[發明專利]振動監視保護裝置的背板總線式結構及其通信控制方法

有效

• 申請號: 201110291290.6
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102508456A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 許飛云;賈民平;胡建中;黃鵬;劉桂興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B19/048
• 分類號: G05B19/048;G05B19/418
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明屬于機械振動信號監視保護和設備故障分析與診斷領域，特別涉及一種背板總線式振動監視保護裝置內部模塊通信及控制方法。

背景技術

旋轉機械監視保護與故障分析診斷裝置是保障設備安全、穩定、高效運行的重要工具，隨著現代企業設備管理智能化、信息化水平的不斷提高，對設備進行監視保護與故障診斷，并在此基礎上實現設備的視情維修與預知維護已成為企業的迫切需求。傳統的以監測儀表為主體的狀態監測與報警裝置，可以在線監測設備的振動以及溫度、壓力、流量等信息，并根據人工設定的報警門限對異常的監測參數作出報警提示直至聯鎖停車，但其缺點是報警參數及報警方式單一，缺乏對故障的分析診斷能力，而以便攜式儀器或便攜式計算機為主的故障分析儀器，主要提供常見的信號處理與故障分析方法，如頻譜分析、波形分析、軸心軌跡分析等，此類裝置主要用于設備狀態的巡檢，其缺點是不能完整記錄設備運行的狀態信息，缺乏在線監視保護和預防突發故障的能力；以工業控制計算機或嵌入式計算機為主體的在線狀態監測與故障診斷裝置是故障分析儀器的進一步發展，可以實現面向企業內部網甚至面向因特網的遠程狀態監測與故障分析、診斷，但主要作為監視保護裝置的后級系統，缺乏實時聯鎖保護能力。開發智能化監視保護裝置，實現基于多種故障特征的監視報警與分析診斷，為旋轉機械提供更為全面的實時監控與聯鎖保護，已成為本領域技術發展的方向之一。

提高旋轉機械振動監視保護與分析診斷精度的關鍵是同一轉子振動信號根據其旋轉速度實現整周期同步波形數據采集，整周期波形數據可以消除頻譜分析時能量泄露，獲得準確的故障特征頻率及其幅值，而基于鍵相/轉速信號觸發的同步振動波形采集則可以保證獲得準確的、可比較的相位信息，上述信息不僅為故障識別提供依據還可以用于進行轉子現場動平衡。

已授權的中國發明專利《嵌入式旋轉機械運行監控保護裝置與設置方法》(專利號：200710132811.7)由嵌入式管理模塊和多個功能模塊、顯示器和觸摸屏控制電路組成，每個功能模塊對旋轉機械的各通路傳感器信號進行采集處理，管理模塊通過高速異步串口(UART)電路連接各功能模塊進行數據傳遞和控制，通過網絡接口、RS232或RS485接口連接上位機，接收上位機的組態、數據巡檢和采集命令，嵌入式管理模塊同時直接連接觸摸屏液晶顯示器，顯示圖表數據。該發明主要針對振動峰峰值、烈度等特征量進行監測，無波形數據同步采集和分析功能，也未實現功能模塊的即插即用，管理模塊工作負荷較小。若需要對全波形數據進行監測、處理以及分析診斷，則由于模塊間通信數據量龐大，采用異步串口方式難以滿足實時性要求，同時管理模塊的工作負荷也將大大提高，難以滿足應用要求。

已授權的中國發明專利《大型旋轉機械設備智能采集監測裝置及采集監測方法》(專利號：200410026179.4)采用基于CPCI總線和DSP處理器，八通道同步高速數據采集的硬件設備，依據被監測設備自身動態運行數據所構建的設備運行狀態，實現該發明監測參數的動態自適應設置和調整，以及監測數據的智能存儲，形成一套針對大型旋轉機械設備的智能狀態監測裝置。但該發明監測參數相對單一，監測通道固定為8通道，對多于8通道的轉子振動信號未提供同步采集控制功能，系統配置的靈活性、可擴展性不夠，同時CPCI總線實現復雜，成本相對較高，限制了其應用范圍。

中國實用新型專利《小型旋轉機械安全監視裝置》(專利號：200820223476.1)采用總線式結構，各監視模塊用螺釘固定在鋁制機箱的面板上，模塊以高性能CPU為核心，配套LED作為人機接口，外部系統及監視、組態軟件通過電源模塊上的通訊單元訪問各監視模塊，各模塊通過系統總線組成RS485網絡，通過總線板設定各監視模塊的通訊地址，各種輸入信號經不同的功能子板送至主板的數據處理單元，數據處理單元的數模轉換器和模數轉換器與CPU采用SPI總線通訊，系統功能軟件固化在芯片內，自動實現數據的采集、故障判斷、信號偏置/增益、線性度校正及信號傳輸。該發明同樣僅針對振動峰峰值、烈度等特征量進行監測，無波形數據同步采集和分析功能，同樣由于RS485通信速率的限制，難以實現大容量全波形數據實時監測、處理及分析診斷。

發明內容

本發明的目的是提供一種背板總線式振動監視保護裝置內部功能模塊間的通信及控制方法，實現機械振動信號的實時大容量全波形數據整周期同步采集、振動故障特征提取、監視保護和在線分析診斷，并實現模塊熱插拔和即插即用，克服現有裝置或產品難以實現大容量全波形數據實時處理的不足。