多通道振动监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种多通道振动监测系统，可用于多设备、多通道的振动的监测。

背景技术：

大型旋转机械是石化、电力等工业部门的关键动力设备，实时监测这些机器的工作状态对于确保其安全运行有着重要的指导意义，目前多采用孤立的振动监测表进行具体设备的监测，振动监测表通过适宜形式的传感器采集设备的振动相关信息，通过数据处理单元进行数据处理，形成与振动指标线性相关的振动数据，经转换后以模拟电流形式送出，以通过工业控制系统进行相关控制，当满足报警条件时进行报警，这种孤立使用的监测表不适应对多设备或多通道的监测，当需要多个设备或多个部位进行监测时，需要分别设置针对各设备或各部位的监测表，无法进行集中管理和控制。

现有振动监测表也可以设有通讯设备振动监测表，通过通讯设备振动监测表接入计算机管理网络或与上位机通讯连接，将采集和分析获得的设备振动数据及其他数据传入上位机，接收上位机的控制指令并依据上位机指令进行相应工作，上位机可以在软件的支持下，进行实时监控管理、系统事故追忆、系统集成显示、系统集成控制、系统组态与校验和数字化状态监测等工作。但采用通用上位机组网接线复杂，成本高。

另外，现有技术中，无论是孤立使用的监控表，还是由上位机集中管理的监控网络，都未考虑背景因素对传感器采集的设备信号的影响，不能识别出因冲压机等邻近大型设备工作及其他环境因素导致的超限度振动，也不能识别出因设备自身开机过程本身正常的过大振动，因此存在误报现象，对于振动超限度必须采取停机等强措施的场合，相关误报将导致严重的后果或损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多通道振动检测系统，采用该系统可以对多个设备和/或多个监测点进行多通道监测，便于管理和使用，同时还能够识别和消除环境振动给监测数据带来的影响，减少因环境因素导致的误报。

本实用新型实现上述目的的技术方案是：包括一个系统集成表和若干设备振动监测表，所述系统集成表设有集成表中央处理单元，所述集成表中央处理单元连接有ModBus通讯电路（适于ModBus协议的通讯电路），并通过人工输入接口电路连接有系统集成表的人工输入装置，通过系统控制输出电路连接有系统控制继电器，通过报警输出电路连接有系统报警装置，所述设备振动监测表设有监测表中央处理单元，所述监测表中央处理单元还连接有恒流输出电路和ModBus通讯电路，并通过人工输入接口电路连接有监测表的人工输入装置，通过设备控制输出电路连接有设备控制继电器，通过设备信息接入电路连接有设备信息传感器，各所述设备振动监测表通过ModBus通讯电路的接线端口以菊花链结构级联于所述系统集成表。

优选的，所述集成表中央处理单元还通过环境信息接入电路连接有环境信息传感器，所述环境信息传感器的数量为一个或多个，用于采集环境振动相关的环境信息，并通过传感信号接入电路进行预处理并送入监测表中央处理单元。

所述环境信息接入电路可以包括依次连接的多路开关、带通滤波电路、放大电路和模数转换电路，所述多路开关设有多路用于接入所述环境信息传感器的接线端子，所述环境信息传感器的数量优选为多个，分别设置在环境中的不同部位，可以依据现场振动特点确定环境信息传感器的数量和分布，各所述环境信息传感器的输出分别所述多路开关的对应接线端子上，所述模数转换电路的输出接入所述监测表中央处理单元，通过多个环境信息传感器，可以更为准确和可靠地获得环境振动的实际状况。

所述集成表中央处理单元还可以连接有系统旁路报警输入电路和/或系统报警倍增输入电路，所述系统旁路报警输入电路和系统倍增报警输入电路分别设有各自的输入按键，通过按动相应的输入按键，可以输入系统旁路报警指令或系统倍增报警指令。

所述集成表中央处理单元还可以通过显示电路连接有显示屏，所述显示屏优选采用OLED显示屏。

所述系统控制输出电路优选设有隔离电路，所述隔离电路可以采用隔离变压器或光电耦合器。

所述集成表中央处理单元的电源接入端优选连接有电源隔离转换电路。

所述设备振动监测表的设备信息接入电路可以包括依次连接的多路开关、带通滤波电路、放大电路和模数转换电路，所述多路开关设有多路用于接入所述设备信息传感器的接线端子，所述设备信息传感器的数量优选为多个，也可以是一个，各所述设备信息传感器的输出分别接入所述多路开关的对应接线端子，所述模数转换电路的输出接入所述监测表中央处理单元。

所述设备振动监测表的恒流输出电路可以包括数模转换电路、光电耦合器和恒流转换电路，所述数模转换电路的输入端连接所述监测表中央处理单元的相应输出，所述光电耦合器的输入和输出端分别所述数模转换电路的输出和所述恒流转换电路的输入端，所述恒流转换电路的输出构成所述恒流输出电路的输出。

所述光电耦合器和恒流转换电路的数量均至少为两个且一一对应，所述恒流转换电路包括第一恒流转换电路和第二恒流转换电路，所述光电耦合器包括分别用于连接第一恒流转换电路和第二恒流转换电路的第一光电耦合器和第二光电耦合器，所述数模转换电路的输出至少分为两路，与所述光电耦合器一一对应，分别连接各自对应的光电耦合器的输入端，由此形成冗余输出，提高可靠性。

所述监测表中央处理单元连接有设备旁路报警输入电路和/或系设备报警倍增输入电路，所述设备旁路报警输入电路和设备倍增报警输入电路分别设有各自的输入按键，通过按动相应的输入按键，可以输入设备旁路报警指令或设备倍增报警指令。

所述系统集成表和设备振动监测表的ModBus通讯电路均可以采用RS485接口。

所述集成表中央处理单元还可以连接有以太网接口电路，所述以太网接口电路设有以太网接口，以接入计算机网络。

所述集成表中央处理单元还可以连接有集成表电源指示灯、工作指示灯、设备振动监测表接入指示灯、计算机网络接入指示灯、系统报警指示灯和系统控制指示灯中的任意一种或多种（包括全部）。

所述监测表中央处理单元可以连接有集成表电源指示灯、工作指示灯、系统连接指示灯、设备报警指示灯和设备控制指示灯中的任意一种或多种（包括全部）。

本实用新型通过设置系统集成表并通过级联方式连接各设备振动监测表，形成系统拓扑结构简单，由于现场布线和节省布线连接成本，并可以通过系统集成表统一进行系统中各设备（包括监测表和集成表）的设置和管理，方便使用、查看、操作和管理，可以将各设备振动监测表的结果汇集于集成表进行统一的分析处理，并通过集成表统一上报，由此简化了对设备振动监测表的功能要求和处理能力要求，有利于进一步降低成本，并可以获得全局的数据及数据对比，通过相同设备之间的数据对比，可以揭示和发现该种设备与振动等信息相关的规律性，结合实际条件和使用方式正确地设置报警阈值等各种操作参数，及时发现某一设备相对于其他设备的异常状况，即使在超出报警阈值的情况下，依然能够及时发现异常，避免因某些未列入报警条件的异常情况被忽略而造成损失，并可以通过设备振动监测表和系统集成表分别设置用于整体系统控制的系统控制继电器和用于具体设备控制的设备控制继电器，在出现需要进行系统整体控制的问题时，通过系统控制继电器进行相关控制电路的操作，以实现设备控制器无法实现的系统总体控制。

本实用新型通过设置接入系统集成表的环境信息传感器，监测表中央处理单元依据所接入的环境信息，分析判断环境振动状况以及环境振动对各设备振动的影响，修改源自各设备振动监测表的设备振动数据，剔除因环境振动对具体设备振动数据的影响，进而获得更为精准的设备振动数据，并可以反馈给相应的设备振动监测表，设备振动监测表依据系统集成表反馈的设备振动数据进行报警和信息输出，避免因环境振动导致误报和无控制，而通过系统集成表进行环境振动检测，相对于各设备振动监测表独立对环境振动检测而言，不仅可以获得更为全面和准确数据，而且还合理分担了设备振动监测表和系统集成表的数据处理量，提高了整体效率。

本实用新型通过分别在系统集成表和设备振动监测表上设置相应的报警旁路输入电路和报警倍增输入电路，可以方便通过按键方式输入涉及系统或设备的报警旁路指令和报警倍增指令，相应中央处理单元在接到报警旁路指令后，在出现满足报警条件时不报警和不采用相应的控制措施，在接到报警倍增指令后，将报警阈值调整为正常报警阈值的倍数（依据输入的设定方式），由此可以在检修和设备启动等特殊情况下，选取适宜的旁路或倍增报警方式。

使用时，将相关设备振动监测表通过级联方式接入系统集成表的ModBus-IN接口（ModBus通讯电路的输入接口），并通过以太网接口接入计算机网络，将一个或多个所述环境信息传感器的输出接入环境信息接入电路，将相关设备振动监测表的设备信息传感器安装在设备上或设备旁的适宜位置，将系统集成表的环境信息传感器安装在环境中的适宜位置，并连接好相应的系统控制继电器和设备控制继电器，通过系统集成表进行各设备振动监测表的参数设定和控制，协调系统各部分的工作，实现系统的实时监控管理、系统事故追忆、系统集成显示、系统集成控制、系统组态与校验和数字化状态监测等功能，通过计算机网络与中央控制计算机系统或其他终端通讯，传送监测相关数据和各设备/装置的工作状态，接收中央控制计算机系统等有权终端的控制，在中央处理单元的运算处理中，计入环境传感信号，进而依据相关信号的特点，消除设备传感信号中因环境信号导致的增加量，获得更为真实的设备振动等相关监测结果，有利于避免或减少因环境振动导致的误报和误控制，当出现需要报警和控制的情形时，通过集成表中央处理单元控制报警装置进行报警，通过集成表中央处理单元和/或监测表中央处理单元控制系统继电器和/或设备继电器进行相应的系统总体控制和/或设备控制，具体控制方式依据相关系统和设备的特性确定，例如，启动控制电路调整或控制设备或系统的工作状态、工作参数或工作模式，通过声光电等方式提示相关操作或管理人员，甚至通过适宜的流程切断电源停机。

附图说明：

图1是本实用新型系统相关电路构造的示意图；

图2是本实用新型系统集成表相关电路构造的示意图；

图3是本实用新型设备振动监测表相关电路构造的示意图。

具体实施方式

参见图1-3，本用新型所述的系统集成表设有集成表中央处理单元，可以采用适应形式的微处理器或其他数据处理装置，可以设有集成表存储器，所述集成表中央处理单元通过获取各设备振动监测表的输出和各环境信息传感器的输出，在软件的支持下，实现系统实时监控管理、系统事故追忆、系统集成显示、系统集成控制、系统组态与校验和数字化状态监测功能。

例如：

所述系统集成表可具备系统实时监控管理功能，可对系统内所有设备振动监测表进行在线实时监测管理，实时监测所有设备振动监测表的状态。

所述系统集成表可具备系统事故追忆功能，记录系统内所有设备振动监测表及系统报警事件，现场显示故障信息及报警信息，并驱动相应的系统控制继电器对系统故障进行系统报警。

所述系统集成表可具备系统集成显示功能，实时显示各通道运行状态，测量值、报警状态等，并可显示历史事件记录。

所述系统集成表可具备系统集成控制功能，集成控制系统内所有设备振动监测表的复位、倍增、旁路等。

所述系统集成表可具备组态与校验功能，可以对系统内的每个设备振动监测表分别组态与校验，全数字显示简化了组态与校验过程。

所述系统集成表可具备数字化状态监测功能，可与状态监测软件互连，传送静态参数(趋势、实时值、报警状态、间隙电压值、系统OK状态)或动态参数(波形图、频谱图、键相信号、瀑布图)，分析系统运行状态。

所述系统集成表提供通讯接口，可通过以太网TCP/IP 和串行(RS485)通讯方式与过程控制系统和其它自动化系统通讯，因此具有广泛的通讯能力，也支持与系统组态软件以太网或RS485通讯。

参见图2，本实用新型的系统集成表主要由集成表中央处理单元、电源隔离转换检测电路（具有检测各点电源相关信息功能的电源隔离转换电路）、ModBus隔离通讯电路（设有隔离电路的ModBus通讯电路）、TCP/IP隔离通讯电路（设有隔离电路的适于TCP/IP协议的通讯电路）、系统控制输出电路、旁路报警输入电路、报警倍增输入电路、人工输入装置（例如，按键及按键接口电路）、OLED显示屏及相关显示电路等组成。

所述电源隔离转换检测电路优选支持24VDC电源输入，隔离转换后输出正常工作所需的各种电压，同时还设有电源检测电路，可以检查各种电压，这些电压对系统的正常运行是非常重要的。在正常的运行情况下，显示各工作状态的指示灯工作，表示相应设备振动监测表运行正常。如果某一电压发生问题，则相应的指示灯熄灭，集成表自动检查电源的工作状态，如果电源有问题，相应的指示灯灭。

所述ModBus通信电路可以优选ModBus RTU通讯电路，其依据MODICON公司ModBus通讯接口协议，物理层采用RS485串行接口技术，进行数据传送，ModBus-IN接口（ModBus通信电路的输入接口）可与相邻的一块设备振动监测表的菊花链结构通讯接口连接，从而实现与系统中任意通道的振动监测表的通讯。ModBus-OUT接口（ModBus通信电路的输出接口）可连接PC机、PLC、DCS、显示设备振动监测表等外部通讯设备，可上传系统中所有通道的运行状态等相关信息。

本实用新型的系统集成表还可以设有以太网接口，支持TCP/IP协议，可以实现以太网的连接，通过以太网同样可以实现连接PC机、PLC、DCS、显示设备振动监测表等外部通讯设备并上传相关信息。

所用的RS-485端口可以设有高速光耦电路进行电气隔离，以太网端口可以采用隔离变压器进行电气隔离。

通过旁路报警输入电路和报警倍增输入电路，可以通过开关信号输入端的按键人工输入相应的指令，或者接收旁路控制指令或倍增控制指令，当设备处于起机或检修等特殊状态时可以实现报警信号的暂时旁路或报警值的暂时倍增。

所述系统集成表具有OLED显示屏，可现场显示系统中所有设备振动监测表的测量值、报警状态、运行状态等相关信息，并在人工进行参数设置时提供显示服务。

所述监测表的人工输入装置设有的控制/输入键盘，通过所述的控制/输入键盘接受来自键盘的人工输入，以实现人工参数设置和控制。

所述监测表中央处理单元还可以设有系统控制输出电路，控制系统控制继电器动作，以根据监测情况对系统的工作状态进行控制。

所述系统中央处理单元可以采用各种适宜的微处理器或芯片。

所述系统集成表设置的各种指示灯均可以依据现有技术设置，可以采用发光二极管或LED显示器。

参见图3，本实用新型涉及的设备振动监测表包括监测表中央处理单元、设备信息接入电路、检测信息的恒流输出电路、控制输出电路、旁路报警输入电路、报警倍增输入电路和人工输入装置，所述设备信息接入电路的输入侧为多路开关，所述多路开关设有多个用于连接设备信息传感器输出的接线端子，使用时各设备信息传感器（当设备信息传感器的数量为多个时）的传感信号输出分别接入多路开关的相应接线端子，通过设备信息传感器采集设备振动的相关信号，设备信息传感器通常可以安装在被监测设备上，或者其振动感应元件安装在被监测设备上，经过带宽滤波、放大和模数转换后，设备振动信息变为适于中央处理单元处理的数字信号，计入监测表中央处理单元，所述中央处理单元的相应输出分别接入恒流输出电路、控制输出电路和显示电路，恒流输出电路将监测表中央处理单元输出的与与振动指标成正比的数字信号转换为相应的恒流电流信号输出，由于传感器输出的模拟信号（例如电流）通常与具体振动指标非线性对应，通过设备信息接入电路将设备信息传感器输出的微弱和非线性的电信号进行滤波、放大等处理后，经中央处理单元转化为线性的数字量并最终形式工业现场所需的恒流输出，另外，工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等物理量经过传感器或相关信息采集装置采集后，都可以通过本实用新型实现相应信号的转换。设备信息传感器的数量可以一个或多个，当采用多个设备信息传感器时，多个设备信息传感器的设置和分布方式可以根据设备振动特性和所用传感器特性确定，可以采用多个设备信息传感器涉及的传感信号平均值、中间值等作为设备传感信号，也可以对每个设备信息传感器的传感信号单独运算和独立应用，例如对依据任意设备信息传感器获得的异常情况均采取相应的措施，可以依据多个设备信息传感器在一定时间内的多组数据剔除个别异常数据，以便消除偶然因素的干扰。对设备信息传感器的输出信号和环境信息传感信号的输出信号的数据运算和处理方式可以依据现有技术，可以根据环境信息传感器的位置分布及与设备信息传感器的位置关系分析出设备本身振动对传感信号/运算结果的贡献和环境振动对传感信号/运算结果，也可以根据振动特性确定不同来源的振动，由此更为准确地区分和识别出环境振动。

所述设备信息接入电路通常需对输入的信息进行滤波和放大，以消除噪音并将有用信号放大到适宜后续处理的适当程度，可以包括带通滤波电路和放大电路，还可以根据现有技术和实际需要设置其他功能的电路，所述多路开关的输出接入所述带通滤波电路的输入端，所述带通滤波电路的输出接入所述放大电路的输入端，所述放大电路的输出接入所述模数转换电路的输入端，由此实现所述模拟信号预处理电路的输出通过所述模数转换电路接入中央处理单元，所述放大电路优选采用程控放大电路。

所述恒流输出电路可以包括数模转换电路和恒流转换电路，所述数模转换电路的输入端连接所述中央处理单元的相应输出，所述数模转换电路的输出接入所述恒流转换电路的输入端，如此，所述恒流转换电路的输出通常可构成所述恒流输出电路的输出。

优选的，所述恒流输出电路可以设有隔离电路，例如光电耦合器，所述数模转换电路的输出接入光电耦合器的输入端，以实现输出隔离，所述光电耦合器的输出接入所述恒流转换电路的输入端，由此实现所述数模转换电路的输出接入所述恒流转换电路的输入端。所述数模转换电路的输出经过光耦隔离之前或之后分为两路，进入各自对应的恒流转换电路，转化为两路4～20mA有源输出，当一个输出端子失效时可以使用另一个输出端子，以提高输出的可靠性。

所述恒流转换电路的数量至少可以为两个，包括第一恒流转换电路和第二恒流转换电路，相应的，所述数模转换电路的输出至少可以分为两路，与所述恒流转换电路一一对应，所述数模转换电路的输出分别接入各自对应的所述恒流转换电路的输入端。由此形成模拟输出冗余，在一路输出故障时，还可以用另一路输出。

可以通过现场手动输入或远程输入旁路报警指令或报警倍增指令，在输入旁路报警指令的情况下，中央处理单元在需要报警的情况下，不向报警信号输出电路发送报警信号，不对受控设备进行报警控制。

所述监测表中央处理单元还可以依据现有技术和实际需要连接有相应的显示装置、电源电路、数字监测信号输出电路和按键输入电路等，上述相关各电路在监测表中央处理单元上的连接方式可以依据现有技术视具体芯片的构造和工作方式确定。

所述设备信息传感器的输入还可以接入原始信号缓冲输出电路，以满足其他设备使用传感器所采集的原始信号的需求。

本实用新型根据传感器种类及相应的运算方式，可以用于振动监测或其他检测，当用于振动检测时，本实用新型涉及的环境信息传感器和设备信息传感器均可以采用与振动相关的各种具体形式的传感器，即依据这些传感器采集到的信息能够计算出所需要的振动指标，可统称为振动传感器。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。