专利名称：一种机床效率监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种效率监控系统，尤其涉及ー种机床效率监控系统。
背景技术：
目前，市场上针对高档机床的效率监控系统种类繁多、结构复杂、成本昂贵。而对于低档机床却缺乏有效的效率监控，从而造成企业对每台机床的工作效率、创造的价值没有直观的认识，不利于企业对车间的直接管理。对于低档机床的效率监控系统，在很多情况下企业所关心的只是其加工零件所用的平均时间。因此，低档机床的效率监控系统可以简化其功能，方便管理人员更好的控制其生产成本
实用新型内容
本实用新型的目的是提供ー种机床效率监控系统，能够广泛用于各类机床，便于企业对车间的直接管理，且成本低廉。本实用新型采用下述技术方案一种机床效率监控系统，包括与机床三相电相连接的功率采集计算模块，用于通过采集到的电流和电压计算出机床有功功率瞬时值，并将功率信息以脉冲信号形式发送至控制模块；控制模块，用于接收功率采集计算模块发送的脉冲信号，并将接收到的脉冲信号进行分析处理，并将处理过的信息传送至上位机；上位机，用于接收控制模块发送的信息，并进行相关显不和控制。所述的功率采集计算模块包括电流采集単元、电压采集単元、电能计量芯片、光耦隔离单元和第一中央处理单元，电流采集単元的信号输出端连接电能计量芯片的电流信号输入端，电压采集単元的信号输出端连接电能计量芯片的电压信号输入端，计量芯片的信号输出端通过光耦隔离单元连接第一中央处理单元的信号输入端。所述的电流采集单元包括设置在机床三相电零线上的分流器和电流采集电路，分流器的接地端接地，分流器的第一输出端通过第一分压电路连接电能计量芯片的第一电流输入端，电能计量芯片的第一电流输入端还通过第一滤波电路接地；分流器的第二输出端通过第二分压电路连接电能计量芯片的第二电流输入端，电能计量芯片的第二电流输入端还通过第二滤波电路接地。所述的第一分压电路包括第一电阻，第一滤波电路包括第一电容；第二分压电路包括第ニ电阻，第二滤波电路包括第ニ电容。所述的电压采集単元包括由多个电阻串联而成的第三分压电路，第三分压电路的一端连接机床三相电火线，第三分压电路的另一端接地，第三分压电路中接地电阻的两端并联有第三电容，第三电容的一端连接电能计量芯片的第一电压输入端；电能计量芯片的第二电压输入端通过接地，电能计量芯片的第二电压输入端还通过第三电阻接地，机床三相电的零线接地。所述的功率采集计算模块还包括与第一中央处理单元连接的存储单元和时钟芯片。所述的第一中央处理单元还连接无线发送単元。所述的控制模块包括无线接收单元和第二中央处理单元，无线接收单元的信号输出端连接第二中央处理单元的信号输入端。所述的第二中央处理单元的信号输出端通过单电源电平转换芯片连接上位机。本实用新型通过电流采集单元和电压采集单元采集相关信息，并通过电能计量芯片计算出机床有功功率瞬时值，再将功率信息以脉冲信号形式发送至控制模块进行分析处理，能够广泛用于各类机床的效率监控，便于企业对车间的直接管理，提高生产效率，且成本低廉。
图I为本实用新型所述功率采集计算模块的原理框图；图2为本实用新型所述控制模块的原理框图；图3为本实用新型所述电流采集单元的电路图；图4为本实用新型所述电压采集单元的电路图。
具体实施方式
如图I至图4所示，本实用新型包括与机床三相电相连接的功率采集计算模块和控制模块。功率采集计算模块用于采集机床三相电上的电流和电压信号，并计算出机床有功功率瞬时值，再将功率信息以脉冲信号形式发送至控制模块；控制模块，用于接收功率采集计算模块发送的脉冲信号，并将接收到的脉冲信号进行分析处理，并将处理过的信息传送至上位机；上位机，由于接收控制模块发送的信息，并进行相关显示和控制。所述的功率采集计算模块包括电流采集単元、电压采集単元、电能计量芯片、光耦隔离单元、第一中央处理单元、存储单元、时钟芯片和无线发送単元。电流采集単元的信号输出端连接电能计量芯片的电流信号输入端，电压采集単元的信号输出端连接电能计量芯片的电压信号输入端，计量芯片的信号输出端通过光耦隔离单元连接第一中央处理单元的信号输入端，第一中央处理单元的信号输出端连接无线发射単元的信号输入端，第一中央处理单元还连接存储单元和时钟芯片。 在本实施例中，电能计量芯片采用AD7755电能计量芯片。电流采集単元包括设置在机床三相电零线上的分流器和电流采集电路，分流器的接地端接地，分流器的第一输出端连接第一电阻Rl的第一端，第一电阻Rl的第二端连接AD7755电能计量芯片的第一电流输入端V1N，第一电阻Rl的第二端还通过第一电容Cl接地；分流器的第二输出端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接AD7755电能计量芯片的第二电流输入端V1P，第二电阻R2的第二端还通过第二电容C2接地。电压采集単元包括第三分压电路，第三分压电路由第四电阻R4至第十五电阻R15串联组成，第三分压电路的一端连接机床三相电火线，第三分压电路的另一端接地，第三分压电路中接地电阻R15两端并联有第三电容C3，第三电容C3的一端连接AD7755电能计量芯片的第一电压输入端V2P ；AD7755电能计量芯片的第二电压输入端V2N通过第四电容C4接地，AD7755电能计量芯片的第二电压输入端V2N还通过第三电阻R3接地，机床三相电的零线接地。所述的控制模块包括无线接收单元和第二中央处理单元，无线接收单元的信号输出端连接第二中央处理单元的信号输入端，第二中央处理单元的信号输出端通过单电源电平转换芯片连接上位机。电源电平转换芯片起到数据转换的作用。本实用新型在工作时，分流器和电流采集电路将三相电大电流转化为供AD7755电能计量芯片使用的小电流，第三分压电路将三相电高电压转化为供AD7755电能计量芯片使用的低电压，AD7755电能计量芯片将电流和电压信号进行数字化，并利用芯片内的乘法器计算出机床有功功率瞬时值，并将此有功功率瞬时值以较高频率的脉冲信号从AD7755电能计量芯片CF管脚输出，此脉冲信号经光耦隔离单元处理后传送至功率采集计算模块的第一中央处理单元，功率采集计算模块的第一中央处理单元将脉冲信号和时间信号通过无线发射单元发送给控制模块。控制模块利用无线接收单元接收无线信号，控制模块的第二中央处理单元对无线信号进行分析处理，通过上位机显示机床带负载时间、空闲时间和其对应的日期时间。上位机也可以发送命令给指定机床以完成对指定机床的信息采集。·本实施例中，存储单元可采用FM24C256存贮器，第一和第二中央处理单元可采用STC89C52芯片，时钟芯片可采用PCF8563时钟芯片，单电源电平转换芯片可采用MAX232芯片，无线接收单元和无线发送単元可采用NRF24L01新型单片射频收发芯片，以上产品与AD7755电能计量芯片均为现有产品，在此不再赘述。
权利要求1.一种机床效率监控系统，其特征在于包括与机床三相电相连接的功率采集计算模块，用于通过采集到的电流和电压计算出机床有功功率瞬时值，并将功率信息以脉冲信号形式发送至控制模块；控制模块，用于接收功率采集计算模块发送的脉冲信号，并将接收到的脉冲信号进行分析处理，并将处理过的信息传送至上位机；上位机，用于接收控制模块发送的信息，并进行相关显示和控制。
2.根据权利要求I所述的机床效率监控系统，其特征在于所述的功率采集计算模块包括电流采集単元、电压采集単元、电能计量芯片、光耦隔离単元和第一中央处理单元，电流采集单元的信号输出端连接电能计量芯片的电流信号输入端，电压采集単元的信号输出端连接电能计量芯片的电压信号输入端，计量芯片的信号输出端通过光耦隔离单元连接第一中央处理单兀的信号输入端。
3.根据权利要求2所述的机床效率监控系统，其特征在于所述的电流采集单元包括设置在机床三相电零线上的分流器和电流采集电路，分流器的接地端接地，分流器的第一输出端通过第一分压电路连接电能计量芯片的第一电流输入端，电能计量芯片的第一电流输入端还通过第一滤波电路接地；分流器的第二输出端通过第二分压电路连接电能计量芯片的第二电流输入端，电能计量芯片的第二电流输入端还通过第二滤波电路接地。
4.根据权利要求3所述的机床效率监控系统，其特征在于所述的第一分压电路包括第一电阻，第一滤波电路包括第一电容；第二分压电路包括第ニ电阻，第二滤波电路包括第ニ电容。
5.根据权利要求2所述的机床效率监控系统，其特征在于所述的电压采集単元包括由多个电阻串联而成的第三分压电路，第三分压电路的一端连接机床三相电火线，第三分压电路的另一端接地，第三分压电路中接地电阻的两端并联有第三电容，第三电容的一端连接电能计量芯片的第一电压输入端；电能计量芯片的第二电压输入端通过接地，电能计量芯片的第二电压输入端还通过第三电阻接地，机床三相电的零线接地。
6.根据权利要求1、2或3所述的机床效率监控系统，其特征在于所述的功率采集计算模块还包括与第一中央处理单元连接的存储单元和时钟芯片。
7.根据权利要求5所述的机床效率监控系统，其特征在于所述的第一中央处理单元还连接无线发送単元。
8.根据权利要求6所述的机床效率监控系统，其特征在于所述的控制模块包括无线接收单元和第二中央处理单元，无线接收单元的信号输出端连接第二中央处理单元的信号输入端。
9.根据权利要求7所述的机床效率监控系统，其特征在于所述的第二中央处理单元的信号输出端通过单电源电平转换芯片连接上位机。
专利摘要本实用新型公开了一种机床效率监控系统，包括与机床三相电相连接的功率采集计算模块，用于通过采集到的电流和电压计算出机床有功功率瞬时值，并将功率信息以脉冲信号形式发送至控制模块；控制模块，用于接收功率采集计算模块发送的脉冲信号，并将接收到的脉冲信号进行分析处理，并将处理过的信息传送至上位机；上位机，用于接收控制模块发送的信息，并进行相关显示和控制。本实用新型通过电流采集单元和电压采集单元采集相关信息，并通过电能计量芯片计算出机床有功功率瞬时值，再将功率信息以脉冲信号形式发送至控制模块进行分析处理，能够广泛用于各类机床的效率监控，便于企业对车间的直接管理，提高生产效率，且成本低廉。
文档编号G05B19/406GK202533781SQ201220176030
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者刘建民, 张涛, 成丽芬, 王双喜, 苏智剑 申请人:三门峡中原量仪股份有限公司