CN103871224A - 电机参数无线采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机参数无线采集系统，壳体（3）上设信号线穿孔（5）并安装天线（1），壳体（3）内安装电流信号采集模块（2）、电压信号采集模块（4）、无线传输模块（6）、锂电池（7）和中央处理模块（8），天线（1）、电流信号采集模块（2）、电压信号采集模块（4）、无线传输模块（6）、锂电池（7）和中央处理模块（8）依电回路方式相互连接构成参数采集系统电路。本发明结构简单，节约大量布线成本，解决仪表在转动平台、移动平台无法铺设信号电缆的难题，为节能减排、安全生产提供保障。

Description

电机参数无线采集系统

技术领域

本发明涉及一种电机参数无线采集系统，具体涉及工业现场电机参数采集，参数包括电流、电压。

背景技术

仪器仪表信号的采集在工业自动化系统中起到至关重要作用，各个连锁反应、过程控制都离不开现场仪器仪表的测量信号及反馈信号的采集。传统工业现场，电机与控制室内DCS和PLC之间的连接方式均采用一对一的物理连接或现场总线方式。采用有线方式连接仪器仪表与控制系统通常存在以下缺陷：

一、成本高昂。电缆、桥架、安全栅、隔离器、补偿导线、DCS卡件以及电线电缆铺设空间等需要花费大量费用，施工周期漫长，人工费用高昂，布线成本是制约有线测控系统应用的瓶颈；

二、维护困难。传统有线仪表线路复杂，出现故障后，需要工人从现场仪表到电缆再到控制室逐项排查，线路维护工作难度大、工期长、效率低，线路改造时面对成千上万根线缆更加困难。

三、难以实施。当测量和控制节点分散，受河流、铁路等地理障碍、环境影响时，布线难度更大，特殊场合，如水泥回转窑等旋转或移动平台，信号线缆更是无法铺设。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种电机参数无线采集系统，采用2.4G无线技术，采集电机的电流信号、电压信号，经处理后通过发射模块发送数据信息，同时各台仪表组成一个自组织多跳网络，设备启动后无需人工配置，实现电机参数无线采集。

本发明的技术解决方案是：该参数无线采集系统包括天线、电流信号采集模块、壳体、电压信号采集模块、无线传输模块、锂电池和中央处理模块，壳体上设信号线穿孔并安装天线，壳体内安装电流信号采集模块、电压信号采集模块、无线传输模块、锂电池和中央处理模块，天线、电流信号采集模块、电压信号采集模块、无线传输模块、锂电池和中央处理模块依电回路方式相互连接构成参数采集系统电路。

数据采集控制方法是：将电机参数无线采集系统安装在工业现场电机的附近，将电机断电后，用双芯屏蔽电缆把电机的信号输出端与电机参数无线采集系统的信号采集端相连，然后通电；电机参数无线采集系统采集到的电流、电压信号通过电流信号采集模块、电压信号采集模块经过中央处理模块运算处理后由无线传输模块发射至控制室内的无线网关，无线网关将采集到的多台仪表数据发送至DCS。

本发明具有以下优点：本发明的电机参数无线采集系统采用了锂电池供电，无需铺线缆，桥架，安装十分方便，节省大量施工费用，不受地理天气等外界因素的干扰，能够适应恶劣的室外环境；本发明采用低功耗技术，高性能锂电池可使用两年；本发明采用无线通信技术，通过无线方式实现对半径一千米范围内的信号进行传递，从而实现远程无线监测，为工厂安全生产和节能减排提供了技术保障，很大程度上减少了施工难度；每台电机参数无线采集系统之间形成网络，可覆盖厂区各区域，不受地理环境影响；当测量点在回转窑等转动平台时，电机参数无线采集系统能解决线缆无法铺设的难题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1壳体的内部结构示意图。

图3为图1的电路原理框图。

图4为中央处理模块周边电路示意图。

图5为电压互感器电路示意图。

图6为电流互感器电路示意图。

图7为无线模块周边电路示意图。

图中：1天线，2电流信号采集模块，3壳体，4电压信号采集模块，5信号线穿孔，6无线传输模块，7锂电池，8中央处理模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-7所示，该参数无线采集系统包括天线1、电流信号采集模块2、壳体3、电压信号采集模块4、无线传输模块6、锂电池7和中央处理模块8，壳体3上设信号线穿孔5并安装天线1，壳体3内安装电流信号采集模块2、电压信号采集模块4、无线传输模块6、锂电池7和中央处理模块8，天线1、电流信号采集模块2、电压信号采集模块4、无线传输模块6、锂电池7和中央处理模块8依电回路方式相互连接构成参数采集系统电路。

其中，主要组成部分如下：

电源：由3.3V锂电池供电，主控制器电路板中使用3.3V转3V可控开关芯片对模拟部分和数字部分提供所需的电源，3.3V电源由C3、C14、C15、C16、C20、C21、C22、C24滤波，3V电源由C1、C9、C10、C18滤波；电压，电流互感器由220V、50HZ交流电供电。

主控制器：选用基于TI的超低功耗16位单片机MSP430F149，晶振选用3.6264MHz，程序下载使用标准JTAG接口，XT2IN、XT2OUT与晶振连接，之间连接电阻R17，经过C11、C12到地，MCU的54、55、56、57脚分别与双排座JP2的1、3、5、7脚相连，MCU的12和22脚分别与JP2的2脚和6脚相连，MCU的58脚与JP2的11脚相连。

16位A/D：选用美国德州电气公司的ADS1110芯片，采用I2C形式的接口，ADS1110的1脚与第二运算放大器OP2的输出端连接，ADS1110的3脚、4脚与上拉电阻R37、R38的一端相连，R7、R8的另一端以及ADS1110的5脚与+3.3V电源连接，ADS1110的2脚和6脚接地。

电压采集模块、电流采集模块的测量选用TVA1421型立式穿芯小型精密交流电压电流通用互感器，这种通用型互感器是由2个相同副线圈构成的，电流互感器测量精度高，采样范围宽应用也较灵活，同时布线简单，节省电缆；TVA1421电压互感器实质上是在一次侧接了限流电阻的电流互感器，所以它和电流互感器一样要求二次侧不能开路，其输出信号首先应经过I/U变换，将电流信号转换为电压信号；最简单的I/U变换器是一个精密电阻但测量精度不高，如图5所示，可在电压互感器二次侧接一个运算放大器，其测量相移不大于5′， 这样既能减小测量的相移又能提高测量的线性度；电压互感器一次侧接工频220 V额定电压，两侧的额定电流I₁ =I₂=6 mA起限流作用；根据限流要求，R₁取40kΩ，R_f取200Ω；当输入电压220 V时输入电流为5.5 mA由于互感器变比为1，所以输出电流也是5.5 mA；由此可知输出电压为1.1 V ，则电压互感器一次侧电压计算公式为                                               

；在图6中，电流互感器二次绕组是并联的，也可以将它们改成串联接线以提高一次电流的测量范围；电流互感器中R_f取200Ω,当一次侧输入电流为9 mA时，二次侧输出电流为额定电流6 mA ，输出电压为1.2 V ，则电流互感器一次侧电流计算公式为

；无线模块接口如图7所示，无线模块串行通讯模块接口6，7与控制器P3.4，P3.5接口相连。

数据采集控制方法是：将电机参数无线采集系统安装在工业现场电机的附近，将电机断电后，用双芯屏蔽电缆把电机的信号输出端与电机参数无线采集系统的信号采集端相连，然后通电；电机参数无线采集系统采集到的电流、电压信号通过电流信号采集模块2、电压信号采集模块4经过中央处理模块8运算处理后由无线传输模块6发射至控制室内的无线网关，无线网关将采集到的多台仪表数据发送至DCS。

Claims (1)

1.电机参数无线采集系统，其特征在于：该参数无线采集系统包括天线（1）、电流信号采集模块（2）、壳体（3）、电压信号采集模块（4）、无线传输模块（6）、锂电池（7）和中央处理模块（8），壳体（3）上设信号线穿孔（5）并安装天线（1），壳体（3）内安装电流信号采集模块（2）、电压信号采集模块（4）、无线传输模块（6）、锂电池（7）和中央处理模块（8），天线（1）、电流信号采集模块（2）、电压信号采集模块（4）、无线传输模块（6）、锂电池（7）和中央处理模块（8）依电回路方式相互连接构成参数采集系统电路。

Images