RU2790792C1

RU2790792C1 - Scada device for diagnosing equipment

Info

Publication number: RU2790792C1
Application number: RU2022116729A
Authority: RU
Inventors: Алексей Семенович Дорохов; Юрий Владимирович Катаев; Михаил Николаевич Костомахин; Николай Алексеевич Петрищев; Ефим Вадимович Пестряков; Александр Сергеевич Саяпин
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-02-28

Abstract

FIELD: dignosing equipment.

SUBSTANCE: devices used to collect real-time information from sensors and an onboard system. The device contains STM32F3Discovery debug board based on STM32F303VCT6 microcontroller (ARM Cortex-M4), Arduino debug board based on AVR microcontroller, two RS-485 modules, MCP2515 module and a set of sensors. The MCP2515 CAN module is connected to the Arduino UNO board, which is connected to the STM32F3Discovery.

EFFECT: to improve the quality of maintenance, the accuracy of assessing the current state of equipment and predicting malfunctions due to the simultaneous collection of information in real time from the indicator counters and from the onboard equipment system.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, применяемым в сельском хозяйстве для сбора информации в реальном времени с датчиков и боратовой системы.The invention relates to devices used in agriculture to collect real-time information from sensors and a borate system.

Известен анализатор работы систем двигателя внутреннего сгорания (Патент SU № 2217725, МПК G01M15/00, 2001 г.), содержащий детектор тока стартера, генератор импульсов момента зажигания, компаратор, умножитель частоты, блок совпадения, индикатор среднего значения тока, инвертор, пиковые детекторы минимального и максимального значений амплитуды тока стартера и индикатор разности напряженийKnown analyzer of internal combustion engine systems (Patent SU No. 2217725, IPC G01M15/00, 2001), containing a starter current detector, ignition timing pulse generator, comparator, frequency multiplier, coincidence unit, average current indicator, inverter, peak detectors minimum and maximum starter current amplitude values and voltage difference indicator

Недостатком этой системы главном образом является отсутствие возможности сопряжения с персональным компьютером. Точность диагностируемых параметров не отвечает современным требованиям, главным образом, отсутствуют высокоскоростные интерфейсы связи. Так же довольно простой алгоритм, который не позволяет не накапливать данные, не анализировать. The main disadvantage of this system is the lack of the possibility of interfacing with a personal computer. The accuracy of the diagnosed parameters does not meet modern requirements, mainly, there are no high-speed communication interfaces. It is also a fairly simple algorithm that does not allow not to accumulate data, not to analyze.

Известно устройство для диагностики функционирования дизеля (Патент RU № 2049321, МПК G01M 15/00, 1995 г.), содержащее датчики температуры выпускных газов по цилиндрам, датчик давления наддува, датчик частоты вращения двигателя и блок, содержащий алгоритм вычисления тепловой напряженности каждого цилиндра, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено пультом управления, дисплеем, блоком, содержащим алгоритм вычисления расхода топлива по выражению. A device for diagnosing the functioning of a diesel engine is known (Patent RU No. 2049321, IPC G01M 15/00, 1995), containing exhaust gas temperature sensors for cylinders, a boost pressure sensor, an engine speed sensor and a block containing an algorithm for calculating the thermal stress of each cylinder, characterized in that it is additionally equipped with a control panel, a display, a block containing an algorithm for calculating fuel consumption by expression.

Недостатками известного устройства для диагностики функционирования дизеля является то, что его алгоритм работы является устаревшим. Так же отсутствует возможность коммуникаций по современным и быстрым интерфейсам связи и связи с сервером или персональным компьютером. Сам же алгоритм не дает полной и точной оценки состояния двигателя в режиме реального времени, а также отсутствует возможность накопления получаемых данных в структурированном виде. The disadvantages of the known device for diagnosing the operation of a diesel engine is that its operation algorithm is outdated. There is also no possibility of communication via modern and fast communication interfaces and communication with a server or a personal computer. The algorithm itself does not provide a complete and accurate assessment of the state of the engine in real time, and there is also no possibility of accumulating the received data in a structured form.

Наиболее близкой является автоматизированная система диагностики бензиновых автотракторных двигателей (Патент SU №2349890, МПК G01M 15/04, 2007 г.), состоящая из устанавливаемых на испытуемом двигателе датчика частоты вращения, датчика расхода топлива, датчика угла опережения зажигания, датчика давления, блока сопряжения датчиков с персональным компьютером (ПК) и самого ПК.The closest is the automated system for diagnosing gasoline automotive engines (Patent SU No. 2349890, IPC G01M 15/04, 2007), consisting of a speed sensor installed on the tested engine, a fuel consumption sensor, an ignition timing sensor, a pressure sensor, an interface unit sensors with a personal computer (PC) and the PC itself.

Недостатком известной системы, главном образом, является отсутствие возможности сопряжения с бортовой системой техники, для получения контрольно-диагностических параметров от датчиков, заложенных заводом изготовителем. Так же для связи с персональным компьютером имеется только интерфейс RS-232. The disadvantage of the known system, mainly, is the lack of the ability to interface with the onboard system of technology, to obtain control and diagnostic parameters from the sensors incorporated by the manufacturer. Also, for communication with a personal computer, there is only an RS-232 interface.

Технической задачей изобретения является повышение качества технического обслуживания, точности оценки текущего состояния техники и прогнозирования неисправностей за счет одновременного сбора информаций в режиме реального времени, как с счетчиков индикаторов по интерфейсам RS – 485, RS – 232, GPIO, так и с бортовой системы техники с применением CAN - шины. The technical objective of the invention is to improve the quality of maintenance, the accuracy of assessing the current state of equipment and predicting malfunctions due to the simultaneous collection of information in real time, both from indicator counters via the RS-485, RS-232, GPIO interfaces, and from the on-board equipment system with using CAN bus.

Технический результат достигается тем, что SCADA-устройство для диагностирования техники, содержащее отладочную плату STM32F3Discovery на базе микроконтроллера STM32F303VCT6 (ARM Cortex-M4), отладочную плату Arduino UNO на базе микроконтроллера AVR, два модуля RS-485, модули RS-485 и внешние датчики подключены к плате STM32F3Discover, один из модулей RS-485 конвертируется в RS-232, согласно изобретению, модуль MCP2515 CAN подключен к плате Arduino UNO, которая подсоединена к STM32F3Discovery.The technical result is achieved by the fact that a SCADA device for diagnosing equipment, containing an STM32F3Discovery debug board based on an STM32F303VCT6 (ARM Cortex-M4) microcontroller, an Arduino UNO debug board based on an AVR microcontroller, two RS-485 modules, RS-485 modules and external sensors connected to the STM32F3Discover board, one of the RS-485 modules is converted to RS-232, according to the invention, the MCP2515 CAN module is connected to the Arduino UNO board, which is connected to the STM32F3Discovery.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства. The invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic diagram of the device.

SCADA-устройство для диагностирования техники содержит узлы и агрегаты для преобразования входных сигналов 1 на датчики 2, которые подключены к центральной плате STM32F3Discovery 3, подключенную к ней по интерфейсу UART плату Arduino 4 модулем MCP2515 5 для сопряжения с CAN шиной на приборной панели 6. Питание происходит от аккумуляторной батареи 7. Так же для передачи данных и приема информации от датчиков 2 имеются модули RS – 485 и RS-232 - 8. The SCADA device for diagnosing equipment contains components and assemblies for converting input signals 1 to sensors 2, which are connected to the STM32F3Discovery 3 central board, the Arduino board 4 connected to it via the UART interface by the MCP2515 module 5 for interfacing with the CAN bus on the dashboard 6. Power supply comes from the storage battery 7. There are also RS-485 and RS-232-8 modules for transmitting data and receiving information from sensors 2.

Работает предлагаемое SCADA-устройство для диагностирования техники следующим образом.The proposed SCADA device for diagnosing equipment works as follows.

Модуль MCP2515, используемый для конвертации данных в цифровой формат, 5 подключен к CAN-шине техники и по SPI интерфейсу передает данные на плату Arduino 4, она специальным программным обеспечением обрабатывает полученную информацию и в структурированном виде передает информацию на STM32F3Discovery 3 по интерфейсу UART. Таким образом, плата Arduino UNO 4 берет на себя работу, по структурированию и анализу получаемых данных с CAN шины техники. Помимо этого, STM32F3Discovery 3 принимает по прерываниям, получает информацию с датчиков 2 по интерфейсам GPIO, SPI, UART, I2C и с модулей преобразователей интерфейсов RS-485 и RS -232 8.The MCP2515 module, used to convert data into digital format, 5 is connected to the CAN bus of the equipment and transmits data to the Arduino 4 board via the SPI interface, it processes the received information with special software and transmits information in a structured form to STM32F3Discovery 3 via the UART interface. Thus, the Arduino UNO 4 board takes over the job of structuring and analyzing the data received from the CAN bus technology. In addition, STM32F3Discovery 3 receives interrupts, receives information from sensors 2 via GPIO, SPI, UART, I2C interfaces and from RS-485 and RS-232 interface converter modules 8.

Далее весь накопленный массив данных STM32F3Discovery 3 передается на персональный компьютер (на схеме не указан) или на приборную панель 6 уже в проанализированном виде и режиме реального времени. Этот режим достигается за счет установленного на плате микроконтроллера с тактовой частотой 72 Mhz. Further, the entire accumulated data array STM32F3Discovery 3 is transferred to a personal computer (not shown in the diagram) or to the dashboard 6 already in the analyzed form and in real time. This mode is achieved due to the microcontroller installed on the board with a clock frequency of 72 Mhz.

Предлагаемое SCADA-устройство для диагностирования техники может быть использовано в диагностирование сельскохозяйственной техники, для выявления текущего состояния техники и прогнозирования ошибок. The proposed SCADA device for diagnosing equipment can be used in diagnosing agricultural equipment, to identify the current state of equipment and predict errors.

Claims

A SCADA device for diagnosing equipment, containing an STM32F3Discovery debug board based on the STM32F303VCT6 microcontroller (ARM Cortex-M4), an Arduino UNO debug board based on an AVR microcontroller, two RS-485 modules, RS-485 modules and external sensors are connected to the STM32F3Discovery board, one from RS-485 modules is converted to RS-232, differing in that the MCP2515 CAN module is connected to the Arduino UNO board, which is connected to STM32F3Discovery.