专利名称：旋转机械安全监视装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力、能源、化工行业、汽轮机及其它旋转机械的
安全监视设备。主要应用于旋转机械的重要运行参数监视、报警，例如振 动，轴向位移，胀差，转速，汽缸膨胀、偏心等参数。
背景技术：
我国国内大、中型机组使用的旋转机械安全监视系统多为国外进口产 品，该类产f口价格贵，订货周期长，维护、维修困难。小型机组使用的旋转 机械安全监视系统多为国内厂商生产，该类产品多年来基本未进行改进设 计，元件多为分离元件，某些参数调整还是电位器，设定极不方便，相比进 口产品，功能不完善、稳定性不高。
发明内容
本实用新型的目的在于推进国内设计、生产旋转机械安全监视装置的整 体技术水平，提供一种功能齐全、适用性强、稳定可靠的旋转机械安全监视 装置。
本实用新型的目的是通过下述技术解决方案实现包括铝制机箱及盒件 式结构，即釆用前后插件、总线式结构，硬件设备封装在模件盒内，以高性 能CPU和现场可编程门阵列FPGA为核心，配套液晶模块及LED作为人机接口 ，
釆用主板加功能子板的系统结构，由功能子板完成不同输入信号的预处理， 各模块通过系统总线组成RS485网络，各种输入信号经不同的功能子板送至主 板的数据处理单元，数据处理单元的数模转换器和模数转换器与CPU釆用SPI 总线通讯，所有I/0与CPU全部釆用光电隔离，确保系统的可靠性，系统功能 软件固化在芯片内，自动实现数据的釆集、故障判断和信号处理、传输。所述CPU为高性能、低功耗微处理器，具有先进的RISC结构，处理速度 快，具有非易失性的程序和数据存储器，具有双路RS232接口，为模件通讯提 供了方便，CPU的1/0端口经光电隔离后与数据综合处理单元进行数据交换。
所述机箱是标准的19英寸4U铝制机箱，机箱内部装有连接电源模块和各 监视模块的系统总线板，总线板是电源、通讯网络的载体，其余部件为标准 铝型材。
所述模件盒为六方封闭，通过通风散热组件散热，通过后方的插座与总 线板连接，通过侧板上的导向边，在机箱导向条的引导下，能准确的插入总 线板的插件内。
所述信号故障判断通过模拟量釆集来实现，当信号低于或高于标准值 时，判定输入信号故障；电源故障监视功能主要由电源监视芯片、光电隔离 器、电阻进行信号检测，检测后送至CPU进行信号采集。
所述液晶模块为主要显示窗口，以5位段码方式、光柱方式实时显示测量 值，以光柱方式指示报警值设定点。
所述功能软件在系统上电后进行参数初始化，然后允许主程序运行，先 进行数据釆集，再判断是否有模块故障或输入信号故障，再进行信号输出， 最后进行显示刷新。
本实用新型具有如下优点功能齐全，结合实际工程经验，整合吸收了 众多进口产品功能，除常规功能外，具有危险报警旁路、通道旁路、双通道
首先报警指示、报警值指示、缓冲输出等功能，所有参数都为数字化设定；
适用性强，多种报警方式可选择，多种模拟量输出方式可选择，全中文组态
软件，符合国人操作习惯；稳定可靠，14位A/D转换器、工业级元器件、合理 的软件算法是本实用新型稳定运行的保证。
图l是本实用新型的机箱外型图。
图2是本实用新型的监视模块结构图。
图3是本实用新型的液晶模块显示区域分布图。图4是本实用新型的系统框架图。 图5是本实用新型的程序流程图。
具体实施方式
参照图l，机箱包括由法兰l、前水平连接轨2、插件板导轨3、系统总线 板4、后水平连接轨5、可编码的插件板导轨6、侧板7、后连接型材8连接组 成。左右侧板7与前水平连接轨2、后水平连接轨5构成机箱骨架，法兰l用于 机箱的固定、安装，插件板导轨3和可编码的插件板导轨6分别于机箱前、后 插件的拔插导向，系统总线板4通过螺钉固定在后水平连接轨5上，系统总线 板4连接电源模块和各监视模块，是电源、网络通讯的载体。
参照图2，监视模件包括由前面板9、有机玻璃IO、标尺ll、液晶模块 12、通风散热组件13、监视主板14、功能子板15、侧板16、后板17构成。前 面板9、通风散热组件13、侧板16、后板17组成六方封闭的模件盒体，功能子 板15通过插件安装在主板14上，主板14安装在侧板16的导槽内，液晶模块12 通过螺钉安装在前面板9上。主板14后方的插座用于与图1中的系统总线板4连 接。模件盒六方封闭，通过通风散热组件13散热，通过侧板16上的导向边， 在机箱导向条的引导下，能准确的插入总线板4的插件内。
参照图3，液晶模块显示区域分为A通道5位段码方式测量值显示区18、 B
通道5位段码方式测量值显示区19、 B通道光柱方式测量值显示区20、 B通道报
警值设定点显示区21、 A通道光柱方式测量值显示区22、 A通道报警值设定点
显示区23。液晶模块配合透明胶片的单位及说明，实时显示两个通道的测量
值及报警值设定点。
参照图4，本实用新型的监视模块由CPU微处理器、电源单元、人机接
口、功能子板、数据综合处理等部分组成。釆用主板加功能子板的系统结 构，由功能子板完成不同输入信号的预处理，各模块通过系统总线组成RS485 网络。电源单元主要完成双路输入电源的无扰切换和带电拔插时电源冲击控 制，并集成了电源监视功能，通过专用的电源监视芯片对各等级的电源进行
取样并自动判断电源是否故障，输出信号经光电隔离后送至CPU进行处理。
模拟量输入信号在功能子板进行整形、滤波、放大后，进入到综合数据 处理单元的模数转换器，模数转换器将模拟量信号转换为数字信号，并经光
电隔离的SPI总线送至CPU进行处理；功能子板还包括了缓冲处理单元，输入 信号经缓冲后输出，用于其它测试仪器釆样分析。
综合数据处理单元的数模转换器接收SPI总线上的数字量信号，将数字量 信号转换为模拟量电压信号，通过外围电路将电压信号转换为各种量程的电 压或电流信号输出，包括1~5 VDC、 0 — 5 VDC、 0 — 10 VDC、 4 ~ 20 mA、 0~20mA;综合数据处理单元的开关量输出信号直接从CPU端口送出，经光电 隔离后驱动输出继电器，继电器接点以干接点方式对外输出。
转速输入接口直接接收外部磁阻式传感器信号，功能子板将输入的正弦 波信号转换为脉冲信号，并经光电隔离后送至综合数据处理单元的FPGA进行 等精度周期测速，FPGA通过数据总线与CPU交换数据；功能子板的转速传感器 故障诊断回路对外接的转速传感器施加恒定的直流电流，该电流在转速传感 器上形成一定的直流电压，该电压与转速信号的交流电压叠加，作为转速输 入信号，转速传感器故障诊断回路对其的直流分量、交流分量进行分离，分 离后分别送至综合数据处理单元的模数转换器，CPU釆集该模拟量信号判断转 速传感器是否故障。
人机接口单元的PRG 口可单独用手持编程器进行快速参数设定，也可以用 组态软件进行参数设定；液晶模块实时显示两个通道的测量值及报警值设定 点；LED指示模块输入信号是否正常、报警状态、旁路状态等信息。
仍参照图4，本实用新型单个机箱可配备8个监视模块，可扩展为4个机 箱，配备32个监视模块；通讯模块通过系统总线组成RS485网络，并釆用标准 MODBUS协议进行数据传输，DCS、组态软件、监视软件通过通讯模块访问各监 视模块。参照图5，系统上电后先进行系统初始化，包括端口初始化、定时器初始 化、串口初始化等，然后循环执行主程序通讯口通讯数据、参数设定处 理，判断监视模块是否为转速模块，转速模块进行转速及模拟量釆集；否
则，仅进行模拟量采集；釆集模拟量后，进行信号故障判断，若存在故障， 屏蔽指示灯显示及报警输出；否则，根据采集值进行逻辑判断、指示灯状态 指示输出、继电器输出、模拟量输出、最后进行液晶模块显示数据刷新。
权利要求1.一种旋转机械安全监视装置，包括铝制机箱及盒件式结构，其特征在于采用前后插件、总线式结构，硬件设备封装在模件盒内，以高性能CPU和现场可编程门阵列FPGA为核心，配套液晶模块及LED作为人机接口，采用主板加功能子板的系统结构，各模块通过系统总线组成RS485网络，各种输入信号经不同的功能子板送至主板的数据处理单元，数据处理单元的数模转换器和模数转换器与CPU采用SPI总线通讯，所有I/O与CPU全部采用光电隔离，系统功能软件固化在芯片内。
2. 如权利要求l所述的旋转机械安全监视装置，其特征在于功能子板 通过插件安装在主板上，主板安装在側板的导槽内。
3. 如权利要求l所述的旋转机械安全监视装置，其特征在于由前面 板、通风散热组件、側板、和后板连接组成的模件盒为六方封闭，通过后方 的插座与总线板连接。
4. 如权利要求1或3所述的旋转机械安全监视装置,其特征在于在前面板上通过螺钉安装有主要显示窗口的液晶模块。
专利摘要本实用新型提供了一种旋转机械安全监视装置。它包括铝制机箱及盒件式结构，即采用前后插件、总线式结构，硬件设备封装在模件盒内，以高性能CPU和现场可编程门阵列FPGA为核心，配套液晶模块及LED作为人机接口，各种输入信号经不同的功能子板送至主板的数据处理单元，数据处理单元的数模转换器和模数转换器与CPU采用SPI总线通讯，所有I/O与CPU全部采用光电隔离，确保系统的可靠性，系统功能软件固化在芯片内，自动实现数据的采集、故障判断和信号处理、传输。本实用新型具有功能齐全、适用性强、稳定可靠等优点。可用于旋转机械的重要运行参数监视、报警，例如振动、轴向位移、胀差、转速、汽缸膨胀、偏心等参数。
文档编号G05B19/048GK201142011SQ20072008151
公开日2008年10月29日 申请日期2007年10月13日 优先权日2007年10月13日
发明者林 唐, 左匀东, 彭明荣, 曾令显, 杰 李, 陆晓阳 申请人:德阳瑞能电力科技有限公司