一种多功能超温保护系统及方法与流程

1.本发明属于仪表保护技术领域，特别涉及一种多功能超温保护系统及方法。


背景技术：

2.航空工业的发展使得对民航运输安全的要求日益严苛，其中，航空的发动机性能直接决定了航空运输的安全性能和稳定性，所以，对发动机性能的检测工作成为了航空运输安全的重要保障。在对发动机进行检测试验时，现有的试验方法包括发动机车胎试验等，随着航空发动机车台试验对于温度测试和超温保护要求的提高，现有的温度仪表缺乏对于航空发动机车台试验环境的针对性，已经不能完全满足测试要求。
3.当前使用的台面温度表结构简单，在实际使用过程中的响应时间通常在两秒以上，台面温度表超温报警响应时间太长，已经不能满足发动机试车对于超温保护的需求，过长的响应时间可能会导致无法及时对故障进行处理和排除，从而造成更加严重的后果，安全性能无法得到良好的保障。此外，并且温度表输出端无通信接口且无数据存储功能，一旦发生超温报警，无法通过该仪表回溯超温时的关键数据，影响发动机试验排故工作的开展。由于现有温度表为市场购进的通用仪表，出于成本考虑，内部电路所用的一些关键器件(如单片机、ad板等)性能并不先进，数据处理功能有限，导致参数设定、状态切换等操作较为复杂，不便于人机交互。
4.为了解决上述问题，需要设计一种多功能超温保护系统及方法。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供一种多功能超温保护系统，所述保护系统包括单片机，所述单片机用于对温度信号进行处理并产生温度的测量结果；
6.所述单片机上连接有温度传感模块，所述温度传感模块用于采集温度信息并向单片机发送信号；
7.所述单片机上还连接有通信电路模块，所述通信电路模块用于与外部系统进行数字通信，向上位机传输测量结果，接收上位机的指令并将指令返回至单片机；
8.所述单片机上还连接有模拟输出模块，所述模拟输出模块用于将测量结果转化为电压或者电流信号输出至外部记录仪；
9.所述保护系统还包括电源，所述电源用于为保护系统供电。
10.优选地，所述温度传感模块包括冷端信号单元和温度传感器信号单元，所述冷端信号单元用于发送冷端温度信号，所述温度传感器信号单元用于发送热端温度信号。
11.优选地，所述保护系统还包括相互连接的信号调理单元和a/d转换模块，其中，所述信号调理单元与温度传感模块相连接，所述a/d转换模块与单片机相连接；所述信号调理单元用于完成温度传感模块与a/d转换模块的接口工作，所述a/d转换模块用于将温度传感模块发出的信号转化为数字信号并传输至单片机进行处理。
12.优选地，所述保护系统还包括基准电压模块，所述基准电压模块与a/d转换模块相
连接，所述基准电压模块用于向a/d转换模块提供参考电压。
13.优选地，所述保护系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块与单片机相连接，所述人机交互模块用于数据的显示和配置的录入。
14.优选地，所述保护系统还包括报警输出模块，所述报警输出模块与单片机相连接，所述报警输出模块用于根据单片机处理的信号输出触电信号至后级装置，控制系统执行保护动作。
15.优选地，所述人机交互模块中设有报警单元，所述报警单元用于设置报警值，所述报警值包括启动态超温保护值和稳态超温保护值。
16.本发明还提供一种超温保护系统的保护方法，所述方法包括：
17.温度传感模块采集温度信息并将信号发送至单片机；
18.单片机对信号进行处理并产生温度的测量结果；
19.单片机控制通信电路模块与外部系统进行数字通信，通信电路模块向上位机传输测量结果，接收上位机的指令并将指令返回至单片机；
20.单片机控制模拟输出模块将测量结果转化为电压或者电流信号并输出至外部记录仪进行储存
21.优选地，所述方法还包括单片机根据通信电路模块返回的指令控制报警输出模块输出触点信号给后级装置执行保护动作。
22.优选地，所述温度传感模块采集温度信息并将信息信号发送至单片机包括：温度传感模块采集到温度信息后，通过信号调理模块将信号发送至a/d转换模块，a/d转换模块将信号转化为数字信号并传输至单片机。
23.优选地，所述方法还包括，通过人机交互模块设置两个报警值，分别为启动态超温保护值和稳态超温保护值，基准电压模块根据当前运行状态发送对应状态的基准电压至a/d转换单元进行对比。
24.优选地，所述方法还包括，单片机对信号进行处理后通过人机交互模块将信息进行显示。
25.优选地，所述启动态超温保护值和稳态超温保护值通过人机交互模块手动切换。
26.本发明具有以下有益效果：
27.(1)本发明中的保护系统包括温度传感模块，通过温度传感模块采集温度信息并向单片机发送信号，单片机能够直接对接收的信号进行处理并控制其他模块执行对应的工作，相较于现有的台面温度表超温报警系统来说，响应所需要的时间更短，在发生超温意外的情况下，能够更快地对状况进行处理，对电器元件进行保护；
28.(2)本发明设有模拟输出模块，模拟输出模块能够将温度监测的数据结果转化为电压或者电流信号输出至外部记录仪，能够方便对温度信息进行存储和记录，进而给后期对仪表工作状态的数据回溯和发动机试验排故工作带来方便；
29.(3)本发明设有人机交互模块，人机交互模块与单片机相连接，能够对温度数据进行显示，并且，工作人员能够通过人机交互模块对系统的数据配置进行更改或者录入，从而方便工作人员进行人机交互；
30.(4)本发明可以设置两个报警值，分别对应启动态和稳态超温保护值，仪表增设状态信号接收端，直接接收运行状态信号后根据当前运行状态选择相应的超温保护值。只需
要一台新型超温保护仪表就可以实现启动态和稳态的超问保护控制，减少了仪表数量和布线规模，也节省了维护及计量的工作量。
31.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1示出本发明实施例中一种多功能超温保护系统的系统图；
34.图2示出本发明实施例中一种多功能超温保护系统的具体组成示意图；
35.图3示出本发明实施例中一种多功能超温保护方法的流程图。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.如图1所示，本发明提出一种多功能超温保护系统，所述保护系统包括单片机，所述单片机用于对温度信号进行处理并产生温度的测量结果，相较于现有的台面温度表超温报警系统来说，响应所需要的时间更短，在发生超温意外的情况下，能够更快地对状况进行处理，对电器元件进行保护；所述单片机上连接有温度传感模块，所述温度传感模块用于采集温度信息并向单片机发送信号；所述单片机上还连接有通信电路模块，所述通信电路模块用于与外部系统进行数字通信，向上位机传输测量结果，接收上位机的指令并将指令返回至单片机；所述单片机上还连接有模拟输出模块，所述模拟输出模块用于将测量结果转化为电压或者电流信号输出至外部记录仪，能够方便对温度信息进行存储和记录，进而给后期对仪表工作状态的数据回溯和发动机试验排故工作带来方便；电源用于为保护系统中的各模块供电；所述保护系统还包括电源，所述电源用于为保护系统供电。结合图2，温度传感模块包括冷端信号单元和温度传感器信号单元，冷端信号单元用于发送冷端温度信号，温度传感器信号单元用于发送热端温度信号，温度传感模块包括热电偶，热电偶的一端用于采集台面温度，另一端则作为温度的参考端，当热电偶的两端温度不一致或者温度差达到一定值时，就会产生热电势，并释放信号。
38.保护系统还包括相互连接的信号调理单元和a/d转换模块，其中，信号调理单元与温度传感模块相连接，a/d转换模块与单片机相连接；信号调理单元用于完成温度传感模块与a/d转换模块的接口工作，a/d转换模块用于将温度传感模块发出的信号转化为数字信号并传输至单片机进行处理；保护系统还包括基准电压模块，基准电压模块与a/d转换模块相连接，基准电压模块用于向a/d转换模块提供参考电压；保护系统还包括人机交互模块，人
机交互模块与单片机相连接，人机交互模块用于数据的显示和配置的录入，人机交互模块中设有报警单元，所述报警单元用于设置报警值，所述报警值包括启动态超温保护值和稳态超温保护值，仪表增设状态信号接收端，直接接收运行状态信号后根据当前运行状态选择相应的超温保护值，只需要一台新型超温保护仪表就可以实现启动态和稳态的超问保护控制，减少了仪表数量和布线规模，也节省了维护及计量的工作量；通过人机交互模块能够对温度数据进行显示，并且，工作人员能够通过人机交互模块对系统的数据配置进行更改或者录入，从而方便工作人员进行人机交互。保护系统还包括报警输出模块，报警输出模块与单片机相连接，报警输出模块用于根据单片机处理的信号输出触电信号至后级装置，控制系统执行保护动作。
39.如图3所示，本发明还提出一种多功能超温保护方法，方法包括：温度传感模块采集温度信息并将信息信号发送至单片机，温度传感模块采集温度信息并将信息信号发送至单片机包括：温度传感模块采集到温度信息后，通过信号调理模块将信号发送至a/d转换模块，a/d转换模块将信号转化为数字信号并传输至单片机；单片机对信号进行处理并产生温度的测量结果；单片机控制通信电路模块与外部系统进行数字通信，通信电路模块向上位机传输测量结果，接收上位机的指令并将指令返回至单片机；单片机控制模拟输出模块将测量结果转化为电压或者电流信号并输出至外部记录仪进行储存。
40.方法还包括单片机根据通信电路模块返回的指令控制报警输出模块输出触点信号给后级装置执行保护动作；方法还包括，通过人机交互模块设置两个报警值，分别为启动态超温保护值和稳态超温保护值，基准电压模块根据当前运行状态发送对应状态的基准电压至a/d转换单元进行对比，启动态超温保护值和稳态超温保护值通过人机交互模块手动切换；方法还包括，单片机对信号进行处理后通过人机交互模块将信息进行显示。
41.结合图2，冷端信号单元和温度传感器信号单元将冷端和热端信号分别发送给对应的信号调理单元，信号调理单元将传感器信号与仪表的a/d转换模块接口进行连接，再将传感器信号传递给a/d转换模块，a/d转换模块将信号转化为数字信号并传输至单片机，在a/d转换模块工作期间，基准电压模块根据当前运行状态发送对应状态的基准电压至a/d转换单元进行对比，确保提供精确的参考电压，从而确保了仪表的测量精度。
42.与此同时，人机交互模块通过外部输入工具负责仪表数据显示及仪表配置录入单片机，本实施例中，外部输入工具具体为键盘和显示器，键盘将仪表数据输入至单片机内，而显示器则会显示单片机传输出的数据，便于工作人员实时了解温度情况；并且，通过人机交互模块设置两个报警值，分别为启动态超温保护值和稳态超温保护值，人机交互模块直接接收单片机运行状态信号后根据当前运行状态选择相应的超温保护值，可以实现启动态和稳态的超温保护控制，减少了仪表数量和布线规模，也节省了维护及计量的工作量，通信电路模块通过数字信号将外部系统内的信息传递给单片机，使单片机接收上位机的指令，而单片机也会使用数字信号将测量结果传输给通信电路。其中，启动态指的是发动机从冷机启动开始的一段短暂状态，稳态指的是热机的正常工作状态，两种状态所需要的超温保护值是不相同的；单片机运行状态信号指的是接收控制台发来的人工切换信号或其他电控装置的切换信号，这个信号就是简单的触点信号，保护仪通过监测触电信号的“通”、“断”状态来判断发动机处于哪种运行状态，从而选择对应的保护温度值。
43.单片机根据通信电路模块返回的指令控制报警输出模块输出触点信号给后级装
置执行保护动作，单片机还可以将温度的测量结果转化为电压或者电流信号输出至外部记录仪实现模拟输出。其中，后级装置指的是车台控制系统中的plc控制系统或者继电器控制系统，当前主要是指plc系统。超温保护系统的流程如下：发动机发生超温
→
传感器输出幅值增大
→
超温保护仪输出报警信号
→
plc得到报警信号后驱动油路电磁阀实现断油
→
发动机停车。
44.本领域的普通技术人员应当理解：尽管参考前述实施例对本发明进行的详细说明，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。