導(dǎo)槽內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視裝置，其特征在于由前面 板、通風(fēng)散熱組件、側(cè)板、和后板連接組成的模件盒為六方封閉，通過后方 的插座與總線板連接。
4. 如權(quán)利要求1或3所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視裝置,其特征在于在前面板上通過螺釘安裝有主要顯示窗口的液晶模塊。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全監(jiān)視裝置。它包括鋁制機(jī)箱及盒件式結(jié)構(gòu)，即采用前后插件、總線式結(jié)構(gòu)，硬件設(shè)備封裝在模件盒內(nèi)，以高性能CPU和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA為核心，配套液晶模塊及LED作為人機(jī)接口，各種輸入信號(hào)經(jīng)不同的功能子板送至主板的數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器與CPU采用SPI總線通訊，所有I/O與CPU全部采用光電隔離，確保系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)功能軟件固化在芯片內(nèi)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、故障判斷和信號(hào)處理、傳輸。本實(shí)用新型具有功能齊全、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜谛D(zhuǎn)機(jī)械的重要運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視、報(bào)警，例如振動(dòng)、軸向位移、脹差、轉(zhuǎn)速、汽缸膨脹、偏心等參數(shù)。
文檔編號(hào)G05B19/048GK201142011SQ20072008151
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月13日
發(fā)明者林 唐, 左勻東, 彭明榮, 曾令顯, 杰 李, 陸曉陽(yáng) 申請(qǐng)人:德陽(yáng)瑞能電力科技有限公司