专利名称：基于dsp的网络化设备智能监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数据监测装置，适用于大型旋转设备实际工作环境下的网络化智能采集监测装置，特别适用于基于DSP的网络化设备智能监测装置。
背景技术：
目前大多数以网络构架的设备监测诊断系统基于一般的Client/Server(以下简写为C/S)模型)，大量的功能在客户端完成，而服务器端只起到管理作用，形成一种结构上“胖客户/瘦服务器”的网络构架。而现代监测系统功能越来越强大，操作越来越复杂。基于一般的“胖客户/瘦服务器”的网络构架随着系统的复杂性的增大其设计，操作难度也随之加大，而保证可靠性的难度也增大。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于DSP的网络化设备智能监测装置，它实时性好、可靠性高、免维护的网络化采集监测单元，集高速并行采集、实时处理和特征提取、网络智能监测于一体。
本实用新型的技术方案是这样解决的包括电源模块、信号隔离放大偏值、信号滤波、A/D转换模块、CPLD控制模块、DSP处理模块和TCP/IP网络接口模块，信号输入与信号隔离放大偏值模块相连，信号隔离放大偏值模块的输出与信号滤波模块的输入端相连；信号滤波模块的输出与A/D转换模块输入端相连、信号滤波模块与CPLD控制模块控制输出相连，A/D转换模块输出与数据缓存FIFO的输入端相连，A/D转换模块与CPLD控制模块控制输入端相连；数据缓存FIFO输出与DSP处理模块相连、DSP处理模块与CPLD控制模块相连、DSP处理模块与DSP处理模块相连，DSP处理模块和TCP/IP网络接口模块相连，转速信号与CPLD控制模块相连。
所述的信号输入可以进行32通道信号的前置调理，包括隔离、偏值、放大、滤波、高速同步采集，采样频率设置为50K～100K。
所述的转速信号是指，通过电阻R29输入到运算放大器U292脚，同时接到1脚输出，然后进行放大，运算放大器U29的1脚输出接电阻R31，再接运算放大器U30的脚2，同时脚2接电阻R33，电阻R33后接电阻R34，电阻R34再接运算放大器U30的脚1输出，同时运算放大器U30的脚3接电阻R32，脚1接稳压管二极管D1的负极，运算放大器U30的脚11接去耦电容C39，脚4接去耦电容C40，运算放大器U30的1脚输出接反相器U31的脚1，反相器U31的输出脚2接电压比较器U32的脚3作为输入，电压比较器U32的脚2接可调电位器R35的调整端，电阻R35的一端通过电阻R36后接到电源VCC，另一端接电压比较器U32的脚7作为比较器的输出ZS，同时电压比较器U32的5、6、8脚接VCC，电压比较器U32的1、4脚接地。
所述的信号隔离放大偏值及信号滤波是指，信号Intx接电容C37，电容C37再接电阻R25作为运算放大器U28脚2的交流部分输入，Intx接电阻R37，电阻R37再接电阻R38，电阻R37接电阻R43，电阻R43再接电容C47到地，同时接电阻R48到运算放大器U28的2脚作为压缩后的直流分量，电压先通过电阻R46，电阻R46再接电阻R49，电阻R49接运算放大器U28的2脚作为偏置电压，运算放大器U28的2脚接电阻R26，电阻R26接运算放大器U28的脚1，作为隔离放大偏置的输出，同时运算放大器U28的3脚接电阻R55，11脚接去耦电容C38，4接去耦电容C50，运算放大器U28的1脚输出接电阻R27，电阻R27的输出通过电容C51接到滤波芯片U35的脚1，同时电阻R27的输出接滤波芯片U35的脚7，滤波芯片U35的3脚接-5V，6脚接+5V，2和4脚接地，5脚接外部时钟，滤波芯片U35的7脚输出作为该部分调理输出。
所述的运算放大器U28、U29、U30是指型号为TL084运算放大器。
所述的反相器U31是指型号为SN5414反相器。
所述的电压比较器U32是型号为LM311比较器。
所述的滤波芯片U35是型号为MAX280滤波芯片。
本实用新型通过上述结构，实现了基于Internet网络和DSP处理器的设备智能监测装置。高速数字信号处理DSP，可以满足高速并行采集数据的实时处理。网络的应用，满足了智能、可靠、使用方便、易于维护、网络组态和在线代码更新的要求。
本实用新型装置在发动机系统监测中得到应用，能通过网络可以很方便的操作该装置，并能方便的根据需要在线更新代码，系统性能达到的预期效果。
图1是本实用新型的结构组成方框图；图2是本实用新型的组成原理图；图3是本实用新型的转速信号隔离放大比较调理原理图；
图4是本实用新型的除转速外信号隔离放大偏值滤波调理原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
参照图1所示，信号输入1提供31路信号输入。信号隔离放大偏值3和信号滤波4的输入端相连；转速信号2处理后与CPLD控制模块7相连；信号滤波4的时钟输入端与CPLD控制模块7的时钟输出端相连；A/D转换模块5的输入端为信号调理模块的输出，其输出直接放入到数据缓存FIFO 6中；当采集足够的数据时，DSP处理模块8将数据缓存FIFO 6中的数据取出，并进行处理运算；DSP处理模块8与TCP/IP网络接口模块11相连，将数据通过TCP/IP网络接口模块11传上网络12，并响应网络12的各种请求；DSP外扩存储器9与DSP处理模块8双向连接；CPLD控制模块7实现整个系统的协调工作，它与A/D转换模块5、数据缓存FIFO 6、转速信号2还有DSP处理模块8相连。电源模块10向整个系统提供原始+5V和±15V电压，并处理产生10V、3.3V和1.2V电压。
参照图2所示，信号调理模块包括31路信号的处理，其中一路为转速信号。A/D转换模块5由A/D转换芯片ADS7864构成，它的信号的正输入端与信号滤波2输出端相连，信号负输入端与地相连。其控制信号CLK(时钟信号)、RESET(复位信号)、RD(读取信号)、A[0..2](通道选取信号)、HOLD(保持信号)和CS(Chip Select，片选)输入端分别与CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)控制模块7中芯片EPF10K20TI114对应的输出端相连。其数据线D0..15与数据缓存FIFO 6的CY4285V的数据输入端相连；DSP处理模块8为TMS320C6713，它是这个系统的信号分析处理中心。DSP扩展存储器9存储器了64M的SDRAM存储器，存储器采用4片64M8位HY57V28820存储器合并为32位64M外扩存储空间。外扩FLAHS存储器采用芯片MX29LV040QC，提供运行程序存储空间；系统的组织用CPLD控制模块7EPF10K20TI114。采集芯片ADS7864的控制信号HOLD(保持)、CLK(时钟)、RESET(复位)、CS(片选)、RD(读)由它提供，ADS7864的状态信号输入到CPLD控制模块7，它还向A/D转换模块5提供采集通道地址A0..2；CY4285V输入输出控制信号与CPLD控制模块7的输出相连。CY4285V的状态信号输入到CPLD控制模块7中，通过监测这些状态信号，确定是否采集到足够的数据，同时CPLD控制模块7还与DSP处理模块8的TMS320C6713总线相连。包括数据线D0..15，地址线A2..17，控制线OE(Output Enabled，输出使能)、RE(Read Enable读允许)、WE(Write Enable写允许)和片选线CE0..2，DSP处理模块8还向CPLD控制模块7提供时钟信号CLK。DSP处理模块8的INT6(中断6)由CPLD控制模块7提供，用以标志采集是否结束；网络部分由芯片W3100A、RTL8201BL、FB2022构成。W310A实现TCP/IP协议。DSP处理模块8的数据线D0..15、地址线A2..16与它相连，它的控制线WE、RE、CE2和RESET与DSP处理模块8的控制输出线WE、RE、CE2和RESET相连，它的中断输入到DSP处理模块8的INT4中断输入端。RTL8201BL用以实现10/100M以太网的物理层功能。RTL8201BL的控制信号TXC(发送时钟信号)、TXE(发送允许信号)、RXCLK(接收时钟信号)、RXDV(接收有效性信号)和COL(冲突监测信号)与W3100A的控制线相连，发送数据线TXD0..3、接收数据线RXD0..3与W3100A的数据线相连。RTL8201BL和FB2022的发送线TPTX+、TPTX-、接收线TPRX+和TPRX-直接相连。FB2022直接连入Internet网络12。
参照图3所示，通过电阻R29输入到运算放大器U29的2脚，同时接到1脚输出，然后进行放大，运算放大器U29的1脚输出输入接电阻R31，再接TL084运算放大器U30的脚2，同时脚2接电阻R33，电阻R33后接电阻R34，电阻R34再接运算放大器U30的脚1输出，同时运算放大器U30的脚3接电阻R32，脚1接稳压管二极管D1的负极，运算放大器U30的脚11接去耦电容C39，脚4接去耦电容C40，运算放大器U30的1脚输出接反相器U31的脚1，反相器U31的输出脚2接LM311电压比较器U32的脚3作为输入，电压比较器U32的脚2接可调电位器R35的调整端，可调电位器R35的一端通过电阻R36后接到电源VCC，另一端接电压比较器U32的脚7作为电压比较器U32的输出ZS，同时电压比较器U32的5、6、8脚接VCC，电压比较器U32的1、4脚接地。
转速信号(ZS)先通过TL084运算放大器U29隔离，再通过TL084运算放大器U30放大，经SN5414反相器U31反相后输入到LM311电压比较器U32与设定的电压值比较，大于则为一个正常的转速信号，最后将得到可用的转速信号输入到CPLD控制模块7中进行计数。
参照图4所示，信号Intx接电容C37，电容C37再接电阻R25作为TL084运算放大器U28脚2的交流部分输入，Intx接电阻R37，电阻R37再接电阻R38，电阻R37接电阻R43，电阻R43再接电容C47到地，同时接电阻R48到运算放大器U28的2脚作为压缩后的直流分量，电压先通过电阻R46，电阻R46再接电阻R49，电阻R49接运算放大器U28的2脚作为偏置电压。运算放大器U28的2脚接R26，电阻R26接运算放大器U28的脚1，作为隔离放大偏置的输出。同时运算放大器U28的3脚接电阻R55，11脚接去耦电容C38，4接去耦电容C50，运算放大器U28的1脚输出接电阻R27，电阻R27的输出通过电容C51接到MAX280滤波芯片U35的脚1，同时电阻R27的输出接滤波芯片U35的脚7，接滤波芯片U35的3脚接-5V，6脚接+5V，2和4脚接地，5脚接外部时钟，滤波芯片U35的7脚输出作为该部分调理输出。
除转速外的其它31通道涡流传感器输出的是0～-20V信号.直流成分先经过2个1K电阻分压一半，再经过TL084运算放大器U30压缩10倍，然后加上10V经过TL084运算放大器U30压缩10倍后的1V偏值电压成为直流成分输出，交流成分±1V信号经过TL084运算放大器U28放大4倍后输出，交值叠加输出信号输入到MAX280滤波芯片U35的输入进行滤波。MAX280滤波芯片U35引脚4为分频比引脚。接V+则1001分频；接地则2001分频；接V-则4001分频。现接地，故为200分频。若MAX280滤波芯片U35的输入时钟应为80Mhz，滤波芯片U35内部进过200分频，则截止频率fc＝400Khz；若MAX280的输入时钟可选用固定的外接晶振也可以通过CPLD进行灵活设置。
为了进行远程监测，采用Dephi语言开发了远程监测诊断程序，安装即可使用。
本实用新型采用高速DSP处理器和Internet网络，对监测信号完成高速同步实时采集、处理和特征提取，满足了工业实时环境应用所必须的模块化、可靠、易使用和易维护的要求。可满足电厂、石化、舰船、钢铁公司等企业的电机组、压缩机组等大型旋转设备的安全运行远程监测管理要求。同时本装置通过常规的D/A扩展，可进行远程测控。
权利要求1.一种网络化智能采集监测装置，包括电源模块(10)、信号隔离放大偏值(3)、信号滤波(4)、A/D转换模块(5)、CPLD控制模块(7)、DSP处理模块(8)和TCP/IP网络接口模块(11)，其特征在于，信号输入(1)与信号隔离放大偏值模块(3)相连，信号隔离放大偏值模块(3)的输出与信号滤波模块(4)的输入端相连；信号滤波模块(4)的输出与A/D转换模块(5)输入端相连、信号滤波模块(4)与CPLD控制模块(7)控制输出相连，A/D转换模块(5)输出与数据缓存FIFO(6)的输入端相连，A/D转换模块(5)与CPLD控制模块(7)控制输入端相连；数据缓存FIFO(6)输出与DSP处理模块(8)相连、DSP处理模块(8)与CPLD控制模块(7)相连、DSP处理模块(8)与DSP外扩存储器(9)相连，DSP处理模块(8)和TCP/IP网络接口模块(11)相连，转速信号(2)与CPLD控制模块(7)相连。
2.根据权利要求1所述的网络化智能采集监测装置，其特征在于，所述的信号输入(1)可以进行32通道信号的前置调理，包括隔离、偏值、放大、滤波、高速同步采集，采样频率设置为50K～100K。
3.根据权利要求1所述的网络化智能采集监测装置，其特征在于，所述的转速信号(2)是指，通过电阻R29输入到运算放大器U29的2脚，同时接到1脚输出，然后进行放大，运算放大器U29的1脚输出接电阻R31，再接运算放大器U30的脚2，同时脚2接电阻R33，电阻R33后接电阻R34，电阻R34再接运算放大器U30的脚1输出，同时运算放大器U30的脚3接电阻R32，脚1接稳压管二极管D1的负极，运算放大器U30的脚11接去耦电容C39，脚4接去耦电容C40，运算放大器U30的1脚输出接反相器U31的脚1，反相器U31的输出脚2接电压比较器U32的脚3作为输入，电压比较器U32的脚2接可调电位器R35的调整端，电阻R35的一端通过电阻R36后接到电源VCC，另一端接电压比较器U32的脚7作为比较器的输出ZS，同时电压比较器U32的5、6、8脚接VCC，电压比较器U32的1、4脚接地。
4.根据权利要求1所述的网络化智能采集监测装置，其特征在于，所述的信号隔离放大偏值(3)及信号滤波(4)是指，信号Intx接电容C37，电容C37再接电阻R25作为运算放大器U28脚2的交流部分输入，Intx接电阻R37，电阻R37再接电阻R38，电阻R37接电阻R43，电阻R43再接电容C47到地，同时接电阻R48到运算放大器U28的2脚作为压缩后的直流分量，电压先通过电阻R46，电阻R46再接电阻R49，电阻R49接运算放大器U28的2脚作为偏置电压，运算放大器U28的2脚接电阻R26，电阻R26接运算放大器U28的脚1，作为隔离放大偏置的输出，同时运算放大器U28的3脚接电阻R55，11脚接去耦电容C38，4脚接去耦电容C50，运算放大器U28的1脚输出接电阻R27，电阻R27的输出通过电容C51接到滤波芯片U35的脚1，同时电阻R27的输出接滤波芯片U35的脚7，滤波芯片U35的3脚接-5V，6脚接+5V，2和4脚接地，5脚接外部时钟，滤波芯片U35的7脚输出作为该部分调理输出。
5.根据权利要求1所述的网络化智能采集监测装置，其特征在于，所述的运算放大器U28、U29、U30是指型号为TL084运算放大器。
6.根据权利要求1所述的网络化智能采集监测装置，其特征在于，所述的反相器U31是指型号为SN5414反相器。
7.根据权利要求1所述的网络化智能采集监测装置，其特征在于，所述的电压比较器U32是型号为LM311比较器。
8.根据权利要求1所述的网络化智能采集监测装置，其特征在于，所述的滤波芯片U35是型号为MAX280滤波芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种基于DSP的网络化设备智能监测装置，包括电源模块、信号隔离放大偏值、信号滤波、A/D转换模块、CPLD控制模块、DSP处理模块和TCP/IP网络接口模块，信号输入与信号隔离放大偏值模块相连，信号隔离放大偏值模块的输出与信号滤波模块的输入端相连；信号滤波模块与A/D转换模块相连、信号滤波模块与控制模块控制输出相连，A/D转换模块输出与数据缓存的输入端相连，A/D转换模块与控制模块控制相连；数据缓存输出与处理模块相连、处理模块与控制模块相连、网络接口模块相连，转速信号与控制模块相连。可对监测信号进行高速并行实时采集处理和远程监控，满足了工业实时环境监测所必须模块化、可靠性和智能化的要求。
文档编号G06F17/40GK2764072SQ200420086530
公开日2006年3月8日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者景敏卿, 周健, 虞烈, 苏文军, 辛文辉, 石建华 申请人:西安交通大学