CN2807354Y

CN2807354Y - 电动机测温智能巡检报警系统

Info

Publication number: CN2807354Y
Application number: CN 200520128199
Authority: CN
Inventors: 徐长彬; 杨斌; 章少东
Original assignee: ZHONGTAI SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHONGTAI SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2015-11-01

Abstract

一种可以自动检测电动机温度的测温智能巡检报警系统。主要解决目前工厂内大量电动机因不能及时巡检而导致过热毁损的问题。其特征在于：所述电动机测温智能巡检报警系统还包括电力载波调制解调器、数据采集器以及RS232串口，其中电脑主机与电力载波调制解调器之间通过RS232串口发送和接收数据，电力载波调制解调器与数据采集器之间通过电动机原有动力电缆传递数据信号，数据采集器与温度传感器之间通过端口间电缆传递采集后的温度信号。具有可随时对电动机温度进行巡回检测并实时传送温度信号的特点，并且本系统在应用中以电动机原有动力电缆作为信号传输线，不需要对现有设备进行任何改造。

Description

电动机测温智能巡检报警系统

技术领域：

本实用新型涉及一种可以自动检测电动机温度的自动控制系统，尤其是涉及一种由微机进行中央控制可以巡回检查辖区内电动机温度的智能化报警系统。本系统可应用于石油、石化等行业中对防爆要求较高的场所的电动机本体和接线盒内导线与接线柱运行时的温度或设备运行时的轴温检测等地方。

背景技术：

在工厂内一般都大量采用电动机提供动力，其中电动机线圈烧毁和轴承抱轴已经成为导致电动机发生故障的主要原因，大约占电动机故障率的80％以上。从理论上讲，电动机线圈以及轴承温度的增高，都需要一个过程，时间长度从十几分钟到几个小时不等。如果在这一过程中，能够及时发现电动机温度有异常增高现象，进行停机检修，则可以有效避免电机的毁损。但是在实际生产中，往往无法及时发现这种温度异常的情况，原因在于：1、一个大型工厂内往往有上千台低压电动机，从事电力运行维护的职工不可能在短时间内对这些电动机进行反复巡检。2、目前虽然已经有了一些远程传输信号的技术在电动机控制领域中被应用，但是这些现有技术中都是采用的专门信号电缆传输采集到的信号，这种模式不适应于对防爆要求极高的化工类作业区内，因为在已有的设备区内大规模铺设信号电缆将必须外套防爆钢管，可能产生的工程量极为庞大，因此常规的远程信号传输的技术不能适用。

实用新型内容：

为了克服现有技术中没有一种可以随时对电动机温度进行巡回检测并实时传送的报警装置不足，本实用新型提供一种电动机测温智能巡检报警系统，该种电动机测温智能巡检报警系统具有可随时对电动机温度进行巡回检测并实时传送温度信号的特点，并且本系统在应用中以电动机原有动力电缆作为信号传输线，不需要对现有设备进行任何改造，大大提高了本技术方案在实际中的可行性。

本实用新型的技术方案是：该种电动机测温智能巡检报警系统，包括电脑主机、温度传感器以及电力载波调制解调器、数据采集器以及RS232串口。其中电脑主机与电力载波调制解调器之间通过RS232串口发送和接收数据，电力载波调制解调器与数据采集器之间通过电动机原有动力电缆传递数据信号，数据采集器与温度传感器之间通过端口间电缆传递采集后的温度信号。

具体的说，所述数据采集器由温度信号采集控制单元和信号流动控制单元构成，电力载波调制解调器由电力载波信号调制解调单元构成，其中，所述温度信号采集控制单元由以下元件组成，分别为，四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5，单线数字温度传感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10，单片机IC3，以及本单元的工作电源提供电路，其中固定于电动机三相接线柱和前后轴承槽内的单线数字温度传感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10的数字信号输出端分别与相应四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的数字信号输入端相连，四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的控制端子各自经过一个反向器连接至单片机IC3的相应输出端口，四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的数字信号输出端相串联后连接至单片机IC3的一个输入端，该数字信号为原始温度信号，单片机IC3的另一个输入端和输出端分别作为本单元的温度信号输出端和温度采集控制信号输入端。

上文所述电力载波信号调制解调单元主要由电力载波数据通信模块IC1、IC13组成，两模块由RX、TX、R/T三个端口构成，均为TTL电平，TX端发送数据，RX端接收数据，R/T为接收/发送控制端，R/T端为高电平时模块处于接收状态，R/T端为低电平时处于发送状态，电力载波数据通信模块IC1、IC13的两个高频信号输入、输出端之间通过电力电缆连接，其中电力载波数据通信模块IC13的RX端为控制信号发射端，TX端为远程传输后的温度采集信号输出端，电力载波数据通信模块IC1的RX端为初始温度采集信号输入端，TX端为远程传输后控制指令输出端。

信号流动控制单元由以下元件组成，分别为，计算机串口232芯片IC11，三极管，单片机IC12、IC14，四双向模拟开关IC2；其中，三极管作为控制单片机IC12、IC14中信号流动的元件，三极管的发射极接地，而基极则经电阻连接至单片机IC12的一个输出端，其集电极与四双向模拟开关IC2的控制端相连，计算机串口232芯片IC11的1号、2号管脚分别作为与微机通信的端口，9号、10号管脚分别与单片机IC14的一个输出端和四双向模拟开关IC2的输入/输出端相连，单片机IC14的这个输出端作为信号流动控制单元的温度信号输入端，四双向模拟开关IC2的这个输入/输出端经电阻引出，引至电力载波数据通信模块IC13的RX端，此RX端作为信号流动控制单元的控制信号输出端。电脑主机通过串行接口与信号流动控制单元相连，信号流动控制单元的控制信号输出端、温度信号输入端分别与电力载波信号调制解调单元的控制信号发射端、远程传输后的温度采集信号输出端相连，电力载波信号调制解调单元内的高频信号通过电力电缆线传输，该单元内的初始温度采集信号输入端、远程传输后控制指令输出端分别与温度信号采集控制单元的温度信号输出端和温度采集控制信号输入端相连。

本实用新型具有如下有益效果：由于采取上述方案的电动机测温智能巡检报警系统将数字式温度检测技术与电力载波技术相结合与计算机程序相配合后应用于对电动机温度信号的采集和传输上，使得该种电动机测温智能巡检报警系统具有可随时对电动机温度进行巡回检测并实时远程传送温度信号的特点。并且本系统在应用中以电动机原有动力电缆作为信号传输线，不需要对现有设备进行任何改造，大大提高了本技术方案在实际中的可行性。因此，该系统可广泛应用于石油、石化等防爆场所的电动机本体和运行时的轴温检测。

附图说明：

附图1是本实用新型的电路原理方框图。

附图2是本实用新型的温度信号采集部分、电力载波调制部分电气原理图。

附图3是本实用新型的控制信号流动、电力载波解调部分电气原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示该种电动机测温智能巡检报警系统，包括电脑主机、温度传感器，以及电力载波调制解调器、数据采集器、RS232串口，其中电脑主机与电力载波调制解调器之间通过RS232串口发送和接收数据，电力载波调制解调器与数据采集器之间通过电动机原有动力电缆传递数据信号，数据采集器与温度传感器之间通过端口间电缆传递采集后的温度信号。具体的说，该种电动机测温智能巡检报警系统的数据采集器由一个温度信号采集控制单元和一个信号流动控制单元构成。其中，电脑主机通过串行接口与信号流动控制单元相连，信号流动控制单元的控制信号输出端、温度信号输入端分别与电力载波信号调制解调单元的控制信号发射端、远程传输后的温度采集信号输出端相连，电力载波信号调制解调单元内的高频信号通过电力电缆线传输，该单元内的初始温度采集信号输入端、远程传输后控制指令输出端分别与温度信号采集控制单元的温度信号输出端和温度采集控制信号输入端相连。

如图2结合图3所示，在本技术方案中，所述温度信号采集控制单元由以下元件组成，分别为：

(1)四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5。四双向模拟开关的型号可以选用CD4066。其每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换，因此称为输入/输出端。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。各开关间的串扰很小，典型值为-50dB。

(2)单线数字温度传感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10。这些单线数字温度传感器均可以采用美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器DS1820。在DS1820内部使用了在板专利技术，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。它与其它温度传感器相比，在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS1820的双向通讯。并且它支持多点组网功能，多个DS1820可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。此外，DS1820在使用中不需要任何外围元件，测量结果可以用9位数字量方式直接串行传送。

(3)单片机IC3。该单片机可以采用美国ATMEL公司开发生产的AT2051系列。

(4)本单元的工作电源提供电路，即为单片机IC3提供直流工作电源的变压整流电路，即由变压器、整流块ZL1、稳压电源LM7805构成的工作电源提供电路。

上述元件的具体连接关系如图2所示，其中固定于电动机三相接线柱和前后轴承槽内的单线数字温度传感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10的数字信号输出端分别与相应四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的数字信号输入端相连，四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的控制端子各自经过一个反向器连接至单片机IC3的相应输出端口，四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的数字信号输出端相串联后连接至单片机IC3的一个输入端，该数字信号为原始温度信号，单片机IC3的另一个输入端和输出端分别作为本单元的温度信号输出端和温度采集控制信号输入端。

电力载波信号调制解调单元主要由电力载波数据通信模块IC1、IC13组成，两模块可采用成都科强公司开发的KQ-100F电力载波数据通信模块，该种模块只在市电正弦波基波零点进行数据的发送和接收，干扰小，有较好的通信效果；此外其接收灵敏度可以调得较高，使远传效果显著。其由RX、TX、R/T三个端口构成，均为TTL电平，TX端发送数据，RX端接收数据，R/T为接收/发送控制端，R/T端为高电平时模块处于接收状态，R/T端为低电平时处于发送状态，电力载波数据通信模块IC1、IC13的两个高频信号输入、输出端之间通过电力电缆连接，其中电力载波数据通信模块IC13的RX端为控制信号发射端，TX端为远程传输后的温度采集信号输出端，电力载波数据通信模块IC1的RX端为初始温度采集信号输入端，TX端为远程传输后控制指令输出端。

如图3所示，所述信号流动控制单元由以下元件组成，分别为：计算机串口232芯片IC11，三极管，单片机IC12、IC14，四双向模拟开关IC2；其中，三极管作为控制单片机IC12、IC14中信号流动的元件，三极管的发射极接地，而基极则经电阻连接至单片机IC12的一个输出端，其集电极与四双向模拟开关IC2的控制端相连，同时经过电阻连接至单片机IC14的一个输出端上，计算机串口232芯片IC11的1号、2号管脚分别作为与微机通信的端口，9号、10号管脚分别与单片机IC14的一个输出端和四双向模拟开关IC2的输入/输出端相连，此输入/输出端经电阻引出，引至电力载波数据通信模块IC13的RX端。

上述单元的具体工作过程如下：

现场温度监测控制是由预存于计算机中的程序通过计算机232串口自动发出被检测设备编码信号，计算机串口232芯片IC11的电路1脚接收计算机设备编码信号，编码信号通过计算机串口232芯片IC11集成电路电压匹配从9脚输出到电力载波模块IC13的TX发射脚和单片机IC14的RXD脚。单片机IC14接收的信号，通过内置的单片机程序控制P3.3脚处于低电平，使电力载波模块IC13的R/T脚处于低电平，电力载波模块处在发射状态，电力载波模块127.0KHZ的高频信号被计算机设备编码信号调制，发射到三相供电线路上。

数字温度传感器IC6至IC10采集电动机三相绕组及前后轴承共五个温度信号。电力载波模块IC1接收供电线路上由发射端设备编码调制后的高频电力载波信号，由采集端电力载波模块的RX接收脚解调出设备编码信号。解调出设备编码信号输入单片机IC3的RXD接收脚，单片机IC3进行程序判别，如果接收的编码与本采集设备温度单片机IC3的程序编码一致，单片机IC3的程序发出读取温度数据指令，单片机IC3的P3.1-P3.7脚按单片机内置的程序控制分别使P3.1-P3.7脚处于低电平，控制六反向器集成电路进行电位反向，由此控制四模拟开关IC4-1至IC4-5按单片机IC3的程序分时序分别接通五个温度传感器的数字信号脚，并读出温度传感器IC6-IC10的数字温度信号。读出的数字温度信号合为一路送入到单片机IC3的INTO脚，通过单片机IC3的程序控制，在单片机IC3的TX脚输出带有编码的温度数字信号。

此后，单片机IC3的TX脚输出带有编码的温度数字信号输入电力载波模块IC1，单片机IC3的程序控制其19脚位于低电平，使电力载波模块R/T脚位于低电平，电力载波模块IC1处在发射状态，输出高频电力载波信号，调制后的高频电力载波信号通过电力载波模块IC1再传送到电力供电线路上，通过普通电缆传送到远端。

如果接收的编码与本采集设备温度单片机程序编码不一致，采集设备温度单片机的程序不发出读取温度数据指令，不进行温度数据读取。

发射器端电力载波模块IC13接收三相电力线上的载波高频信号，而后在RX接收脚解调出编码数字温度信号，同时输入到单片机IC12的RX接收脚，其中单片机IC12中的程序根据编码使得18脚位于低电平，使三极管9014截止，四模拟开关集成电路一路闭合，接收信号输入232芯片IC11的10脚进行电压转换，并将其2脚数据输入计算机，通过计算机程序进行数据处理。其数据结果显示在计算机屏幕上。

按照计算机内置的程序，处理后的温度数据，与其计算机程序设置的温度报警上限数值进行比较。当现场温度数值小于计算机内部储存的温度报警上限数值时，计算机不报警，并显示设备运行正常。当现场温度数值大于计算机内部储存的温度报警上限数值时，计算机响声闪光报警，并显示设备运行温度过高，提醒设备运行人员，需到要现场察看设备，维修故障设备。

当计算机内设的程序将数据处理完后，其程序自动发出下一台设备编码信号，进行下一台设备温度监测。可以设计成当计算机自动发出一台设备编码信号后，在设定的时间内没有返回编码和温度数据信号，计算机程序则可自动连续发出本设备编码信号，最多5次，如果还是没有返回编码和温度数据信号，则该程序自动发出下一台设备编码信号，进行下一台设备温度监测。

Claims

1、一种电动机测温智能巡检报警系统，包括电脑主机、温度传感器，其特征在于：所述电动机测温智能巡检报警系统还包括电力载波调制解调器、数据采集器以及RS232串口，其中电脑主机与电力载波调制解调器之间通过RS232串口发送和接收数据，电力载波调制解调器与数据采集器之间通过电动机原有动力电缆传递数据信号，数据采集器与温度传感器之间通过端口间电缆传递采集后的温度信号。

2、根据权利要求1所述的电动机测温智能巡检报警系统，其特征在于：所述数据采集器由温度信号采集控制单元和信号流动控制单元构成，电力载波调制解调器由电力载波信号调制解调单元构成，其中，所述温度信号采集控制单元由以下元件组成，分别为，四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5，单线数字温度传感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10，单片机IC3，以及本单元的工作电源提供电路，其中固定于电动机三相接线柱和前后轴承槽内的单线数字温度传感器IC6、IC7、IC8、IC9、IC10的数字信号输出端分别与相应四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的数字信号输入端相连，四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的控制端子各自经过一个反向器连接至单片机IC3的相应输出端口，四双向模拟开关IC4-1、IC4-2、IC4-3、IC4-4、IC4-5的数字信号输出端相串联后连接至单片机IC3的一个输入端，该数字信号为原始温度信号，单片机IC3的另一个输入端和输出端分别作为温度信号采集控制单元的温度信号输出端和温度采集控制信号输入端；

所述电力载波信号调制解调单元主要由电力载波数据通信模块IC1、IC13组成，两模块由RX、TX、R/T三个端口构成，均为TTL电平，TX端发送数据，RX端接收数据，R/T为接收/发送控制端，R/T端为高电平时模块处于接收状态，R/T端为低电平时处于发送状态，电力载波数据通信模块IC1、IC13的两个高频信号输入、输出端之间通过电力电缆连接，其中电力载波数据通信模块IC13的RX端为控制信号发射端，TX端为远程传输后的温度采集信号输出端，电力载波数据通信模块IC1的RX端为初始温度采集信号输入端，TX端为远程传输后控制指令输出端；

所述信号流动控制单元由以下元件组成，分别为，计算机串口232芯片IC11，三极管，单片机IC12、IC14，四双向模拟开关IC2；其中，三极管作为控制单片机IC12、IC14中信号流动的元件，三极管的发射极接地，而基极则经电阻连接至单片机IC12的一个输出端，其集电极与四双向模拟开关IC2的控制端相连，计算机串口232芯片IC11的1号、2号管脚分别作为与微机通信的端口，9号、10号管脚分别与单片机IC14的一个输出端和四双向模拟开关IC2的输入/输出端相连，单片机IC14的这个输出端作为信号流动控制单元的温度信号输入端，四双向模拟开关IC2的这个输入/输出端经电阻引出，引至电力载波数据通信模块IC13的RX端，该端作为信号流动控制单元的控制信号输出端；

电脑主机通过串行接口与信号流动控制单元相连，信号流动控制单元的控制信号输出端、温度信号输入端分别与电力载波信号调制解调单元的控制信号发射端、远程传输后的温度采集信号输出端相连，电力载波信号调制解调单元内的高频信号通过电力电缆线传输，该单元内的初始温度采集信号输入端、远程传输后控制指令输出端分别与温度信号采集控制单元的温度信号输出端和温度采集控制信号输入端相连。