CN100492232C - 嵌入式旋转机械运行监控保护装置与设置方法 - Google Patents

嵌入式旋转机械运行监控保护装置与设置方法 Download PDF

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CN100492232C CNB2007101328117A CN200710132811A CN100492232C CN 100492232 C CN100492232 C CN 100492232C CN B2007101328117 A CNB2007101328117 A CN B2007101328117A CN 200710132811 A CN200710132811 A CN 200710132811A CN 100492232 C CN100492232 C CN 100492232C
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Abstract

嵌入式旋转机械智能监控与保护装置的设置,采用采用嵌入式计算机结构,包括嵌入式管理模块和多个功能模块、显示器和触摸屏控制电路;每个功能模块对旋转机械的各通路传感器信号采集电路进行处理;嵌入式管理模块通过高速异步串口(UART)的总线接口电路连接功能模块进行数据传递和控制;嵌入式管理模块设有TCP/IP网络接口、RS232或RS485通讯电路接口;TCP/IP网络接口、RS232或RS485通讯电路接口连接上位机,接收上位机的组态和数据巡检和采集命令,嵌入式管理模块输出端连接显示器和触摸屏液晶彩屏控制电路。

Description

嵌入式旋转机械运行监控保护装置与设置方法 技术领域
本发明涉及嵌入式仪器和设置方法,尤其是旋转机械运行状况和智能监控保护的装 置与设置方法,属于机械运行状况的监测保护领域。
背景技术
许多大型旋转机械,主要包括汽轮机、水轮机、发电机、电动机、压缩机、涡轮机、 离心泵等,是石化、电力、冶金、煤炭、核能等行业中的关键设备。机械运行中经常由 于强度、结构、振动、控制的可靠性以及材料与工艺等原因引起设备运行故障甚至损坏 而造成严重损失。对旋转设备的监测和保护已成为安全生产和保障企业经济效益的关键 措施。因此大型旋转机械状态监测技术研究被列为国家重点攻关项目。
随着测试技术、信号处理技术、计算机技术的发展,机械设备的运行状态监测、诊 断技术的研究在发达国家己经做的非常深入。特别是九十年代以来,各种微处理器、可 对海量数据进行高速处理的专用芯片,以极高的性价比大量进入各种状态监测应用。
CN1801020嵌入式现场总线协议接口装置和实现方法,将仪表或设备与PROFBUS总 线连接,实现Profibus现场总线中DP从站的通讯功能。该接口模块一端通过双口 RAM、 或TTL电平的异步串行口,与8位或16位微处理器为智能控制器交换数据,可嵌入智能 仪表设备的电路。另一端是标准Profibus-DP从站接口,使设备或仪表作为Profibus-DP 从站接入总线与其他设备通讯。本发明用于高速、运动控制装置的Profibus接口,如变 频器、伺服定位控制器等,或用于变频器、电机启动保护装置、高低压电器、现场测量 设备及仪表等。
CN1545259分布系统的性能测量数据采集方法,包括以下处理步骤:第一步:主 从处理机初始化;第二步:主处理机开始采集性能数据并分别向各从处理机发送采集命 令;第三步:各从处理机采集性能数据并组包向主处理机发送;第四步:主处理机备份 本周期的所有采样数据,并将统一缓冲区清零,开始下一周期的测量计数;第五步:若
主处理机上的向后台上报定时器T3超时,则主处理机对T3周期内的所有采样数据进行
统计计算后发送到后台,再转到第二步,否则直接转到第二步。提高了嵌入式分布系统 的稳定性、数据传输的可靠性,降低了对其他业务模块的影响。
旋转机械的监测保护以传感器技术和动态测试技术为基础,以信号处理技术为手段 的常规技术发展阶段,它随着传感器技术,电子技术的发展,基本解决了振动、噪声、 力、温度、电、磁、光等多种信号的采集与处理。并已在工程中得到了应用。
典型的状态监测方式看,主要有下述几种:(1离线定期监测方式。测试人员定期到
现场用规定的单个传感器依次对各测点进行测试、记录,数据处理在专用计算机上或是 在便携式内置微处理器的仪器上完成。这是当前进口监测仪器普遍采用的方式。采用该
方式,测试系统简单,但是需要专人操作;由于是离线定期监测,不能实时处理故障。 (2在线检测、离线分析的监测方式。亦称主从机监测方式,在被监测设备上的安装多个传感器,由现场从机系统进行各测点的数据采集和处理,在主机系统上由专业人员进行 分析和判断。近年来在大型旋转机械上多采用的这种方式。相对第一种方式,该方式免 去了更换测点的麻烦,并能进行实时监测和报警。但是数据分析和判断不能实时处理, 而且分析和诊断需要专业人员承担。第2种监测方式的产品主要体现在:市场上已有的
监测产品多采用8位或者16位处理器或PLC,如中国专利200520072551. 5 旋转机械 在线监测保护装置提出了增加通道的PLC显示与控制装置,每路信号均设有独立的恒流 输出及实时信号输出TMD ,包括转速传感器、电涡流传感器、位移传感器、振动传感器, 并设有相应转速信号处理电路、轴向位移信号处理电路及相应A/D转换电路、振动信号 处理电路及相应A/D转换电路、行程信号处理龟路及相应A/D转换电路。转速传感器连 接转速信号处理电路,处理电路经计数电路连接PLC输入口,电涡流传感器的输出连接 轴向位移信号处理电路,轴向位移信号处理电路中包括一差分放大器,传感器信号连接 差分放大器的一输入端,差分放大电路的负输入端接可调分压电路,位移传感器连接行 程信号处理电路,并设有触摸屏显示控制器,触摸屏显示控制器与PLC微处理器的接口 相连接。因为处理器速度、性能、不支持操作系统等原因,监测装置的各个监测通道的 工作不能统一管理,分析和判断。虽然可以进行数据采集和RS485通信,但不具备远程 通信,数据管理的功能。不能支持在线故障分析系统。同样由于处理器性能低,不能支 持图形显示,导致易操作性能不够好。
旋转机械的自动在线监测方式不仅可在线监测旋转设备的工作状态,实时进行故障 预报,而且能由计算机根据预先存储的数据处理系统库,可进行在线数据分析和诊断。 并进行判断。中等文化程度的操作员即可掌握使用方法。该方式技术最先进,不需要专 门的测试人员,也不需要专业人员参与分析诊断。但是软硬件的研制工作量很大。但现 在急需功能以及可靠性,具有很强功能的监测保护系统。
发明内容
本发明目的是:提出一种用于机械运行状态检测的嵌入式旋转机械智能监控与保护
的装置及设置方法。可在线监测各种旋转机械设备的工作状态,实时进行故障警报与预 报,而且能为上位计算机提供各种实时监测数据,在装置上提出一种彩色液晶触摸显示 控制屏。操作者可以直接在现场查询浏览实时数据、曲线、系统参数。所有操作均有图
形向导,简单易用。本发明目的还在于:在嵌入式计算机的系统软件中设有装载器,用
于实现在线升级。并可以在现场对所有的功能模块02 - 012进行软件升级(包括软件
的更正)。本装置有丰富的网络通信接口,在系统软件中提供了网络接口驱动程序,支持 常用的工业网络协议。
本发明的技术解决方案是:
嵌入式旋转机械运行监控保护装置,由管理模块和功能模块组成。整个装置可以通
过RS232\RS485或者工业以太网与上位计算机连接通信。嵌入式管理模块和多个功能模 块通过高速异步串口 (UART)的总线接口电路连接,装置中的每个功能模块包括传感器 信号釆集电路和信号输出处理电路、A/D转换电路和微处理器构成,旋转机械各输入传感器信号连接每个功能模块的信号输入端;嵌入式管理模块通过连接功能模块进行数据 传递和控制;嵌入式管理模块设有TCP/IP网络接口、 RS232或RS485通讯电路接口与上 位计算机连接;在线采集监测对象的各个状态参数,进行数字化处理与分析,根据分丰斤 结果输出相应的电流信号和开关量信号。功能模块通过高速异步串行接口 (UART)与管
理模块进行通信,接受管理模块发出的命令,根据不同的命令做出响应:将采集的数据 传送给管理模块,或根据命令修改自身的工作参数、工作状态;管理模块周期性的将功 能模块上传的数据在显示屏上显示,或者根据操作者的控制在显示屏上显示实时、历史 曲线,传送各种数据给上位计算机或者功能模块。嵌入式管理模块输出端连接显示器和 触摸屏控制电路。 .
具体来说,整个发明装置分两部份,带触摸屏的嵌入式管理模块[oi]和多个功能丰莫
块[02]-[012](图1)。
嵌入式管理模块[01]是一台嵌入式管理电脑,完成对所有功能模块[02]-[012]的J空 制、管理、组态和数据巡检、采集。同时嵌入式管理模块[01]也接收上位机的组态和数 据巡检、采集命令。并提供TCP/IP网络接口,实现远程通信。内嵌彩色显示屏和触摸屏, 用于现场显示和人机对话。 •
功能模块[02]-[012]由两部份构成, 一部份为基本电路部份,功能模块[02]-[012] 的这一部份电路是相同的。另一部份为不同电路部份。基本电路部份包括嵌入式处理器 模块[ll]、现场编程接口[14]、母线板接口[19]、缓冲输出[17]、 RS-485通信及远禾呈 编程[18] 、 4一20mA电流输出[i6]等。不同电路部份包括双通道模拟量输入[12]、双通 道数字量输入[13]、报警及保护输出模块[15]等。不同的功能模块也具有不同的输出通 道电路。
嵌入式旋转机械智能监控与保护装置的设置方法:发明装置采用嵌入式计算机,包 括嵌入式管理模块和多个功能模块、显示器和触摸屏控制电路;嵌入式管理模块和多个 功能模块通过高速异步串口 (UART)的总线接口电路,每个功能模块对旋转机械的各通 路传感器信号采集电路进行处理;嵌入式管理模块通过高速异步串口 (UART)的总线接 口电路连接功能模块进行数据传递和控制;嵌入式管理模块设有TCP/IP网络接口、RS232 或RS485通讯电路接口;接收上位机的组态和数据巡检、采集命令,嵌入式管理模块输 出端连接显示器和触摸屏控制电路是液晶彩屏电路。所有模块均采用32位嵌入式工业处 理器作为智能处理的硬件平台。
整个发明装置的软件工作流程包括两部份-.
1. 嵌入式管理模块[01 ]软件工作流程;
2. 功能模块[02]-[012]软件工作流程。
管理模块工作流程是:模块注册:当系统配置有不同的功能模块采集不同类型数据 时,需对系统的配置进行注册;对于已注册的功能模块,通过通讯接口 Olll连续从该功 能模块读回测点参数,并将读回的参数存入相应的映射区;组态调试:对功能模块进行 组态的各相功能;这些功能包括整定报警值、报警延时、报警逻辑,以及进行仪表精度校正和调试;显示操作:完成功能模块的实时数据显示,实时、历史曲线显示以及操作 控制功能:通信:管理模块与上位机或服务器连网通信传送采集的测点参数以及进行远 程维护、远程软件升级等操作。上位机系统数据库存放专家经验的数据库或数据曲线, 旋转机械的传感器信号的相关关系规则,包括对在线监测系统的自身诊断。功能模块工 作流程:完成现场测点参数的采集,并根据组态预置的处理逻辑进行信号处理、运算、 逻辑判断、报警、电流输出等工作。可根据管理模块的指令上传各种监测数据。
发明装置的管理模块和功能模块两部分的软件均使用多任务实时操作系统。两部份 软件分别由多个独立的任务完成。各任务间的信息传递由信号量、消息和信箱来完成。 任务间的调度实行抢先机制,满足系统实时性要求。所有模块均采用占先式调度机制的 嵌入式实时操作系统,进行软硬件资源的管理与调度,保证整个装置监测功能的实时性。
本发明有益效果是,在线监测旋转设备的工作状态,实时进行故障预报,而且能由 计算机根据预先存储的专家系统库库中存放专家经验:旋转机械的传感器信号的综合与 相关状况的相关关系规则,包括对在线监测系统的自身诊断,在线进行数据分析和诊断。 该装置由计算机系统,根据预先存储在设备中的专家系统库,可就地或远程在线进行数 据处理和分析诊断。该装置能进行现场或远程升级,具有自诊断,自修复的功能。也可 根据用户的要求在线增加或修改系统功能。本发明以微电子技术为基础,人工智能技术 为手段的嵌入式计算机技术、网络技术的发展阶段。数字信号处理计算方法不断优化, 电子新材料的发明和采用,微电子制造工艺的进步等等,使得计算机处理器的集成度、 速度、抗干扰性能大幅度提高,电压、体积、功耗、价格不断降低。因此各种专用的微 处理器的应用为在工业现场直接应用计算机人工智能技术对设备监测和故障分析提供了 可能。采用彩色显示器和触摸屏也是本发明的一个重要特点。
附图说明
图l:本发明嵌入式监测与保护装置系统硬件框图; 图2:嵌入式管理模块框图
图3:管理模块S3C44B0嵌入式CPU模块 图4:管理模块触摸屏电路 图5:管理模块通讯接口 图6:功能模块框图
图7:功能模块LPC2114嵌入式CPU电路
图8:功能模块模拟量输入框图
图9:功能模块双通道4-20mA电流输出
图10:功能模块转速脉冲量输入
图lh功能模块缓冲输出电路
图12:功能模块报警及保护输出(逻辑输出)
图13:功能模块报警及保护输出(3取2)
图14:现场在线编程接口 (外部电路)图15:功能模块通讯及远程编程接口 图16:母线板原理图 图17:管理模块初始化流程 图18:管理模块注册任务流程 图19:管理模块组态调试任务流程 图20:管理模块映射区任务流程 图2i:功能模块初始化流程图 图22:管理模块通讯任务流程 图23:功能模块数据采集任务流程 图24:功能模块保存数据任务流程 图25:功能模块指令执行任务流程 具体实施方式
本发明设置方法的实施例:图中标记说明:图3说明了管理模块S3C44B0嵌入式CPU 模块012;其中:处理器0121,动态读写存储器SDRAM0122, FLASH固态盘0123,电源监 视0124, CPU模块插座引脚0125;图4管理模块触摸屏电路中:单稳态触发器126,触 摸屏连接器127,史密特触发器128;图5管理模块通讯接口中,通讯接口 RS-485 0112、 RS-232 0114,网卡0113'缓冲器0115;图7功能模块LPC2114嵌入式CPU电路中,嵌 入式处理器lll, A/D转换器112; 113-串行E卞R0M;[114]-电源监视;图9功能模块双 通道4-20M电流输出电路图中,光偶161、 162;史密特触发器165、 166;多路开关 168;图10功能模块转速脉冲量输入,其中:射级跟随器131、 132;低通滤波133、 136; 放大整流138、 139 ;射级跟随131、 132;整形电路134 ; D触发器135;低通滤波 137;图11功能模块缓冲输出电路中,缓冲器171、 172;图13功能模块报警及保护输 出(3取2)电路中:报警继电器151A、 151B、 152A、 152B、 152C、 151、 152 ;图14 现场在线编程接口的外部电路中,RS232驱动芯片141;图15功能模块通讯及远程编程 接口,其中:通信接口电路i81;光偶182、 183、 184;图16母线板电路图中,短路片 191。
采用两级嵌入式计算机构成主、从式系统(图1)。主模块即嵌入式管理模块ARM7通 过将存放于FLASH 0123中的操作系统与用户程序装入R屈0122中运行,实现与上位机 的通信和网络服务,同时也实现对下位机各功能模块02 - 012的控制、管理、组态、 数据釆集的功能见图6 。
两级嵌入式计算机主、从式系统与远程上位机连接可进一步构成三级计算机系统, 见图1和图3。上位机可以直接对下位机各功能模块02-012进行控制、管理、组态和数 据采集。连入用户的网络系统的上位机可以接收远程终端的信息与本装置进行信息交换。
本发明嵌入式计算机的系统软件中设计了装载器,辅助装置提供了外部在线编程 ISP (in-System Programming )接口电路14 ,因此系统可以实现在线升级功能。用 户或现场维护人员只要有一台具有RS-232串行接口的PC机,就可以很方便的在现场对所有的功能模块02 - 012进行软件升级。
本装置有丰富的网络通信接口,在系统软件中提供了网络接口驱动程序,支持常用
的工业网络协议。因此本装置提供以下功能:远程终端通过上位机与本装置联网,使用 远程在应用编程功能IAP (In-Application Programability),实现本装置软件在线 升级与更新功能。若上位计算机接入互联网中,则远程终端将升级软件传送到上位^L, 上位机管理软件通过上位机与嵌入式管理模块01的通信接口传送到嵌入式管理模块 01图25。嵌入式管理模块01通过RS485接口 0112与功能模块02 - 012的RS485 接口 18启动功能模块02 - 012的IAP功能,对功能模块02 - 012进行应用编程, 将升级软件写入各功能模块02 - 012 。
远程终端直接通过装置的管理模块联网,使用IAP功能实现本装置软件在线升级与 更新。远程终端可通过网络软件直接与装置的管理模块通信,实现远程升级和远程诊断 功能图26 。远程编程功能充分发挥了系统的网络优势,使系统软件的更新能在第一时 间下载到用户的装置中。方便了用户,降低了设备维护成本。
整个发明装置分两部份,带触摸屏的嵌入式管理模块01和多个功能模块02-012 图1 。整个发明装置的软件工作流程也包括两部份:两部份软件均使用多任务实时操作 系统UC0/S-II编程,由于采用了多任务操作系统,所以两部份软件都是分别由多个独立 的任务完成。各任务间的信息传递由信号量、消息和信箱来完成。任务间的调度实行抢 先机制,能最大可能的满足系统实时性的要求。工作流程见图17-25。
嵌入式管理模块01的运行过程如下:系统软件与用户软件都存储在FLASH 0123 中。上电后启动自举程序B00TL0AD,自举程序将系统与用户任务调入SDRAM,并运行之。 运行用户程序后,首先进行设备硬件自检、初始化和读取设备信息、建立各项任务。此 后初始化任务将不再运行。系统的功能由各用户任务的执行和切换来完成。主要任务如 下。
管理模块注册任务。当系统配置有不同的功能模块釆集不同类型数据时,需对系统 的配置进行注册。注册就是登录系统所插功能模块的类型、名称、设备地址等。嵌入式 带触摸屏管理模块01将只会对已注册的功能模块进行管理,未注册的功能模块系统将 不会识别。
管理模块映射区任务。对于已注册的功能模块,该任务通过RS485接口 0111连续 从该功能模块读回测点参数,并将读回的参数存入相应的映射区。该模块的其它用户任 务将使用映射区的信息,而不必从各功能模块读取。
管理模块组态调试任务。该任务将执行对功能模块进行组态的各相功能。这些功能 包括整定报警值、报警延时、报警逻辑,以及进行仪表精度和调试等。管理模块组态调 试任务图20将向功能模块发出组态命令并等待返回执行情况的应答。
管理模块通信任务。该任完成嵌入式带触摸屏管理模块01与上位机或服务器连网 通信的功能。传送采集的测点参数以及进行远程维护、远程软件升级等操作。完成远程 维护、远程软件升级等操作时需与管理模块组态调试在务共同完成。功能模块02 - 012的软件运行过程如下。
LPC2114 111是一款自带FLASH程序存储器和静态RAM数据存储器的32位嵌入式 CPU。其结构特别适用于工业自动化仪表。
上电后,首先执行厂家内嵌的自举程序BO0TLOAD,并检査是否执行ISP在线编程 功能。否则运行用户的启动代码。并进行硬件设备自检和系统初始化。在完成了建立各 项用户任务后,启动任务将退出,所有的功能将由所建立的各项任务来完成。
功能模块数据采集任务完成现场测点参数的釆集功能。此外,根据组态的设置状态 将当前的测点参数与报警设置相比较,并判断是否设置报警标记。
功能模块保存数据任务。该任务平时处于等待消息的状态。当其它任务更改了组态 参数时,需发消息通知该任务将已被更改的组态参数保存到外挂的EEPROM 113中,以 被断电时不会丢失组态参数。
功能模块指令执行任务。该任务平时处于等待嵌入式带触摸屏管理模块01指令的 状态。当接收到指令后,将执行指令并发出应答信息。
本装置选用了三十二位的嵌入式处理器作为功能模块02 - 012的微处理器111, 它有运算速度高,集成度高,内嵌RAM、 FLASH存储器,多种总线接口,抗干扰能力强等 特点,为提高仪表的性能提供了一个功能强大的硬件平台。
本装置首创在前面板上装配一块5寸彩色液晶触摸屏。操作者可以直接在现场查询 浏览实时数据、曲线、系统参数。所有操作均有图形向导,简单易用。
图卜2所示,本发明功能模块的输入端分别连接功能卡三取二保护模块02 、 03、
04和冗余的双通道监测保护模块。
本发明包括电源、嵌入式管理模块01 ,功能模块、功能卡三取二超速保护模块02 03 04 、转速/反转速/0转速监测保护模块05 、双通道轴向位移监测保护模块06 、 双通道轴振监测保护模块07 、双通道瓦振监测保护模块08 、双通道偏芯监测保护模 块09 、双通道行程监测保护模块010 、双通道温度监测保护模块011 、双通道标准 信号监测保护模块012 、继电器三取二冗余输出模块15-1 、继电器逻辑输出模块 15-2 。嵌入式管理模块01被提供相互为热备份的双冗余电源,因此该装置可以接收两 路AC220V供电。
图3-16所示,图3中嵌入式管理模块01是一台嵌入式管理电脑,完成对所有功能 模块02 - 012的控制、管理、组态和数据巡检、采集。同时嵌入式管理模块01也接 收上位机的组态和数据巡检、采集命令。并提供TCP/IP网络接口、彩色显示屏和四线电 阻式触摸屏。用于现场显示和人机对话。嵌入式管理模块01由通信模块on 、 S3C44B0CPU模块012 、夏普LM050QQQC1T103彩色显示屏013 、触摸屏014组成。 S3C44B0嵌入式处理器有两个串口通过CPU模块的插脚接出COMO、 C0M1 0124 , COM0与 各功能模块02 - 012通信,信号由RS-485接口 0111接入,三个光偶0116-1 、 0116-2 、 0116-3起隔离作用。光偶通过缓存驱动芯片74HC245 0115与CPU模块的插 脚的COMO 0125连接。C0M1实现与上位机通信,通过切换接到三路通信接口 RS-4850112 、 RS-232 0114'和网卡TCP/IP 0113 。三个光偶0116-4 、 0116-5 、 0116-6和 芯片74HC245 0115起RS-485通信的隔离和驱动作用。.
图7-9所示,MAX3232 0114是3.3V的RS-232的驱动芯片,用于转换RS232和TTL 电平。S3C44B0嵌入式CPU 0121的地址总线A1—A22和数据总线D0—D15分别连接 FLASH固态盘0123和动态读写存储器SDRAM 0122 , MAX708S 0124接到S3C44B0嵌入 式CPU 0121的复位端起电压监测保护作用。S3C44B0嵌入式CPU 0121自带彩色液晶 显示屏驱动电路,其驱动信号通过插件0124的第21—33脚输出驱动彩色液晶屏013 。 CPU插件0124的第34—40脚用于连接触摸屏014 。本实施使用S3C44B0嵌入式CPU 0121内带的A/D转换接口作为触摸屏014驱动。见图5,四线电阻从T0UT1、 T0UT2、 T0UT3、 T0UT4输入S3C44B0嵌入式CPU 0121 。 X、 Y轴电阻模拟量从AIN1、 AIN2输入。 中断触发信号从EXINT3输入。史密特触发器0128和单稳态触发器0126组成按键中断 脉冲整形电路。单排4芯插针用于连接4线电阻触摸屏的4根连接线。
功能模块02-012由两部份构成, 一部份为基本电路部份,功能模块02-012的 这一部份电路是相同的。另一部份为不同电路部份。基本电路部份包括嵌入式处理器模 块11 、现场编程接口 14 、母线板接口 19 、缓冲输出17 、 RS-485通信及远程编 程18 、 4一20raA电流输出16等。不同电路部份包括双通道模拟量输入12 、双通道 数字量输入13.、报警及保护输出模块15等。不同的功能模块也具有不同的输出通道 电路。
• 本发明装置配置了彩色液晶触摸屏。无需任何外部设备即可在现场操作、察看 所有监测数据以及历史记录,实时曲线和历史曲线。
• 该装置由计算机系统,根据预先存储在设备中的专家系统库,可就地或远程在 线进行数据处理和分析诊断。
• 该装置能进行现场或远程升级,具有自诊断,自修复的功能。也可根据用户的 要求在线增加或修改系统功能。
该装置在硬件不变的条件下可根据用户需要进行组合和软件配置,构成最适用系统。 减少用户使用成本。

Claims (4)

1、嵌入式旋转机械智能监控与保护装置,其特征是采用嵌入式计算机结构,包括嵌入式管理模块和多个功能模块;每个功能模块包括传感器信号采集电路和信号输出处理电路、A/D转换电路和微处理器,每个功能模块对旋转机械的各通路传感器信号采集电路进行处理;旋转机械各输入传感器信号连接每个功能模块的信号输入端;嵌入式管理模块通过异步串口的总线接口电路连接功能模块进行数据传递和控制;嵌入式管理模块设有TCP/IP网络接口、RS232或RS485通讯电路接口;TCP/IP网络接口、RS232或RS485通讯电路接口连接上位机,接收上位机的组态和数据巡检和采集命令,嵌入式管理模块输出端连接显示器和触摸屏控制电路;所有模块均以32位嵌入式工业处理器作为智能处理的硬件平台;嵌入式管理模块对每个功能模块注册:当该嵌入式旋转机械智能监控与保护装置配置有不同的功能模块采集不同类型数据时,对该嵌入式旋转机械智能监控与保护装置的配置进行注册;对于已注册的功能模块,通过第一通讯接口(0111)连续从该功能模块读回测点参数,并将读回的参数存入相应的映射区;组态调试:对功能模块进行组态的各相功能;这些功能包括整定报警值、报警延时、报警逻辑,以及进行仪表精度校正和调试;显示操作:完成功能模块的实时数据显示,实时、历史曲线显示以及操作控制功能;通信:嵌入式管理模块与上位机或服务器连网通信传送采集的测点参数以及进行远程维护、远程软件升级操作;上位机系统数据库存放专家经验的数据库或数据曲线、旋转机械的传感器信号的相关关系规则,对在线监测系统的自身诊断;功能模块工作流程:完成现场测点参数的采集,并根据组态预置的处理逻辑进行信号处理、运算、逻辑判断、报警、电流输出工作;嵌入式管理模块的指令上传各种监测数据。
2、 根据权利要求1所述的嵌入式旋转机械智能监控与保护装置,其特征是该嵌入式 旋转机械智能监控与保护装置的嵌入式管理模块和功能模块均使用多任务实时操作系 统,所有模块均采用占先式调度机制的嵌入式实时操作系统;两部份的工作流程软件分别由多个独立的任务完成;各任务间的信息传递由信号量、消息和信箱来完成;任务间 的调度实行抢先机制。
3、 根据权利要求1所述的嵌入式旋转机械智能监控与保护装置,其特征是在嵌入式 管理模块和功能模块系统软件中设有外部在线编程接口模块,若上位计算机接入互联网中,则上位机管理软件通过上位机与嵌入式管理模块的通信接口传送到嵌入式管理模块; 嵌入式管理模块通过第二通讯接口 (0112)与功能模块(02-012)的第三通讯接口 (18) 启动功能模块的外部在线编程接口模块功能,对功能模块进行应用编程,将升级软件写 入各功能模块。
4、 根据权利要求1所述的嵌入式旋转机械智能监控与保护装置,其特征是功能模块 的输入端连接冗余的双通道监测保护模块,嵌入式管理模块被提供相互为热备份的双冗 余电源。
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