CN221425957U - 一种用于轴承振动检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于检测技术领域，公开了一种用于轴承振动检测系统，包括电源模块、接口模块、控制模块、交换模块、采集模块和背板；电源模块、接口模块、控制模块、交换模块、采集模块分别与背板连接，通过背板上提供的接口实现供电、数据交互。本实用新型的轴承振动检测系统通过引入交换模块，可对采集模块数量进行扩展，以极少的成本增加监测测点，同时当列车采用不同的通讯协议形式时，通常需要重新开发带有相应接口的设备，而本实用新型接口模块具备通讯协议匹配功能，无需为了匹配通讯协议重新进行开发，增加了设备的通用性。

Description

一种用于轴承振动检测系统

技术领域

本实用新型属于检测技术领域，具体涉及一种用于轴承振动检测系统。

背景技术

随着对列车运行安全性要求的不断提升，列车转向架的实时监测越来越引起人们的重视，随之检测的测点也在不断的增加。目前的转向架轴承检测系统测点大多固定，在大量测点同时监测时往往需要多台设备来完成，增加了使用成本，另外，目前列车的主流通讯以MVB、TRDP等为主，当通讯形式发生变更后，需要开发相应接口的设备，增加了设备的开发成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于轴承振动检测系统。

本实用新型的技术方案：

一种用于轴承振动检测系统，包括电源模块1、接口模块2、控制模块3、交换模块4、采集模块和背板；电源模块1、接口模块2、控制模块3、交换模块4、采集模块分别与背板6连接，通过背板6上提供的接口实现供电、数据交互；

其中，接口模块2负责与外部设备通讯，具有支持多种通讯协议转换、数字量输入输出及灯显指示功能，主要由DI接口电路201、DO接口电路202、CPU模块甲203、MVB收发控制器模块204、以太网隔离转换模块205、CAN隔离转换模块206、TRDP通讯模块、MVB收发模块、CAN通讯电路、通讯接口215、第一灯显指示电路216和对外通讯接口组成；

控制模块3将处理后的数据通过接口模块2传送至外部设备，主要由CPU模块乙301、内部通信接口302、内存303、存储304、指示灯305和外部通信接口306组成；

交换模块4负责数据交互，主要由内部通讯接口、外部通讯接口404、交换机单元402和第二灯显指示电路405组成，内部通讯接口、外部通讯接口404和第二灯显指示电路405均与交换机单元402连接；其中第一内部通讯接口41-第n内部通讯接口4n分别与第一采集单元-第n采集单元连接，负责接收采集模块5的数据；第n+1内部通讯接口403与控制模块3连接，负责将接受的数据传输给控制模块3；外部通讯接口404为预留接口，用于外接上位机查看交换模块4内部数据情况；其中每一路内部通讯接口所在的通道对应第二灯显指示电路405上的一个指示灯，用于查看内部通讯接口的连通情况；

采集模块5可根据用户需求增加或减少采集单元的数量，负责数据采集、滤波以及将模拟信号转化成数字信号，并把数字信号发送至交换模块4，主要由电压采集电路501、滤波电路502、AD转换电路503、数据输出模块504组成；

背板6负责供电线路及通讯线路的连接，通过电源接口实现电源模块1对各个用电设备的供电，通过通讯接口实现接口模块2、控制模块3、交换模块4、采集模块5间的数据交互。

进一步，所述接口模块2的通讯接口215通过背板6与控制模块3连接，用于接收控制模块3的数据；接口模块2的通讯接口215同时与CPU模块甲203连接，CPU模块甲203用于运行通讯软件，通讯软件使用Socket技术进行通讯协议间的转化，将接收到的数据经不同的接口发送至外部设备；DI接口电路201、DO接口电路202、MVB收发控制器模块204、以太网隔离转换模块205、CAN隔离转换模块206、通讯接口215、第一灯显指示电路216分别与CPU模块甲203连接，MVB收发控制器模块204与MVB收发模块连接，以太网隔离转换模块205与TRDP通讯模块连接，CAN隔离转换模块206与CAN通讯模块单元连接，MVB收发模块、TRDP通讯模块、CAN通讯模块分别与对外通讯接口连接。

进一步，所述控制模块3负责振动数据的处理；CPU模块乙301用于运行诊断软件，诊断软件用于将交换模块4发送的振动数据进行傅里叶变换后提取出振动数据；CPU模块乙301还设置了振动报警门限值，当振动数据的数值超出振动报警门限值时则输出报警信息，当振动数据的数值未超出振动报警门限值时则输出振动数据的正常信息；同时控制模块3通过接口模块2将正常或报警信息发送给外部设备；内部通信接口302与CPU模块乙301连接，用于将CPU模块乙301的正常信息或报警信息通过以太网的形式发送给交换模块4；同时控制模块3通过背板6与交换模块4连接，控制模块3通过以太网的方式接受交换模块4内的信息；内存303与CPU模块乙501连接，用于数据的临时存储；存储304与CPU模块乙501连接用于将CPU模块乙301内的信息进行存储；指示灯305与CPU模块乙301连接，用于展示控制模块3的状态；外部通信接口306分别与CPU模块乙301及通过背板6与接口模块连接，用于提供二者间的网络连接通路。

进一步，所述电源模块1负责整套系统供电，主要由供电口101、防反接电路102、EMI电路103、断电保护电路104、隔离降压电路105、电压输出控制电路106、电压输出单元、电压控制IC单元109和拨码开关110组成；供电接口20通过背板6提供的电源接口与后级用电设备连接，为后级用电设备供电；供电口101与防反接电路102连接，防反接电路102与EMI电路103连接，EMI电路103与断电保护电路104连接，断电保护电路104与隔离降压电路105连接，隔离降压电路105与电压输出控制电路106连接，电压输出控制电路106分别与电压控制IC单元109、电压输出单元连接，电压输出单元与用电设备连接；电压控制IC单元109与拨码开关110连接。

本实用新型的有益效果：本检测系统引入了交换模块，可对采集模块数量进行扩展，以极少的成本增加监测测点，同时当列车采用不同的通讯协议形式时，通常需要重新开发带有相应接口的设备，而本实用新型接口模块具备通讯协议匹配功能，无需为了匹配通讯协议重新进行开发，增加了设备的通用性。

附图说明

图1是轴承振动检测系统结构图。

图2是电源模块硬件结构图。

图3是接口模块硬件结构图。

图4是控制模块硬件结构图。

图5是交换模块硬件结构图。

图6是采集模块硬件结构图。

图7是工作原理图。

图中：1电源模块；2接口模块；3控制模块；4交换模块；6背板；10轴承振动检测系统；20供电接口；101供电口；102防反接电路；103EMI电路；104断电保护电路；105隔离降压电路；106电压输出控制电路；107第一电压输出单元；108第二电压输出单元；109电压控制IC单元；110拨码开关；201DIO接口电路；202DO接口电路；203CPU模块甲；204MVB收发控制器模块；205以太网隔离转换模块；206CAN隔离转换模块；207第一MVB收发模块；208第一TRDP通讯模块；209第一CAN通讯模块；210第二MVB收发模块；211第二TRDP通讯模块；212第二CAN通讯模块；213第一对外通讯接口；214第二对外通讯接口；215通讯接口；216第一灯显指示电路；301CPU模块乙；302内部通信接口；303内存；304存储；305指示灯；306外部通信接口；41第一内部通讯接口…第n内部通讯接口；402交换机单元；403内部通讯接口；404外部通信接口；405第二灯显指示电路；501电压采集电路；502滤波电路；503AD转换电路；504数据输出模块。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

一种用于轴承振动检测系统，所述的轴承振动检测系统10包括电源模块1、接口模块2、控制模块3、交换模块4、第1采集模块至第n采集模块、背板6；

电源模块1、接口模块2、控制模块3、交换模块4、第1采集模块至第n采集模块分别与背板6连接，通过背板6上提供的接口实现供电、数据交互；

其中电源模块1负责整套系统供电，主要由供电口101、防反接电路102、EMI电路103、断电保护电路104、隔离降压电路105、电压输出控制电路106、第一电压输出单元107、第二电压输出单元108、电压控制IC单元109和拨码开关110组成；供电接口20通过背板107提供的电源接口与后级用电设备连接，为后级用电设备供电。电源模块1具有可调节电压、电压输入防反接、断电保护功能。供电口101与防反接电路102连接，防反接电路102与EMI电路103连接，EMI电路103与断电保护电路104连接，断电保护电路104与隔离降压电路105连接，隔离降压电路105与电压输出控制电路106连接，电压输出控制电路106与第一电压输出单元107、第二电压输出单元108、电压控制IC单元109连接，第一电压输出单元107、第二电压输出单元108与用电设备连接；第一电压输出单元107、第二电压输出单元108与拨码开关110连接；电压通过供电口101进入电源模块1，经防反接电路102进行反接保护后进入EMI电路103进行滤波，之后经隔离降压电路105进行降压，同时电压输出单元采集拨码开关101输出特定电压值。电源模块1可对输出电压的数值进行调节；当电源输入端的正负极反接会触发电源模块1的反接保护功能，避免设备损坏；当电源存在短暂输入中断情况时，断电保护功能可使后级用电设备持续工作。利用mos管的开关特性在电源模块1的电源输入端增加了防反接保护电路，使电源板只有在正确的电压输入下才会为后级设备供电，利用电容的储能特性增加了断电保护电路，在输入电源发生短时中断的情况下依然可以正常工作，提高了整个系统的可靠性。

其中接口模块2负责与外部设备通讯，由DI接口电路201、DO接口电路202、CPU单元甲203、MVB收发控制器模块204、以太网隔离转换模块205、CAN隔离转换模块206、TRDP通讯模块、MVB收发模块、CAN通讯电路、通讯接口215、第一灯显指示电路216、对外通讯接口单元组成，接口模块2硬件结构如图3所示。接口模块2通过背板6的电源接口与电源模块1连接，并将电压转换为自身所需的多种电压为接口模块2的不同用电部分供电；通过背板6的通讯接口与控制模块3连接，与控制模块3进行数据交互的同时通过内置的CPU模块甲203使用Socket技术进行通讯协议间的转化。DIO接口电路201、MVB收发控制器模块204、以太网隔离转换模块205、CAN隔离转换模块206、通讯接口215、第一灯显指示电路216分别与CPU单元甲203连接，MVB收发控制器模块204与MVB收发模块连接，以太网隔离转换模块205与TRDP通讯模块连接，CAN隔离转换模块206与CAN通讯电路连接，MVB收发模块、TRDP通讯模块、CAN隔离转换模块206分别与对外通讯接口连接，接口模块102具有接口匹配、数字量输入输出及灯显指示功能。可匹配TRDP、MVB、CAN通讯协议；冗余一种数字量输入输出功能，对重要信息如模块状态，报警信息输出至列车，同时可通过输入功能对车辆车速等信息输入至设备内；第一灯显指示电路216可对通讯形式及通讯状态进行指示。利用CPU模块甲203内置的选择功能，实现对接口模块2通讯电路的选通，以达到匹配需求的目的，使设备支持多种协议模块的通讯转化，提高了设备的适用范围，同时通过DI接口单元201和DO接口电路202对重要参数以数字量的形式进行接收和发送，为列车控制通讯提供一种冗余的通讯方式，增加对设备判断的可信度；DI接口单元201和DO接口电路202分别利用光耦和继电器的开关特性和隔离控制原理，保证设备安全的同时外部电路的干扰；通过第一灯显指示电路216显示的指示灯颜色及指示灯常亮、闪烁状态输出设备的通讯形式及是否有数据交互。

其中控制模块3用于运行诊断软件，之后将结果发送至接口模块2，由CPU模块乙301、内部通信接口302、内存303、存储304、指示灯305、外部通信接口306组成。如图5所示，CPU模块乙301，用于处理通过以太网输入的振动温度数据信息；内部通信接口302与CPU模块乙301、背板6连接，提供数据交互通路；内存303与CPU模块乙301连接，用于数据的临时存储，并与CPU模块乙301进行数据交互；存储504与CPU模块乙301连接用于将CPU内的信息果进行存储；指示灯305与CPU模块乙301连接，用于展示控制卡的状态；外部通信接口306与CPU模块乙301连接，用于测试设备和控制模块3之间信息交互。

当内部通信接口302接收到来自交换模块4经背板6传输来的数据，将信息传输至CPU模块乙301，CPU模块乙301经过处理后，调用存放在内存303里的诊断专家软件进行分析，分析结果送回CPU模块乙301，CPU模块乙301将数据及分析结果传输到存储304进行存储，分析结果通过内部通信接口302传至背板6，向接口模块2输送，并通过外部通信接口306输送到测试设备。控制板卡的状态信息，由CPU模块乙301传送给指示灯305进行展示。

其中交换模块4负责数据交互，由n个内部通讯接口41-4n、交换机单元402、内部通讯接口403、外部通信接口404、第二灯显指示电路405组成。交换机单元402用于在以太网的方式进行数据交互；内部通讯接口11至内部通讯接口4n分别与背板6、交换机单元402连接，内部通讯接口403与背板6、交换机单元402连接，提供数据交互通路；第二灯显指示电路405与交换机单元402连接，用于对连接通路状态的展示；外部通信接口404与交换机单元402连接，可外接上位机查看内部数据情况。

内部通讯接口与采集单元一一对应，内部通讯接口接收来自采集模块通过背板6传输来的数据，这些数据都传送到交换模块4，交换模块4将数据传送到内部通讯接口403，再经过背板6传送至控制模块3。交换单元的连接状态信息，由交换机单元402传送给第二灯显指示电路405进行展示。

n个采集单元负责数据采集，采集单元硬件组成相同，由电压采集单元等组成。采集模块供电单元通过背板6的电源接口与电源模块1连接，并将电压转换为自身所需的多种电压，为n个采集模块的不同用电部分供电；内置的通讯单元通过背板6的通讯接口与交换模块4连接。电压采集电路包括16路振动采集。通过外部传感器接口连接采集单元对振动信号进行采集，经模数转换后的信号传送至控制模块3。

其中背板6负责供电线路及通讯线路的连接，通过电源接口实现电源模块1对系统内各个用电设备的供电，通过通讯接口实现接口模块2、控制模块3、交换模块4、采集模块5间的数据交互。

工作原理：如图7，采集模块5采集数据后，将数据经过交换模块4将数据输送到控制模块3，控制模块3将对应的结果经过接口模块2实现与外部设备的信息交互。

Claims (4)

1.一种用于轴承振动检测系统，其特征在于，所述的轴承振动检测系统(10)包括电源模块(1)、接口模块(2)、控制模块(3)、交换模块(4)、采集模块和背板(6)；电源模块(1)、接口模块(2)、控制模块(3)、交换模块(4)、采集模块分别与背板(6)连接，通过背板(6)上提供的接口实现供电、数据交互；

其中，接口模块(2)负责与外部设备通讯，具有支持多种通讯协议转换、数字量输入输出及灯显指示功能，主要由DI接口电路(201)、DO接口电路(202)、CPU模块甲(203)、MVB收发控制器模块(204)、以太网隔离转换模块(205)、CAN隔离转换模块(206)、TRDP通讯模块、MVB收发模块、CAN通讯单元、通讯接口(215)、第一灯显指示电路(216)和对外通讯接口组成；

控制模块(3)将处理后的数据通过接口模块(2)传送至外部设备，主要由CPU模块乙(301)、内部通信接口(302)、内存(303)、存储(304)、指示灯(305)和外部通信接口(306)组成；

交换模块(4)负责数据交互，主要由内部通讯接口、外部通讯接口(404)、交换机单元(402)和第二灯显指示电路(405)组成，内部通讯接口、外部通讯接口(404)和第二灯显指示电路(405)均与交换机单元(402)连接；其中

第一内部通讯接口(41)-第n内部通讯接口(4n)分别与第一采集单元-第n采集单元连接，负责接收采集模块(5)的数据；第n+1内部通讯接口(403)与控制模块(3)连接，负责将接受的数据传输给控制模块(3)；外部通讯接口(404)为预留接口，用于外接上位机查看交换模块(4)内部数据情况；其中

每一路内部通讯接口所在的通道对应第二灯显指示电路(405)上的一个指示灯，用于查看内部通讯接口的连通情况；

采集模块(5)根据用户需求增加或减少采集单元的数量，负责数据采集、滤波以及将模拟信号转化成数字信号，并把数字信号发送至交换模块(4)，主要由电压采集电路(501)、滤波电路(502)、AD转换电路(503)、数据输出模块(504)组成；

背板(6)负责供电线路及通讯线路的连接，通过电源接口实现电源模块(1)对各个用电设备的供电，通过通讯接口实现接口模块(2)、控制模块(3)、交换模块(4)、采集模块(5)间的数据交互。

2.根据权利要求1所述的用于轴承振动检测系统，其特征在于，所述接口模块(2)的通讯接口(215)通过背板(6)与控制模块(3)连接，用于接收控制模块(3)的数据；接口模块(2)的通讯接口(215)同时与CPU模块甲(203)连接，CPU模块甲(203)用于运行通讯软件，通讯软件使用Socket技术进行通讯协议间的转化，将接收到的数据经不同的接口发送至外部设备；DI接口电路(201)、DO接口电路(202)、MVB收发控制器模块(204)、以太网隔离转换模块(205)、CAN隔离转换模块(206)、通讯接口(215)、第一灯显指示电路(216)分别与CPU模块甲(203)连接，MVB收发控制器模块(204)与MVB收发模块连接，以太网隔离转换模块(205)与TRDP通讯模块连接，CAN隔离转换模块(206)与CAN通讯模块单元连接，MVB收发模块、TRDP通讯模块、CAN通讯模块分别与对外通讯接口连接。

3.根据权利要求1所述的用于轴承振动检测系统，其特征在于，所述控制模块(3)负责振动数据的处理；CPU模块乙(301)用于运行诊断软件，诊断软件用于将交换模块(4)发送的振动数据进行傅里叶变换后提取出振动数据；CPU模块乙(301)还设置了振动报警门限值，当振动数据的数值超出振动报警门限值时则输出报警信息，当振动数据的数值未超出振动报警门限值时则输出振动数据的正常信息；同时控制模块(3)通过接口模块(2)将正常或报警信息发送给外部设备；内部通信接口(302)与CPU模块乙(301)连接，用于将CPU模块乙(301)的正常信息或报警信息通过以太网的形式发送给交换模块(4)；同时控制模块(3)通过背板(6)与交换模块(4)连接，控制模块(3)通过以太网的方式接受交换模块(4)内的信息；内存(303)与CPU模块乙(301)连接，用于数据的临时存储；存储(304)与CPU模块乙(301)连接用于将CPU模块乙(301)内的信息进行存储；指示灯(305)与CPU模块乙(301)连接，用于展示控制模块(3)的状态；外部通信接口(306)分别与CPU模块乙(301)及通过背板(6)与接口模块(2)连接，用于提供二者间的网络连接通路。

4.根据权利要求1所述的用于轴承振动检测系统，其特征在于，所述电源模块(1)负责整套系统供电，主要由供电口(101)、防反接电路(102)、EMI电路(103)、断电保护电路(104)、隔离降压电路(105)、电压输出控制电路(106)、电压输出单元、电压控制IC单元(109)和拨码开关(110)组成；供电接口(20)通过背板(6)提供的电源接口与后级用电设备连接，为后级用电设备供电；供电口(101)与防反接电路(102)连接，防反接电路(102)与EMI电路(103)连接，EMI电路(103)与断电保护电路(104)连接，断电保护电路(104)与隔离降压电路(105)连接，隔离降压电路(105)与电压输出控制电路(106)连接，电压输出控制电路(106)分别与电压控制IC单元(109)、电压输出单元连接，电压输出单元与用电设备连接；电压控制IC单元(109)与拨码开关(110)连接。