应用于多电机监控的有线与无线监控系统的制作方法

本实用新型涉及工业控制自动化领域，具体是一种应用于多电机监控的有线与无线监控系统。

背景技术：

电机作为一种拖动动力设备，在机床加工、运输、电力等领域有着广泛的应用。为了保障电机系统的正常运行，需要通过检测控制装置对它进行监控。现有的电机监控系统，电机的通讯方式或是采用有线方式，或是采用无线方式。当采用有线方式时，电机监控系统包括多台电机、通讯线和工业控制计算机，工业控制计算机与多台电机之间分别通过通讯线进行连接，通讯采用modbus总线方式。当采用无线方式时，电机监控系统包括多台电机、无线收发器和工业控制计算机，工业控制计算机与多台电机之间通过无线的方式进行通讯连接。现有的这此电机监控系统，均只有单一的模式，灵活性较差，且工作可靠性较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种应用于多电机监控的有线与无线监控系统，用户可根据需要自主选择电机的通讯方式，灵活性较好，且工作可靠性较高。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

应用于多电机监控的有线与无线监控系统，包括多台电机，工业控制计算机，第一无线收发器，第二无线收发器，以及用于切换无线或有线通讯方式的切换装置，所述工业控制计算机通过通讯线与所述切换装置相连接，所述切换装置通过通讯线分别与所述多台电机的485通讯端口相连接，所述第一无线收发器通过通讯线与所述切换装置相连接，所述第二无线收发器有多个，分别通过通讯线对应与各台所述电机的485通讯端口相连接。

所述切换装置包括电源模块、ARM芯片、第一SD卡、第二SD卡、开关阵列和手动切换开关，由所述电源模块为整个切换装置提供工作电源，所述工业控制计算机和所述第一无线收发器分别通过通讯线与所述开关阵列相连接，所述开关阵列与所述ARM芯片相连接，所述第一SD卡和所述第二SD卡的输入端分别连接于所述开关阵列的相应输出端，所述第一SD卡和所述第二SD卡的输出端分别连接至所述ARM芯片的相应输入端，所述手动切换开关的输出端连接于所述ARM芯片的控制输入端，所述ARM芯片的信号输出端通过通讯线对应与各台所述电机的485通讯端口相连接。

所述切换装置还包括报警模块，报警模块用于在有线或无线通讯故障时发出声光报警信号。

所述开关阵列包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述第一开关的第一端分别连接至所述工业控制计算机的正极信号端和所述第一SD卡的正极信号端；所述第二开关的第一端分别连接至所述第一无线收发器的正极信号端和所述第二SD卡的正极信号端；所述第三开关的第一端分别连接至所述工业控制计算机的负极信号端和所述第一SD卡的负极信号端；所述第四开关的第一端分别连接至所述第一无线收发器的负极信号端和所述第二SD卡的负极信号端；所述第一开关和所述第二开关的第二端共同连接至所述ARM芯片的正极信号端，所述第三开关和所述第四开关的第二端共同连接至所述ARM芯片的负极信号端。

采用上述方案后，本实用新型的监控系统，可通过切换装置切换有线、无线通道，用户可自主选择以有线还是无线的方式来进行电机远程监控，灵活性较好，而且两种通讯方式可避免其中一种出现故障而导致通讯中断的情况，工作可靠性较高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中切换装置的结构示意图；

图3为图2中开关阵列的结构示意图；

图4为本实用新型中报警模块的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型的应用于多电机监控的有线与无线监控系统，如图1所示，包括多台电机1，工业控制计算机2，第一无线收发器3，第二无线收发器4，以及用于切换无线或有线通讯方式的切换装置5。其中，多台电机1位于车间中的机器上，工业控制计算机2和切换装置5既可以位于控制室，也可以位于工控现场。通讯采用modbus总线方式，分为有线和无线两种方式。有线方式的通讯线采用带屏蔽的双绞线，无线方式采用第一无线收发器3和第二无线收发器4实现485信号向无线信号的转换。切换装置5用于手动选择有线或无线通讯方式。

具体地，所述工业控制计算机2的通讯接口通过通讯线与所述切换装置相连接，所述切换装置5通过通讯线分别与所述多台电机1的485通讯端口相连接，所述第一无线收发器3通过通讯线与所述切换装置5相连接，所述第二无线收发器4有多个，分别通过通讯线对应与各台所述电机1的485通讯端口相连接。

如图2所示，所述切换装置5包括电源模块、ARM芯片、第一SD卡、第二SD卡、开关阵列和手动切换开关SB。由所述电源模块为整个切换装置5提供3.3V和24V直流电源，其中3.3V电源是为ARM芯片供电的，而24V电源是为第一无线收发器3和下述报警装置供电的。

所述工业控制计算机2和所述第一无线收发器3分别通过通讯线与所述开关阵列相连接，所述开关阵列与所述ARM芯片相连接，所述第一SD卡和所述第二SD卡的输入端分别连接于所述开关阵列的相应输出端，所述第一SD卡和所述第二SD卡的输出端分别连接至所述ARM芯片的相应输入端，所述手动切换开关SB的输出端连接于所述ARM芯片的控制输入端，所述ARM芯片的信号输出端通过通讯线对应与各台所述电机1的485通讯端口相连接。

所述ARM芯片采用公知常用的ARM芯片，其型号为STM32。所述ARM芯片是切换装置5的中枢，负责接收用户的切换指令、向所述开关阵列发出指令、接收所述开关阵列的信号、接收所述第一和第二SD卡的信号、对所述第一和第二SD卡的信号进行排序、将排序后的信号发送给计算机等功能。第一SD卡和第二SD卡用于缓存切换导致的未接收信号，并将其传到ARM芯片中。本实用新型中使用到的均是ARM芯片的常规功能，信号在ARM芯片中并没有解码和编码，只是原封不动地传送给计算机，只不过配合外部的硬件将信号的排序调整了一下。

本实用新型中，所述切换装置还可包括报警模块，报警模块用于在有线或无线通讯故障时发出声光报警信号。当通讯异常时，工业控制计算机2发出报警指令给ARM芯片，ARM芯片接收到以后就通过输出引脚将报警指令发送给报警模块，报警模块如图4所示，当ARM引脚输出为低电平，则三极管Q1和三极管Q2都不导通，喇叭B1和发光二极管LED1都处于休息状态。当ARM引脚输出为高，三极管Q1和三极管Q2导通，喇叭B1和发光二极管LED1通电，完成声光报警操作。VCC是供电电源，因为喇叭B1为感性元件，在断电后仍有电流，所以加入续流二极管D1。

如图3所示，所述开关阵列包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4；第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4的断开和闭合状态由ARM芯片的引脚发出信号控制。第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4都是接到ARM芯片上，有线485接到第一SD卡上，无线485接到第二SD卡上。具体地：所述第一开关S1的第一端分别连接至所述工业控制计算机2的正极信号端(有线485+)和所述第一SD卡的正极信号端(SD1485+)；所述第二开关S2的第一端分别连接至所述第一无线收发器3的正极信号端(无线485+)和所述第二SD卡的正极信号端(SD2485+)；所述第三开关S3的第一端分别连接至所述工业控制计算机2的负极信号端(有线485－)和所述第一SD卡的负极信号端(SD1485－)；所述第四开关S4的第一端分别连接至所述第一无线收发器3的负极信号端(无线485－)和所述第二SD卡的负极信号端(SD2485－)；所述第一开关S1和所述第二开关S2的第二端共同连接至所述ARM芯片的正极信号端(ARM485+)，所述第三开关和所述第四开关的第二端共同连接至所述ARM芯片的负极信号端(ARM485－)。

本实用新型中，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4选择带隔离和防抖的电子开关，有利于避免有线、无线信号之间的相互干扰。

本实用新型工作时，用户在切换装置5中选择有线或无线通讯方式，然后在工业控制计算机2上输入通讯信号。倘若以有线方式输入，则第一无线收发器3没有信号发出，握手成功的电机1响应此信号，并通过modbus接口输出响应信号。该响应信号同时以有线和无线方式发出，由于切换装置5切断了无线通道，故只能通过有线方式进行通讯。同理，如果以无线方式通讯，则有线端被切断，最终信号通过第一无线收发器3和第二无线收发器4完成传输。

根据上一段的描述，电机1发过来的信号既有有线信号，也有无线信号，此刻需要进行信号通道的选择，切换装置5就是完成这一功能的。手动切换开关SB是用户选择有线或无线的开关，由用户按下。第一无线收发器3和第二无线收发器4是收发无线信号的装置，实现无线信号和485信号的互相转换。

本实用新型中，切换装置5的运行原理如下：

当系统处于无线通讯，且用户操作手动切换开关SB将其选择为“有线”时，ARM芯片接收到手动切换开关SB的切换信号，向开关阵列中的第一－第四开关S1-S4发出信号，控制第一开关S1和第三开关S3闭合，其他开关断开。这样就保证了有线485信号传到ARM芯片中，而无线485信号传到第二SD卡中，可以防止切换后无线通讯信号的丢失(切换的过程可能长达几十毫秒到几百毫秒，期间会丢失一些来不及反馈的无线信号)。第二SD卡的存储时间预先由ARM芯片设置好，信号的接收时间超过该存储时间时，会将原信号覆盖掉。ARM芯片发出切换信号的一瞬间，开始查询第二SD卡的内容，第二SD卡将切换过程中丢失的信号传送至ARM芯片中。同时ARM芯片也在接收有线485的信号，因此在ARM芯片中需要对信号进行排序，通常将第二SD卡中的信号排在前面，线路信号排在后面，依次通过485总线发送给工业控制计算机2，保证了信号的不丢失。由于工业控制为缓变通讯，对实时性要求不高，数毫秒的延迟也能接受，但信号丢失和准确性必须保证，该切换装置5可以在这方面得以保证。