专利名称：一种空气动力管网智能监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空气动力管网检测、集成控制，特别是一种空气动力管网智能监控系统。
背景技术：
在矿山、冶金、电力、汽车制造、轻工纺织和食品、电子等行业广泛使用空气动力源，几乎具备一定规模的相关企业均需配备空气动力管网系统。据有关专家估计，压缩空气的能耗大约占所有工业用电的109Γ20%。在国家节能减排目标强制实施的大环境下，强制性国家标准Β15193 “容积式空气压缩机能效限定值及节能评价值”和制订中的“空气压缩机系统经济运行”等国家标准的实施，使得空压机行业面临着产业结构调整和产品升级换代。据不完全统计，采用节能型的空压系统每年全国将节约用电500亿度，节能空间巨大。 节能型空压产品将成为市场的主流，拥有节能性能优良的空压机产品厂商将在其后的竞争中占据主动。以双螺杆空压机为例，目前我国有近150家生产组装双螺杆压缩机的企业，其中具有压缩机生产许可证的有100多家，这些企业中大部分都是从国外进口主机的组装性企业，具有主机生产能力的企业其技术也主要是从国外输入的。在目前国内螺杆空压机主机大都“原装进口”，在主机短期内不会大范围更新的情况下，在系统集成、匹配技术和优化控制技术等方面做了相关研究，积累大量实验数据和经验的企业将具有显著的竞争优势。
发明内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种功能强，可靠性高，功能可扩展性强的空气动力管网智能监控系统。本实用新型解决上述的技术问题的技术方案是包括上位机和多个下位机，所述的下位机包括电源电路、信号采集处理电路、信号采集接口、通信接口电路、日历时钟电路， 仿真接口电路、隔离电路、继电器/PWM输出电路、外部接口、外部DI接口电路和DSP中央处理器，所述的电源电路、信号采集处理电路、通信接口电路、日历时钟电路，仿真接口电路和隔离电路分别与DSP中央处理器连接，所述的继电器/PWM输出电路和外部DI接口电路分别与隔离电路连接，所述的外部接口与继电器/PWM输出电路连接，信号采集接口与信号采集处理电路连接，所述的上位机采用工业计算机，下位机以DSP为控制核心，各个下位机之间以及下位机和上位机之间通过CAN总线通信。进一步，所述的下位机还包括键盘电路，所述的键盘电路与DSP中央处理器连接。进一步，所述的下位机还包括液晶显示接口电路，所述的液晶显示接口电路与DSP 中央处理器连接。进一步，所述的下位机还包括报警电路，所述的报警电路与DSP中央处理器连接。由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是1.本监控系统功能强。①不但可以完成基本的信息检测和控制功能，还能够实现故障诊断，这主要依靠上位机强大的计算能力，即通过压力信息、温度信息以及设备历史状态信息的多源信息进行设备的状态分析和故障预警。②从整个管网系统的角度出发，全面考虑管网上各点的载荷和运行时间，优化调度空压机工作状态，实现主空压机全负荷运行，部分空压机处于部分负荷状态，每台空压机的平均运行时间最短。③工频模式和变频模式两种控制方式集成一体。2.本监控系统可靠性高。①多个硬件电路在下位机高度集成，保证了系统运行过程中的抗振动、电磁干扰等能力。②采用分布式集散系统设计思路，下位机只完成基本的检测和控制功能，故障诊断、优化调度以及信息管理等由上位机完成，减小下位机负担，保证运行的可靠性。3.本监控系统功能可扩展性强。监控系统上位机监控程序采用模块化设计思想，下位机硬件具有两种模式，预留压力、温度和振动信号接口，监控功能可根据用户需求进行裁剪或增加。
图1为本实用新型下位机的结构示意图。图2为本实用新型组网示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明如图1所示，下位机包括电源电路、信号采集处理电路、信号采集接口、键盘电路、液晶显示接口电路、通信接口电路、日历时钟电路，仿真接口电路、报警电路、隔离电路、继电器/PWM输出电路、外部接口、外部DI接口电路和DSP中央处理器，所述的电源电路、信号采集处理电路、键盘电路、液晶显示接口电路、通信接口电路、日历时钟电路，仿真接口电路、报警电路和隔离电路分别与DSP中央处理器连接，所述的继电器/PWM输出电路和外部DI接口电路分别与隔离电路连接，所述的外部接口与继电器/PWM输出电路连接，信号采集接口与信号采集处理电路连接。电源电路负责将外部交流电转换为工作所需的各种工作电压；信号采集电路包括温度信号采集电路和压力信号采集电路，负责信号从传感器到中央处理单元的采集、传输；监控仪设有8个按键和3个指示灯，在不同显示页面通过相关按键的配合操作可以实现空压机的各种复杂操作功能；空压机实时工作状况的相关信息采用液晶中文显示，中央处理核心DSP芯片与液晶显示器通过液晶显示接口电路联接；通信接口电路包括CAN总线通信接口电路和SCI通信接口电路，负责完成各个监控仪间以及与远程计算机的通信任务；报警电路完成异常状况下空压机报警指示；继电器/PWM输出电路主要完成控制信号的输出，在不同工作模式下，同一个输出口信号代表的意义可不同；外部DI接口电路主要与空压机远程操作信号联接，如紧急停机操作、空压机过载检测等；中央处理电路是整个监控仪的核心电路，主要完成相关信息的分析、处理和控制等功能，采用TMS320F2812作为核心MCU，该款DSP片上资源丰富，具有16路12BIT片上A/D接口，UART串行接口，符合RS232标准，128KX 16b片上FLASH，两片4KX 16b的SARAM(L0和Li)和一片 8KX 16b 的 SARAM(HO)以及两片 IKX 16b 的 SARAM (M0 和 Ml)，CAN 总线标准接口，SPI接口，以及丰富的I/O 口等。如图2所示，本实用新型的工作原理为本监控系统运行后，上位机给定下位机启动命令，下位机首先读取默认的调节参数(包括加载压力、卸载压力、星一三角起动时间等)、日历、时钟信息，保护参数和保养参数。如果需要重新设置参数，可以通过在下位机上进行按键修改，修改后参数将保存在非易失性EEPROM中，下次起动时将以此作为默认参数。也可以通过上位机修改，再传给下位机。若不重新设置，监控系统将按照默认的起动方式和参数运行。系统运行后，提示选择起动方式，其设置可以在下位机完成也可以在上位机完成，起动由DSP的I/O输出口控制相应的继电器来实现。根据空压机实际情况，选择相应的监控模式方式1为普通监测模式，按普通方式启动；方式2为变频调速节能模式，按变频调速模式启动。系统正常起动后下位机先对温度、压力等信号进行采集，如排气口压力传感器输出值低于零位或没有输出信息，则报警且程序不继续执行。电机与风扇电机的超载跳机由DI输入口以中断模式触发，DSP检测到超载信息后，液晶显示器显示跳机原因，并保留此时各项测量参数。下位机CPU检测电机与风扇电机运转正常后，将起动A/D转换程序，通过下位机内部自带的多路高精度A/D转换电路，分别对排气口压力、主机温度等信号进行巡回检测。上述信息在下位机检测的同时也将传递至上位机。如果在方式1普通监测模式下，检测到的压力值与设定的压力上下限比较，看是否要进行加、卸载操作。如果在方式2变频调速节能模式下，检测到的压力值与指令值之差，经非线性PID调节产生电机速度指令值，根据该值更新PWM波相位、频率等信息。本实用新型对于其他影响系统运行的参数，如主机温度、风扇电机温度，射油温度等信号，每采集回一次数据后，先与所设的停机参数进行比较，如果超出范围，CPU立即控制跳机继电器动作，在显示器上显示跳机信息，同时将此时的所有测量数据保存在跳机数据记录中(EEPR0M)，以供查询使用。如果测量数据没有超过所设的停机参数，则与所设的报警参数比较，若也没有报警信息，则可进行下一路信号的测量，否则报警并开始计时，同时显示报警信息。所有报警时间均没有超过报警后停机时间，返回信号检测，如果有超过报警后停机时间事件发生，则停机并在液晶显示器上显示停机信息，同样记录其他各种信号的当前测量值。下位机会记录最后五次跳机的故障记录，并显示当时的所有测量数据。每次跳机时所有测量数据已经保存在相应的存储单元里，通过按键选择相应的显示标志位，显示相应信息。根据用户要求可适当地增加记录次数。更长期的跳级记录在上位机上保存。
权利要求1.一种空气动力管网智能监控系统，其特征在于包括上位机和多个下位机，所述的下位机包括电源电路、信号采集处理电路、信号采集接口、通信接口电路、日历时钟电路，仿真接口电路、隔离电路、继电器/PWM输出电路、外部接口、外部DI接口电路和DSP中央处理器，所述的电源电路、信号采集处理电路、通信接口电路、日历时钟电路，仿真接口电路和隔离电路分别与DSP中央处理器连接，所述的继电器/PWM输出电路和外部DI接口电路分别与隔离电路连接，所述的外部接口与继电器/PWM输出电路连接，信号采集接口与信号采集处理电路连接，所述的上位机采用工业计算机，下位机以DSP为控制核心，各个下位机之间以及下位机和上位机之间通过CAN总线通信。
2.根据权利要求1所述的空气动力管网智能监控系统，其特征在于所述的下位机还包括键盘电路，所述的键盘电路与DSP中央处理器连接。
3.根据权利要求1所述的空气动力管网智能监控系统，其特征在于所述的下位机还包括液晶显示接口电路，所述的液晶显示接口电路与DSP中央处理器连接。
4.根据权利要求1所述的空气动力管网智能监控系统，其特征在于所述的下位机还包括报警电路，所述的报警电路与DSP中央处理器连接。
专利摘要本实用新型公开了一种空气动力管网智能监控系统。它包括上位机和多个下位机，所述的下位机包括电源电路、信号采集处理电路、信号采集接口、键盘电路、液晶显示接口电路、通信接口电路、日历时钟电路，仿真接口电路、报警电路、隔离电路、继电器/PWM输出电路、外部接口、外部DI接口电路和DSP中央处理器，所述的上位机采用工业计算机，监控程序基于LabVIEW环境开发，下位机以DSP为控制核心，各个下位机之间以及下位机和上位机之间通过CAN总线通信。本实用新型功能强，可靠性高，功能可扩展性强。
文档编号G05B19/418GK202331186SQ20112052571
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者卫枝梅, 戴巨川, 文丽, 蔡春波, 袁贤松, 覃业军, 赵前程 申请人:湖南科技大学