一种基于DSP的多路检测装置及其检测方法与流程

本发明属于一种在线检测装置及其检测方法，具体涉及一种基于dsp的多路检测装置及其检测方法。

背景技术：

目前可用于多台旋转机械设备转速、振幅参数同步检测的测量设备大体分为两类，第一类采用的传感器多为涡流传感器、超声波传感器以及激光传感器等，多存在体积大、成本高等特点，适用于试验室状态下测量，不具备工业现场大规模应用条件；第二类采用价格低廉的测速线圈传感器的测量设备，其测量精度较低，所测结果可信度低，应用局限性很大。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种基于dsp的多路检测装置及其检测方法。

本发明的技术方案是：一种基于dsp的多路检测装置，包括接收20路被测信号并对其进行分组的信号通道切换控制模块和供电用供电模块，所述信号通道切换控制模块将分组信号同步传入与其相连的信号预处理模块，所述信号预处理模块与信号比较模块、ad采集模块相连，所述信号比较模块、ad采集模块与主控芯片，所述主控芯片通过通讯模块，接入can通讯网络，并连入到上位监控系统，所述主控芯片还与存储旋转机械设备运行参数的阈值的存储模块相连。

所述通讯模块为can通讯模块，所述接入can通讯网络的检测装置具有唯一的识别地址，装置的识别信息存储在存储模块中。

所述信号通道切换控制模块中包含主控芯片，主控芯片的26、25、24引脚分别按顺序与四片通道切换芯片的1、16、15引脚相连，主控芯片的11引脚输出标准的pwm方波，分别与四片通道切换芯片的11引脚相连，20路信号接口的1～20引脚与四片通道切换芯片的4、5、6、7、12引脚依次分别相连。四片通道切换芯片的8引脚分别为四路切换完成后的输出信号。

所述信号预处理模块包含四个相同的预处理电路，所述预处理电路中ⅰ号运放芯片的8、4引脚分别接+12v、-12v，ⅰ号运放芯片的2引脚与地之间依次串联入r1、c1、l1，经信号通道切换控制模块选择的in信号依次通过串联的l2、c2、r2进入运放芯片的3引脚，同时ⅰ号运放芯片的3引脚通过r3接地，ⅰ号运放芯片的1引脚为预处理后的信号输出引脚，ⅰ号运放芯片的1引脚通过电阻r4与2引脚相连，ⅰ号运放芯片的1引脚输出的信号out2进入信号比较模块，ⅰ号运放芯片的1引脚经电阻r5后输出的信号out1进入ad采集模块。

所述信号比较模块中包含四个相同的信号比较电路，信号预处理模块输出的信号out2经过电阻r6进入ⅱ号运放芯片的3引脚，ⅱ号运放芯片的8、4引脚分别接3.3v、地。ⅱ号运放芯片的1、2引脚相连经电阻r7进入比较芯片的3引脚，比较芯片的8、4引脚分别接3.3v、地，3.3v与串联的电阻r9、r10相连，与地连接，形成电阻分压，r10的另一端与比较芯片的2引脚相连，3.3v经电阻r8与比较芯片的1引脚相连，比较芯片的1引脚的输出为方波信号直接进入主控芯片进行转速的检测。

所述ad采集模块包括ad采集芯片，ad采集芯片的1引脚接-12v，48引脚接+12v，8～13引脚和34～41引脚分别和主控芯片的18、19、20、21、2、6、175、7、174、11、12、13、16、17引脚相连，ad采集芯片的输出信号采用并行输出，16～23引脚和26～33引脚分别和主控芯片的115、116、122、123、124、126～136引脚相连。

所述通讯模块包括ⅰ号隔离芯片、ⅱ号隔离芯片、can总线驱动器，ⅰ号隔离芯片的1引脚接3.3v，6引脚接+5v，5引脚与6引脚间靠电阻r12连接，4引脚接地，5引脚与can总线驱动器的1引脚相连，3引脚通过电阻r11与主控芯片的176引脚相连，ⅱ号隔离芯片的4引脚接地，1引脚接+5v，6引脚接3.3v，5引脚与6引脚间靠电阻r14连接，3引脚通过电阻r15与can总线驱动器的4引脚相连，5引脚与主控芯片的1引脚相连，所述can总线驱动器的2引脚接地，3引脚接+5v，8引脚通过电阻r13接地，6、7引脚分别接入can通讯网络的canl和canh。

所述存储模块包括存储芯片，存储芯片的1、2、3、4、7引脚接地，8引脚接3.3v，6引脚通过电阻r15接3.3v，5引脚通过电阻r16接3.3v，存储芯片的5脚接主控芯片的74脚，6脚接主控芯片的75脚。

上述的任意一种基于dsp的多路检测装置的检测方法，包括以下步骤：

(ⅰ)开始

(ⅱ)各模块初始化

装置启动后首先对主控芯片进行各个外设功能模块的初始化，并且读取本装置存储的地址和阈值信息；

(ⅲ)装置硬件信号通路自检

对装置的硬件信号通路进行检测，通过主控芯片输出固定频率的标准pwm方波，通过信号通道切换控制模块选通该pwm方波信号，将其送至四路检测通道；通过判定检测结果来检测装置硬件信号通路是否正常

(ⅳ)判断自检通过

判断装置硬件信号通路是否正常，正常则进入步骤(ⅴ)开始检测，如果不正常则进入步骤(ⅹⅰ)；

(ⅴ)判断是否快速转速测量

如果进行快速转速测量则进入步骤(ⅵ)，不进行快速转速测量则进入步骤(ⅶ)；

(ⅵ)只进行转速测量

快速转速测量即只进行转速参数的测量，不检测其它参数，通过读取ecap外设寄存器中的数值计算得出当前选通的4路信号的转速参数，然后切换通道，开启下一组4路信号，依次进行转速检测，直至5组信号转速全部测量完毕；

(ⅶ)判断是否达到指定转速

如果达到指定转速则进入步骤(ⅷ)，如果未达到指定转速则进入步骤(ⅴ)；

(ⅷ)转速振动幅值同时测量

首先对选通的4路信号进行振幅和转速的测量，然后测量剩余16路信号的转速；

(ⅸ)查询是否有通讯指令

如果有通讯指令则进入步骤(ⅹ)，如果没有通讯指令则进入步骤(ⅴ)切换至下一批次进行测量；

(ⅹ)中断子程序

执行中断子程序；

(ⅹⅰ)发送装置工作异常信息

(ⅹⅱ)结束。

所述中断子程序包括以下步骤：

(ⅹⅲ)开始

(ⅹⅳ)判断是否通讯时间超时

如果超出通讯响应时间则进入步骤(ⅹⅴ)，如果未超出通讯响应时间则进入步骤(ⅹⅵ)；

(ⅹⅴ)显示通讯异常

报警并显示通讯异常；

(ⅹⅵ)查询can邮箱接收到指令

查询本装置can邮箱是否接收到上位监控系统的指令，如果没有接收到则进入步骤(ⅱⅹ)，如果接收到新指令则进入步骤(ⅹⅶ)；

(ⅹⅶ)判断是否地址与本装置匹配

如果指令中的地址与本装置不匹配则进入步骤(ⅱⅹ)，如果指令中的地址与本装置匹配则进入步骤(ⅹⅷ)；

(ⅹⅷ)获取通讯数据并解析

(ⅹⅸ)根据指令执行相应操作并返回数据

(ⅱⅹ)结束。

本发明性价比高，可实现对20台旋转机械设备转速和振幅的同步检测；能够实现硬件信号通路的自检，及时发现使用过程中装置自身故障；

能够存储其在通讯网络中的识别地址，并可实现在线修改、查询装置识别地址，提高了装置的通用性和互换性；能够存储旋转机械设备运行参数的阈值，并在其运行状态参数超出阈值范围时，保存现场数据供后续旋转机械设备运行状态分析。

附图说明

图1是本发明中检测装置的电路结构示意图；

图2是本发明中信号通道切换控制模块的电路示意图；

图3是本发明中信号预处理模块的电路示意图；

图4是本发明中信号比较模块的电路示意图；

图5是本发明中ad采集模块的电路示意图；

图6是本发明中通讯模块的电路示意图；

图7是本发明中存储模块的电路示意图；

图8是本发明中wra2412s的供电模块电路示意图；

图9是本发明中k7805的供电模块电路示意图；

图10是本发明中tps767d301的供电模块电路示意图；

图11是本发明中检测方法的方法流程图；

图12是本发明中检测方法内中断子程序的方法流程图；

其中：

1信号通道切换控制模块2信号预处理模块

3信号比较模块4ad采集模块

5主控芯片6通讯模块

7存储模块8供电模块

9通道切换芯片1020路信号接口

11ⅰ号运放芯片12ⅱ号运放芯片

13比较芯片14ad采集芯片

15ⅰ号隔离芯片16ⅱ号隔离芯片

17can总线驱动器18存储芯片

19wra2412s芯片20k7805芯片

21tps767d301芯片。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1所示，一种基于dsp的多路检测装置，包括接收20路被测信号并对其进行分组的信号通道切换控制模块1和供电用供电模块8，所述信号通道切换控制模块1将分组信号同步传入与其相连的信号预处理模块2，所述信号预处理模块2与信号比较模块3、ad采集模块4相连，所述信号比较模块3、ad采集模块4与主控芯片5，所述主控芯片5通过通讯模块6，接入can通讯网络，并连入到上位监控系统，所述主控芯片5还与存储旋转机械设备运行参数的阈值的存储模块7相连。

所述通讯模块6为can通讯模块，所述接入can通讯网络的检测装置具有唯一的识别地址，装置的识别信息存储在存储模块7中。

如图2所示，所述信号通道切换控制模块1中包含主控芯片5，主控芯片5的26、25、24引脚分别按顺序与四片通道切换芯片9的1、16、15引脚相连，主控芯片5的11引脚输出标准的pwm方波，分别与四片通道切换芯片9的11引脚相连，20路信号接口10的1～20引脚与四片通道切换芯片9的4、5、6、7、12引脚依次分别相连。四片通道切换芯片9的8引脚分别为四路切换完成后的输出信号。

所述信号通道切换控制模块1，负责在主控芯片的控制下实现被测信号和标准信号间的切换以及对20路被测信号的切换。

主控芯片5选通信号与通道切换芯片选择信号通道的对应关系如表1所示：

表1通道切换芯片与信号通道对应表

如图3所示，所述信号预处理模块2包含四个相同的预处理电路，所述预处理电路中ⅰ号运放芯片11的8、4引脚分别接+12v、-12v，ⅰ号运放芯片11的2引脚与地之间依次串联入r1、c1、l1，经信号通道切换控制模块选择的in信号依次通过串联的l2、c2、r2进入运放芯片的3引脚，同时ⅰ号运放芯片11的3引脚通过r3接地，ⅰ号运放芯片11的1引脚为预处理后的信号输出引脚，ⅰ号运放芯片11的1引脚通过电阻r4与2引脚相连，ⅰ号运放芯片11的1引脚输出的信号out2进入信号比较模块3，ⅰ号运放芯片11的1引脚经电阻r5后输出的信号out1进入ad采集模块4。

如图4所示，所述信号比较模块3中包含四个相同的信号比较电路，信号预处理模块2输出的信号out2经过电阻r6进入ⅱ号运放芯片12的3引脚，ⅱ号运放芯片12的8、4引脚分别接3.3v、地。ⅱ号运放芯片12的1、2引脚相连经电阻r7进入比较芯片13的3引脚，比较芯片13的8、4引脚分别接3.3v、地，3.3v与串联的电阻r9、r10相连，与地连接，形成电阻分压，r10的另一端与比较芯片13的2引脚相连，3.3v经电阻r8与比较芯片的1引脚相连，比较芯片13的1引脚的输出为方波信号直接进入主控芯片5进行转速的检测。

信号比较模块电路，主要负责完成正弦波信号转换成同频率的方波信号，以满足主控芯片5对信号的检测。

如图5所示，所述ad采集模块4包括ad采集芯片14，ad采集芯片14的1引脚接-12v，48引脚接+12v，8～13引脚和34～41引脚分别和主控芯片5的18、19、20、21、2、6、175、7、174、11、12、13、16、17引脚相连，ad采集芯片14的输出信号采用并行输出，16～23引脚和26～33引脚分别和主控芯片的115、116、122、123、124、126～136引脚相连。

ad采集模块电路，主要负责将模拟信号转换成数字信号。

如图6所示，所述通讯模块6包括ⅰ号隔离芯片15、ⅱ号隔离芯片16、can总线驱动器17，ⅰ号隔离芯片15的1引脚接3.3v，6引脚接+5v，5引脚与6引脚间靠电阻r12连接，4引脚接地，5引脚与can总线驱动器17的1引脚相连，3引脚通过电阻r11与主控芯片15的176引脚相连，ⅱ号隔离芯片16的4引脚接地，1引脚接+5v，6引脚接3.3v，5引脚与6引脚间靠电阻r14连接，3引脚通过电阻r15与can总线驱动器17的4引脚相连，5引脚与主控芯片5的1引脚相连，所述can总线驱动器17的2引脚接地，3引脚接+5v，8引脚通过电阻r13接地，6、7引脚分别接入can通讯网络的canl和canh。

通讯模块电路，主要负责完成指令的接收与数据的传输。

如图7所示，所述存储模块7包括存储芯片18，存储芯片18的1、2、3、4、7引脚接地，8引脚接3.3v，6引脚通过电阻r15接3.3v，5引脚通过电阻r16接3.3v，存储芯片18的5脚接主控芯片5的74脚，6脚接主控芯片5的75脚。

存储模块电路，主要是完成装置地址、阈值及非正常运行状态测量参数的存储。

如图8～10所示，所述供电模块8包括wra2412s芯片19、k7805芯片20、tps767d301芯片21，wra2412s芯片19的1引脚接地，2引脚接+24v，1、2引脚通过电容c3相连，6引脚输出+12v，8引脚输出-12v，7引脚接地，6、7引脚通过电容c4相连，7、8引脚通过电容c5相连；k7805芯片20的1引脚接+24v，2引脚接地，3引脚输出+5v，1、2引脚通过电容c6相连，2、3引脚通过电容c7相连；tps767d301芯片21的5、6、11、12引脚接+5v，3、9引脚接地，17、18引脚输出3.3v，23、24引脚输出1.9v。

如图11所示，上述的任意一种基于dsp的多路检测装置的检测方法，包括以下步骤：

(ⅰ)开始s1

(ⅱ)各模块初始化s2

装置启动后首先对主控芯片5进行各个外设功能模块的初始化，并且读取本装置存储的地址和阈值信息；

(ⅲ)装置硬件信号通路自检s3

对装置的硬件信号通路进行检测，通过主控芯片5输出固定频率的标准pwm方波，通过信号通道切换控制模块1选通该pwm方波信号，将其送至四路检测通道；通过判定检测结果来检测装置硬件信号通路是否正常

(ⅳ)判断自检通过s4

判断装置硬件信号通路是否正常，正常则进入步骤(ⅴ)开始检测，如果不正常则进入步骤(ⅹⅰ)；

(ⅴ)判断是否快速转速测量s5

如果进行快速转速测量则进入步骤(ⅵ)，不进行快速转速测量则进入步骤(ⅶ)；

(ⅵ)只进行转速测量s6

快速转速测量即只进行转速参数的测量，不检测其它参数，通过读取ecap外设寄存器中的数值计算得出当前选通的4路信号的转速参数，然后切换通道，开启下一组4路信号，依次进行转速检测，直至5组信号转速全部测量完毕；

(ⅶ)判断是否达到指定转速s7

如果达到指定转速则进入步骤(ⅷ)，如果未达到指定转速则进入步骤(ⅴ)；

(ⅷ)转速振动幅值同时测量s8

首先对选通的4路信号进行振幅和转速的测量，然后测量剩余16路信号的转速；

(ⅸ)查询是否有通讯指令s9

如果有通讯指令则进入步骤(ⅹ)，如果没有通讯指令则进入步骤(ⅴ)切换至下一批次进行测量；

(ⅹ)中断子程序s10

执行中断子程序；

(ⅹⅰ)发送装置工作异常信息s11

(ⅹⅱ)结束s12。

如图12所示，所述中断子程序包括以下步骤：

(ⅹⅲ)开始s13

(ⅹⅳ)判断是否通讯时间超时s14

如果超出通讯响应时间则进入步骤(ⅹⅴ)，如果未超出通讯响应时间则进入步骤(ⅹⅵ)；

(ⅹⅴ)显示通讯异常s15

报警并显示通讯异常；

(ⅹⅵ)查询can邮箱接收到指令s16

查询本装置can邮箱是否接收到上位监控系统的指令，如果没有接收到则进入步骤(ⅱⅹ)，如果接收到新指令则进入步骤(ⅹⅶ)；

(ⅹⅶ)判断是否地址与本装置匹配s17

如果指令中的地址与本装置不匹配则进入步骤(ⅱⅹ)，如果指令中的地址与本装置匹配则进入步骤(ⅹⅷ)；

(ⅹⅷ)获取通讯数据并解析s18

(ⅹⅸ)根据指令执行相应操作并返回数据s19

(ⅱⅹ)结束s20。

本发明性价比高，可实现对20台旋转机械设备转速和振幅的同步检测；能够实现硬件信号通路的自检，及时发现使用过程中装置自身故障；

能够存储其在通讯网络中的识别地址，并可实现在线修改、查询装置识别地址，提高了装置的通用性和互换性；能够存储旋转机械设备运行参数的阈值，并在其运行状态参数超出阈值范围时，保存现场数据供后续旋转机械设备运行状态分析。