CN104460658A - 一种基于can总线设计的fet机械节功能测试系统 - Google Patents

一种基于can总线设计的fet机械节功能测试系统 Download PDF

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张全柱
赵立永
邓永红
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring

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Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，包括微机控制系统、交流马达变频器、电磁阀驱动器、位移检测变换电路、按键、显示模块和电源系统，所述微机控制系统由交流马达变频器控制模块、电磁阀驱动控制模块、位移检测模块和人机界面模块组成，各模块之间采用CAN总线联系在一起。本发明是一种典型的集散型分布式微机控制系统，各功能模块之间通过工业现场总线(CAN)实现了数据通信和共享，能够实时地检测和传递数据，实现了多CPU之间的互通互联与数据共享，检测、控制、显示的实时性好，可靠性高。

Description

一种基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统
技术领域
本发明尤其涉及到一种基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统。
背景技术
海洋石油钻井平台要对海底石油进行探测取样，所用的探测器是一个长达数十米的管型探测装置，即地层测试评价仪(Formation EvaluationTool)。在探测装置中装有油泵、吸油咀、取样筒、单向电磁阀等机械执行机构，以及电机马达及其驱动器、电磁阀及其控制器、供电电源、传感器、信号变换器等多种电气部件，分为上电节、机械节、下电节三个部分组成。其中机械节是石油探测器的关键性部件，在该部件中包括三相交流电机马达、多个电磁阀、位移传感器等电气部件，由该部件来完成对井下石油的抽取样。机械节部件及其内置各电气部件运行的可靠性是非常重要的，它的良好运行是确保石油探测器装置正常运行的重要保证。石油勘测的实际现场迫切需要研制出一种针对机械节部件的功能测试系统，它能够方便、快捷地对石油探测器的关键部件—机械节进行检测试验，检测出机械节运行的状态，检测出机械节内部各执行部件或机构运行的状态，给出相应的运行状态和关键技术参数的指示。本系统是基于这样的实际应用背景和需求而进行立项开发的，可以对机械节的检修与维护提供便利，提高实际现场的检修作业效率，延长设备的使用寿命，降低企业的生产成本；同时作为一个满足现场作业要求，非常实用的功能检测系统，可望在全行业范围内推广应用，有比较看好的市场前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够方便、快捷地对石油探测器的关键部件—机械节进行检测试验，检测出机械节运行的状态，检测出机械节内部各执行部件或机构运行的状态，给出相应的运行状态和关键技术参数的指示，即一种基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统。
为解决上述技术问题，本发明一种基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，包括微机控制系统、交流马达变频器、电磁阀驱动器、位移检测变换电路、按键、显示模块和电源系统，所述微机控制系统由交流马达变频器控制模块、电磁阀驱动控制模块、位移检测模块和人机界面模块组成，各模块之间采用CAN总线联系在一起，所述交流马达变频器控制模块通过人机界面以CAN通讯的形式控制交流马达变频器的启动/停止，同时检测交流马达变频器及马达电机的运行状态，并将参数，如电压，电流，温度，转速，及故障信息通过CAN通讯传给人机界面模块进行显示，所述电磁阀驱动控制模块通过CAN指令控制电磁阀的开通/关断，并将电磁阀状态信息通过CAN通讯传给人机界面模块进行显示，所述位移检测模块对位移检测变换电路进行信息的采样，可以显示机械节运行的位移值，以及机械节运行的状态(正常或故障)，所述人机界面模块上设有按键和显示模块，所述电源系统提供系统所需的各种工作电源。
进一步的，所述交流马达变频器控制模块、电磁阀驱动控制模块、位移检测模块和人机界面模块均采用基于C8051F020CPU的设计而成，各CPU之间采用CAN总线的方式互通互联与数据共享，检测、控制、显示的实时性好，可靠性高。
优选的，所述电源系统为开关电源模块。
进一步的，还包括DC滤波耦合板，所述DC滤波耦合板通过连接在开关电源模块两端对系统其进行滤波降噪处理。
进一步的，还包括霍尔开关与PT100温度传感器，所述交流马达变频器通过霍尔开关与PT100温度传感器控制马达的运行速度并实时记录温度。
优选的，所述显示模块为LCD显示器，所述LCD显示器通过PLC模块与微机控制系统相连。
优选的，所述位移检测模块包括两个磁致伸缩线性位移传感器，所述磁致伸缩线性位移传感器主要由测杆、电子仓和套在测杆上的非接触的磁环组成，测杆内装有磁致伸缩线(波导丝)。工作时，由电子仓内的电子电路产生一起始脉冲，此起始脉冲在波导丝中传输时，同时产生了一沿波导丝方向前进的旋转磁场。当这个磁场与磁环中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使波导丝发生扭动，产生扭动脉冲(或称“返回”脉冲)。这一扭动脉冲被安装在电子仓内的拾取机构所感知并转换成相应的电流脉冲，通过电子电路计算出两脉冲起始和返回之间的时间差，即可精确测出被测的位置和位移。
优选的，所述电磁阀为15只。
本发明的有益效果：(1)测试系统采用全数字化测控设计，以C8051F020高速微型计算机为核心，采取多CPU协调检测控制，数据共享，检测和控制的速度快，可靠性高；(2)测试系统采用模块化设计，分为：供电电源模块、总控制器模块、位移/速度/温度检测模块、电磁阀驱动模块、马达电机驱动控制模块、状态和参数显示模块，共六个电路模块，其中有四个模块带有CPU，由嵌入式软件执行检测和控制功能。(3)测试系统是一种典型的集散型分布式微机控制系统，各功能模块之间通过工业现场总线(CAN)实现了数据通信和共享，能够实时地检测和传递数据，实现了多CPU之间的互通互联与数据共享，检测、控制、显示的实时性好，可靠性高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明微机控制系统CAN总线各节点流程结构图。
具体实施效果
结合图1、图2，本发明由五个部分组成：微机控制系统、交流马达变频器、电磁阀驱动器、按键、液晶屏和电源系统组成。微机控制系统是整个系统的核心，由四块基于C8051F020CPU设计的功能模块组成。它们是交流马达变频器控制模块，电磁阀驱动控制模块，位移检测模块和人机界面模块，各模块之间采用CAN总线联系在一起，如图2所示是微机控制系统CAN总线各节点流程结构图。交流马达变频器控制模块负责根据人机界面以CAN通讯形式传来的指令控制变频器的启动/停止，同时检测变频器及马达电机的运行状态，并将参数，如电压，电流，温度，转速，及故障信息通过CAN通讯传给人机界面模块进行显示。电磁阀驱动控制模块负责根据CAN指令控制15只电磁阀的开通/关断，并将电磁阀状态信息通过CAN通讯传给人机界面模块进行显示。位移检测模块负责对两只位移传感器的采样，可以显示出位移传感器运行的位移值，以及位移传感器运行的状态(正常或故障)。人机界面模块负责按键输入和信息显示。电源系统负责提供系统所需的各种工作电源。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，其特征在于，包括微机控制系统、交流马达变频器、电磁阀驱动器、位移检测变换电路、按键、显示模块和电源系统，所述微机控制系统由交流马达变频器控制模块、电磁阀驱动控制模块、位移检测模块和人机界面模块组成，各模块之间采用CAN总线联系在一起，所述交流马达变频器控制模块通过人机界面以CAN通讯的形式控制交流马达变频器的启动/停止，同时检测交流马达变频器及马达电机的运行状态，并将参数，如电压，电流，温度，转速，及故障信息通过CAN通讯传给人机界面模块进行显示，所述电磁阀驱动控制模块通过CAN指令控制电磁阀的开通/关断，并将电磁阀状态信息通过CAN通讯传给人机界面模块进行显示，所述位移检测模块对位移检测变换电路进行信息的采样，可以显示机械节运行的位移值，以及机械节运行的状态(正常或故障)，所述人机界面模块上设有按键和显示模块，所述电源系统提供系统所需的各种工作电源。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，其特征在于，所述交流马达变频器控制模块、电磁阀驱动控制模块、位移检测模块和人机界面模块均采用基于C8051F020CPU的设计而成，各CPU之间采用CAN总线的方式互通互联与数据共享。
3.根据权利要求1所述的基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，其特征在于，所述电源系统为开关电源模块。
4.根据权利要求1所述的基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，其特征在于，还包括DC滤波耦合板，所述DC滤波耦合板通过连接在开关电源模块两端对系统其进行滤波降噪处理。
5.根据权利要求1所述的基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，其特征在于，还包括霍尔开关与PT100温度传感器，所述交流马达变频器通过霍尔开关与PT100温度传感器控制马达的运行速度并实时记录温度。
6.根据权利要求1所述的基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，其特征在于，所述显示模块为LCD显示器，所述LCD显示器通过PLC模块与微机控制系统相连。
7.根据权利要求1所述的基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，其特征在于，所述位移检测模块包括两个磁致伸缩线性位移传感器，所述磁致伸缩线性位移传感器主要由测杆、电子仓和套在测杆上的非接触的磁环组成，测杆内装有磁致伸缩线。
8.根据权利要求1所述的基于CAN总线设计的FET机械节功能测试系统，其特征在于，所述电磁阀为15只。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112379316A (zh) * 2020-11-04 2021-02-19 中广核工程有限公司 多通道电磁阀检测方法、装置、计算机设备及存储介质

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