CN109460013B - 兼容式水泵控制系统状态检测设备及方法 - Google Patents
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Abstract
兼容式水泵控制系统状态检测设备及方法,将工作模式检测模块、运行状态检测模块、压力状态检测模块和水位检测模块直接接入水泵控制系统的交流控制信号线,通过强弱电转换模块转换为处理器可以识别处理的低压直流TTL电平信号,处理器进行逻辑运算判断出该系统各工作模块的工作状态,再通过485通信电路由处理器以MODBUS RTU协议的方式将工作状态信息传给上位机进行下一步的处理。本发明能够对两种水泵控制系统的检测通过嵌入式软件来进行切换,同时兼容检测消防和污水坑两种水泵控制系统的工作状态,实现机器自动化检测,做到对水泵控制系统的工作状态实时监测和记录,对异常情况及时发现及时处理,保证水泵控制系统的正常运行。
Description
技术领域
本发明实施例涉及水泵控制检测技术领域,具体涉及一种兼容式水泵控制系统状态检测设备及方法。
背景技术
水泵控制系统主要由水司调度中心、水厂监控中心、通信平台、泵房测控设备组成。由于系统控制要求复杂,又考虑到中央泵房和中央变电所硐室环境条件,控制部分和控制核心选用高性能可编程序控器。检测部分分为两部分:一是模拟量检测部分。其主要由水仓水位传感变送器、流量传感变送器、压力变送器、负压变送器、温度传感变送器等组成,此部分用于中央泵房主排水系统运行参数的检测。二是开关量检测部分。将高压启动柜中的真空断路器状态、电动阀的工作状态与启闭位置等开关量信号接入PLC,可检测系统运行状态。
传统技术方案中,通常通过人工巡检的方式对水泵控制系统进行检测,纯人工检测过程中,水泵控制系统问题发现的时间完全取决于人工巡检的时间,无法通过机器自动化检测,进而无法做到对工作状态的实时监测和记录,对异常情况及时发现及时处理,进而水泵控制系统发生异常时可能会导致严重的损失。现阶段,缺少具备联网进行数据传输功能的针对消防水泵控制系统和污水坑水泵控制系统的工作状态检测设备。
发明内容
为此,本发明实施例提供一种兼容式水泵控制系统状态检测设备及方法,同时兼容检测消防和污水坑两种水泵控制系统的工作状态,实现机器自动化检测,可以做到对水泵控制系统的工作状态实时监测和记录,对异常情况及时发现及时处理,保证水泵控制系统的正常运行。
为了实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:一种兼容式水泵控制系统状态检测设备,所述检测设备通过MODBUS RTU协议连接水泵控制系统进行工作状态获取,检查设备包括:
工作模式检测模块,用于获取所述水泵控制系统的工作模式;
运行状态检测模块,用于获取所述水泵控制系统的水泵运行状态;
压力状态检测模块,用于获取所述水泵控制系统的稳压罐压力状态;
所述工作模式检测模块、运行状态检测模块和压力状态检测模块接入所述水泵控制系统的交流控制信号线;
检查设备还包括强弱电转换模块,所述强弱电转换模块用于将所述工作模式检测模块、运行状态检测模块和压力状态检测模块的输出信号转换为被处理器识别处理低压直流TTL电平信号;
检查设备还包括通信模块,所述通信模块用于通过转换电路由处理器以MODBUSRTU协议的方式将所述水泵控制系统的工作状态信息发送到上位机。
作为兼容式水泵控制系统状态检测设备的优选方案,所述检查设备还包括水位检测模块,水位检测模块用于当所述水泵控制系统使用在污水坑场合时获取污水坑的水位;
所述水位检测模块接入所述水泵控制系统的交流控制信号线,所述强弱电转换模块将所述水位检测模块的输出信号转换为被处理器识别处理低压直流TTL电平信号。
作为兼容式水泵控制系统状态检测设备的优选方案,所述强弱电转换模块集成有电压转换电路,所述电压转换电路设有接入零线的N端和接入信号线的采集端L1,所述N端和采集端L1共同连接有MB6S整流桥,MB6S整流桥用于将采集端L1的交流信号转换为直流信号。
作为兼容式水泵控制系统状态检测设备的优选方案,所述采集端L1和MB6S整流桥之间连接有限流电阻R1和限流电阻R3,限流电阻R1和限流电阻R3用于对所述电压转换电路的回路进行限流;所述MB6S整流桥连接有指示灯LED1,所述指示灯LED1用于指示所述电压转换电路的回路是否存在信号。
作为兼容式水泵控制系统状态检测设备的优选方案,所述MB6S整流桥连接有LTV217光电耦合器,所述光电耦合器用于对所述电压转换电路的强电信号进行隔离并将交流信号转化为低压直流信号;所述光电耦合器设有IN1脚,所述IN1脚用于将信号接入单片机进行信号采样处理。
作为兼容式水泵控制系统状态检测设备的优选方案,所述通信模块集成有485通信电路,485通信电路设有ADM2483芯片,485通信电路通过ADM2483芯片将UART 485信号转化为ARM处理器能接受的UART TTL信号。
本发明实施例还提供一种兼容式水泵控制系统状态检测方法,所述检测方法采用上述的检测设备,所述检测方法包括以下步骤:
基于MODBUS RTU协议进行发送指令配置,调用工作模式检测模块、运行状态检测模块、压力状态检测模块或水位检测模块获取水泵控制系统状态信号,所述水泵控制系统为消防水泵控制系统或污水坑水泵控制系统;
通过强弱电转换模块将所述工作模式检测模块、运行状态检测模块、压力状态检测模块或水位检测模块的输出信号转换为被处理器识别处理低压直流TTL电平信号,处理器根据采集到的信号量进行逻辑运算判断水泵控制系统的工作状态;
调用通信模块通过转换电路由处理器以MODBUS RTU协议的方式将所述水泵控制系统的工作状态信息发送到上位机。
作为兼容式水泵控制系统状态检测方法的优选方案,当所述水泵控制系统为消防水泵控制系统时,发送指令配置为0x01 0x06 0x00 0x020x00 0x01 0XE9 0xCA,所述状态信号包括手动、自动运行状态,主备水泵的工作状态、水泵的启动停止运行状态、稳压罐的压力状态和水泵控制系统的报警状态;
当所述水泵控制系统为污水坑水泵控制系统时,发送指令配置为0x01 0x06 0x000x02 0x00 0x02 0xA9 0xCB,所述状态信号包括手动、自动运行状态,主备水泵的工作状态、水泵的启动停止运行状态、污水坑的水位状态、污水坑没有水时水泵仍然运转的异常状态和污水坑水已满但是水泵未启动的异常状态。
作为兼容式水泵控制系统状态检测方法的优选方案,所述强弱电转换模块集成有电压转换电路,所述电压转换电路设有接入零线的N端和接入信号线的采集端L1,所述N端和采集端L1共同连接有MB6S整流桥,MB6S整流桥用于将采集端L1的交流信号转换为直流信号;所述采集端L1和MB6S整流桥之间连接有限流电阻R1和限流电阻R3,限流电阻R1和限流电阻R3用于对所述电压转换电路的回路进行限流;所述MB6S整流桥连接有指示灯LED1,所述指示灯LED1用于指示所述电压转换电路的回路是否存在信号;所述MB6S整流桥连接有LTV217光电耦合器,所述光电耦合器用于对所述电压转换电路的强电信号进行隔离并将交流信号转化为低压直流信号;所述光电耦合器设有IN1脚,所述IN1脚用于将信号接入单片机进行信号采样处理。
作为兼容式水泵控制系统状态检测方法的优选方案,所述通信模块集成有485通信电路,485通信电路设有ADM2483芯片,485通信电路通过ADM2483芯片将UART 485信号转化为ARM处理器能接受的UART TTL信号。
本发明实施例具有如下优点:将工作模式检测模块、运行状态检测模块、压力状态检测模块和水位检测模块直接接入水泵控制系统的交流控制信号线,通过电路板上的强弱电转换模块转换为ARM处理器可以识别处理的低压直流TTL电平信号,ARM处理器进行逻辑运算判断出该系统各工作模块的工作状态,再通过485通信电路由ARM处理器以MODBUS RTU协议的方式将工作状态信息传给上位机进行下一步的处理。能够对两种水泵控制系统的检测通过嵌入式软件来进行切换,对各工作模块的工作状态由嵌入式软件来进行判断,通过检测系统各部件的信号线的状态,综合进行逻辑判断实现。同时兼容检测消防和污水坑两种水泵控制系统的工作状态,实现机器自动化检测,可以做到对水泵控制系统的工作状态实时监测和记录,对异常情况及时发现及时处理,保证水泵控制系统的正常运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例中提供的一种兼容式水泵控制系统状态检测设备示意图;
图2为本发明实施例中提供的一种兼容式水泵控制系统状态检测方法流程图;
图3为本发明实施例中提供的强弱电转换模块集成的电压转换电路图;
图4为本发明实施例中提供的通信模块集成的485通信电路图;
图5为本发明实施例中提供的单片机的最小系统原理图;
图中:1、工作模式检测模块;2、运行状态检测模块;3、压力状态检测模块;4、强弱电转换模块;5、通信模块;6、水位检测模块;7、电压转换电路;8、485通信电路;9、单片机;10、处理器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
周知的,MODBUS RTU协议已经成为通用工业标准,通过协议,控制器与控制器、控制器通过网络(以太网)与其他设备之间可以实现串行通信。RTU即远程终端单元,消息中每8位包含两个十六进制字符。在相同的波特率下,这种方法比ASCII方式传送的数据量大。MODBUS RTU协议中的指令由地址码(一个字节),功能码(一个字节),起始地址(两个字节),数据(N个字节),校验码(两个字节)五个部分组成,其中数据又由数据长度(两个字节,表示的是寄存器个数,假定内容为M)和数据正文(M乘以2个字节)组成,而RTU协议是采用3.5个字节的空闲时间作为指令的起始和结束,一般而言,只有当从机返回数据或者主机写操作的时候,才会有数据正文,而其他时候比如主机读操作指令的时候,没有数据正文,只需要数据长度即可。
参见图1、图3、图4和图5,提供一种兼容式水泵控制系统状态检测设备,所述检测设备通过MODBUS RTU协议连接水泵控制系统进行工作状态获取,检查设备包括:
工作模式检测模块1,用于获取所述水泵控制系统的工作模式;
运行状态检测模块2,用于获取所述水泵控制系统的水泵运行状态;
压力状态检测模块3,用于获取所述水泵控制系统的稳压罐压力状态;
所述工作模式检测模块1、运行状态检测模块2和压力状态检测模块3接入所述水泵控制系统的交流控制信号线;
检查设备还包括强弱电转换模块4,所述强弱电转换模块4用于将所述工作模式检测模块1、运行状态检测模块2和压力状态检测模块3的输出信号转换为被处理器10识别处理低压直流TTL电平信号;
检查设备还包括通信模块5,所述通信模块5用于通过转换电路由处理器10以MODBUS RTU协议的方式将所述水泵控制系统的工作状态信息发送到上位机。
兼容式水泵控制系统状态检测设备的一个实施例中,所述检查设备还包括水位检测模块6,水位检测模块6用于当所述水泵控制系统使用在污水坑场合时获取污水坑的水位。所述水位检测模块6接入所述水泵控制系统的交流控制信号线,所述强弱电转换模块4将所述水位检测模块6的输出信号转换为被处理器10识别处理低压直流TTL电平信号。
参见图3,作为兼容式水泵控制系统状态检测设备的优选方案,所述强弱电转换模块4集成有电压转换电路7,所述电压转换电路7设有接入零线的N端和接入信号线的采集端L1,所述N端和采集端L1共同连接有MB6S整流桥,MB6S整流桥用于将采集端L1的交流信号转换为直流信号。所述采集端L1和MB6S整流桥之间连接有限流电阻R1和限流电阻R3,限流电阻R1和限流电阻R3用于对所述电压转换电路7的回路进行限流;所述MB6S整流桥连接有指示灯LED1,所述指示灯LED1用于指示所述电压转换电路7的回路是否存在信号。所述MB6S整流桥连接有LTV217光电耦合器,所述光电耦合器用于对所述电压转换电路7的强电信号进行隔离并将交流信号转化为低压直流信号;所述光电耦合器设有IN1脚,所述IN1脚用于将信号接入单片机9进行信号采样处理。通信模块5集成有485通信电路8,485通信电路8设有ADM2483芯片,485通信电路8通过ADM2483芯片将UART 485信号转化为ARM处理器10能接受的UART TTL信号。
具体的,工作模式检测模块1、运行状态检测模块2、压力状态检测模块3和水位检测模块4直接接入水泵控制系统的220V交流控制信号线,通过电路板上的强弱电转换模块4转换为ARM处理器10可以识别处理的3.3V低压直流TTL电平信号,ARM处理器10进行逻辑运算判断出该系统各工作模块的工作状态,再通过485通信电路88由ARM处理器10以MODBUSRTU协议的方式将工作状态信息传给上位机进行下一步的处理。
具体的,检测设备共有12组220V转3.3V电压转换电路,通过检测系统各节点电压状态的组合实现对水泵控制系统运行状态的判断。电压转换电路中,N端接零线,采集端L1接某一条220V的信号线,通过MB6S整流桥之后将220V交流信号转换为直流信号,经过限流电阻R1和限流电阻R3对整个回路的电流进行限流,指示灯LED1为回路是否有信号的指示灯,有信号时灯亮,无信号时灯灭,通过LTV217光电耦合器之后对强电信号进行隔离,并把220V的交流信号转化为3.3V的低压直流信号,当回路有220V电压时,LTV217光电耦合器导通,IN1脚被下拉到地,输出低电平,当回路没有220V电压时,LTV217广电耦合器断开,IN1脚被上拉到3.3V电源,输出高点平,IN1脚输入到单片机9进行信号采样处理。
具体的,检测设备是MODBUS从设备,检测设备不主动发起通信,通过MODBUS RTU协议配置好设备的地址、串口通信波特率等信息,主设备即可通过MODBUS RTU协议读取消防水泵控制系统或污水坑水泵控制系统的工作状态。主设备是具备支持MODBUS RTU协议的设备,主设备可以连接作为从设备的主设备,获取检测设备所能提供的功能。
参见图1、图2、图3、图4和图5,本发明实施例还提供一种兼容式水泵控制系统状态检测方法,所述检测方法采用上述的检测设备,所述检测方法包括以下步骤:
S1:基于MODBUS RTU协议进行发送指令配置,调用工作模式检测模块1、运行状态检测模块2、压力状态检测模块3或水位检测模块6获取水泵控制系统状态信号,所述水泵控制系统为消防水泵控制系统或污水坑水泵控制系统;
S2:通过强弱电转换模块4将所述工作模式检测模块1、运行状态检测模块2、压力状态检测模块3或水位检测模块6的输出信号转换为被处理器10识别处理低压直流TTL电平信号,处理器10根据采集到的信号量进行逻辑运算判断水泵控制系统的工作状态;
S3:调用通信模块5通过转换电路由处理器10以MODBUS RTU协议的方式将所述水泵控制系统的工作状态信息发送到上位机。
兼容式水泵控制系统状态检测方法的一个实施例中,当所述水泵控制系统为消防水泵控制系统时,发送指令配置为0x01 0x06 0x00 0x020x00 0x01 0XE9 0xCA,所述状态信号包括手动、自动运行状态,主备水泵的工作状态、水泵的启动停止运行状态、稳压罐的压力状态和水泵控制系统的报警状态。当所述水泵控制系统为污水坑水泵控制系统时,发送指令配置为0x01 0x06 0x00 0x02 0x00 0x02 0xA9 0xCB,所述状态信号包括手动、自动运行状态,主备水泵的工作状态、水泵的启动停止运行状态、污水坑的水位状态、污水坑没有水时水泵仍然运转的异常状态和污水坑水已满但是水泵未启动的异常状态。具体的,发送指令配置满足标准MODBUS RTU协议,检测消防水泵控制系统指令为0x01 0x06 0x000x020x00 0x01 0XE9 0xCA,检测污水坑水泵控制系统指令为0x01 0x060x00 0x02 0x00 0x020xA9 0xCB,指令的最后两个字节为CRC16(MODBUS)校验码。
参见图3和图5,兼容式水泵控制系统状态检测方法的一个实施例中,所述强弱电转换模块4集成有电压转换电路7,所述电压转换电路7设有接入零线的N端和接入信号线的采集端L1,所述N端和采集端L1共同连接有MB6S整流桥,MB6S整流桥用于将采集端L1的交流信号转换为直流信号;所述采集端L1和MB6S整流桥之间连接有限流电阻R1和限流电阻R3,限流电阻R1和限流电阻R3用于对所述电压转换电路7的回路进行限流;所述MB6S整流桥连接有指示灯LED1,所述指示灯LED1用于指示所述电压转换电路7的回路是否存在信号;所述MB6S整流桥连接有LTV217光电耦合器,所述光电耦合器用于对所述电压转换电路7的强电信号进行隔离并将交流信号转化为低压直流信号;所述光电耦合器设有IN1脚,所述IN1脚用于将信号接入单片机9进行信号采样处理。
参见图4,作为兼容式水泵控制系统状态检测方法的优选方案,所述通信模块5集成有485通信电路8,485通信电路8设有ADM2483芯片,485通信电路8通过ADM2483芯片将UART 485信号转化为ARM处理器10能接受的UART TTL信号。
本发明实施例基于MODBUS RTU协议进行发送指令配置,调用工作模式检测模块1、运行状态检测模块2、压力状态检测模块3或水位检测模块6获取水泵控制系统状态信号,所述水泵控制系统为消防水泵控制系统或污水坑水泵控制系统。通过强弱电转换模块4将所述工作模式检测模块1、运行状态检测模块2、压力状态检测模块3或水位检测模块6的输出信号转换为被处理器10识别处理低压直流TTL电平信号,处理器10根据采集到的信号量进行逻辑运算判断水泵控制系统的工作状态。调用通信模块5通过转换电路由处理器10以MODBUS RTU协议的方式将所述水泵控制系统的工作状态信息发送到上位机。本发明实施例能够对两种水泵控制系统的检测通过嵌入式软件来进行切换,对各工作模块的工作状态由嵌入式软件来进行判断,通过检测系统各部件的信号线的状态,综合进行逻辑判断实现。同时兼容检测消防和污水坑两种水泵控制系统的工作状态,实现机器自动化检测,可以做到对水泵控制系统的工作状态实时监测和记录,对异常情况及时发现及时处理,保证水泵控制系统的正常运行。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (3)
1.兼容式水泵控制系统状态检测设备,其特征在于,所述检测设备通过MODBUS RTU协议连接水泵控制系统进行工作状态获取,检查设备包括:
工作模式检测模块,用于获取所述水泵控制系统的工作模式;
运行状态检测模块,用于获取所述水泵控制系统的水泵运行状态;
压力状态检测模块,用于获取所述水泵控制系统的稳压罐压力状态;
所述工作模式检测模块、运行状态检测模块和压力状态检测模块接入所述水泵控制系统的交流控制信号线;
检查设备还包括强弱电转换模块,所述强弱电转换模块用于将所述工作模式检测模块、运行状态检测模块和压力状态检测模块的输出信号转换为被处理器识别处理低压直流TTL电平信号;
检查设备还包括通信模块,所述通信模块用于通过转换电路由处理器以MODBUS RTU协议的方式将所述水泵控制系统的工作状态信息发送到上位机;
所述强弱电转换模块集成有电压转换电路,所述电压转换电路设有接入零线的N端和接入信号线的采集端L1,所述N端和采集端L1共同连接有MB6S整流桥,MB6S整流桥用于将采集端L1的交流信号转换为直流信号;
所述采集端L1和MB6S整流桥之间连接有限流电阻R1和限流电阻R3,限流电阻R1和限流电阻R3用于对所述电压转换电路的回路进行限流;所述MB6S整流桥连接有指示灯LED1,所述指示灯LED1用于指示所述电压转换电路的回路是否存在信号;
所述MB6S整流桥连接有LTV217光电耦合器,所述光电耦合器用于对所述电压转换电路的强电信号进行隔离并将交流信号转化为低压直流信号;所述光电耦合器设有IN1脚,所述IN1脚用于将信号接入单片机进行信号采样处理;
所述检查设备还包括水位检测模块,水位检测模块用于当所述水泵控制系统使用在污水坑场合时获取污水坑的水位;
所述水位检测模块接入所述水泵控制系统的交流控制信号线,所述强弱电转换模块将所述水位检测模块的输出信号转换为被处理器识别处理低压直流TTL电平信号;
当所述水泵控制系统为消防水泵控制系统时,发送指令配置为0x010x06 0x00 0x020x00 0x01 0XE9 0xCA,状态信号包括手动、自动运行状态,主备水泵的工作状态、水泵的启动停止运行状态、稳压罐的压力状态和水泵控制系统的报警状态;
当所述水泵控制系统为污水坑水泵控制系统时,发送指令配置为0x01 0x06 0x000x02 0x00 0x02 0xA9 0xCB,状态信号包括手动、自动运行状态,主备水泵的工作状态、水泵的启动停止运行状态、污水坑的水位状态、污水坑没有水时水泵仍然运转的异常状态和污水坑水已满但是水泵未启动的异常状态。
2.根据权利要求1所述的兼容式水泵控制系统状态检测设备,其特征在于,所述通信模块集成有485通信电路,485通信电路设有ADM2483芯片,485通信电路通过ADM2483芯片将UART 485信号转化为ARM处理器能接受的UART TTL信号。
3.兼容式水泵控制系统状态检测方法,所述检测方法采用如权利要求1至2任意一项所述的检测设备,其特征在于,所述检测方法包括以下步骤:
基于MODBUS RTU协议进行发送指令配置,调用工作模式检测模块、运行状态检测模块、压力状态检测模块或水位检测模块获取水泵控制系统状态信号,所述水泵控制系统为消防水泵控制系统或污水坑水泵控制系统;
通过强弱电转换模块将所述工作模式检测模块、运行状态检测模块、压力状态检测模块或水位检测模块的输出信号转换为被处理器识别处理低压直流TTL电平信号,处理器根据采集到的信号量进行逻辑运算判断水泵控制系统的工作状态;
调用通信模块通过转换电路由处理器以MODBUS RTU协议的方式将所述水泵控制系统的工作状态信息发送到上位机。
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