[實用新型]一種基于FPGA的多路機電設備故障診斷系統

有效

• 申請號: 201520145338.6
• 申請日: 2015-03-13
• 公開（公告）號: CN204479675U
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 段晨東;薛周舟;馬曉玉;祁霞;耿博望;宋蘇臣;袁野;李婷;劉茹
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本實用新型屬于機電設備故障診斷技術領域，具體涉及一種基于FPGA的多路機電設備故障診斷系統。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，生產工藝不斷發生更新，控制技術從手動控制到自動控制，從簡單的控制設備到復雜的控制系統，與這復雜控制系統相對應的便是多種多個觸點開關主接線系統及一些復雜運動的控制系統。而不管是在主接線系統或是控制系統線路中，這些系統可能往往是一處故障或者不可靠導致整個機電設備無法運作，直接影響機電設備的應用及生產的進行，甚至會造成人員的傷亡。因此對機電設備故障進行診斷與監控顯得極其重要。

一旦發生機電設備故障一般只能一處一處進行笨拙的排查與診斷，這樣浪費時間又浪費人力，而且效率極低，不能快速而高效解決問題，這樣大大地影響了生產的進行，現有的故障診斷系統較少，且大多是只能針對某種設備使用，功能單一，有的需對機電設備內部結構進行改造，不便于使用。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本實用新型提出一種無需對機電設備內部結構進行改造，且適用于多種機電設備，可同時檢測多路機電設備故障信號并進行監控的基于FPGA的多路機電設備故障診斷系統。

為了實現以上目的，本實用新型所采用的技術方案為：包括依次連接的FPGA封裝部分、多位并口串口轉換電路、主控制器和主控制器控制部分，FPGA封裝部分和主控制器均連接電源電路；

所述的FPGA封裝部分包括集成在一起的FPGA芯片和若干路直流檢測單元和交流檢測單元，直流檢測單元和交流檢測單元均連接至多位并口串口轉換電路；

所述的主控制器控制部分包括均與主控制器連接的仿真器和上位機，仿真器的輸出端連接至上位機。

所述的直流檢測單元包括依次連接的直流設備檢測接口、斬波電路、光電耦合電路和信號處理電路，直流設備檢測接口與機電設備觸點連接，信號處理電路連接至多位并口串口轉換電路；

所述的交流檢測單元包括依次連接的交流設備檢測接口、整流電路、光電耦合電路和信號處理電路，交流設備檢測接口與機電設備觸點連接，信號處理電路連接至多位并口串口轉換電路。

所述的整流電路采用全橋式整流電路，斬波電路采用直流-直流降壓斬波電路，信號處理電路采用反相器和電容器實現高低電平轉換與穩定。

所述的主控制器控制部分包括與主控制器連接的聲光報警電路。

所述的主控制器控制部分包括與主控制器連接的數碼管顯示電路。

所述的數碼管顯示電路采用3～7英寸的共陽極LED數碼管。

所述的數碼管顯示電路通過驅動電路連接至主控制器。

所述的驅動電路采用集成型驅動芯片。

所述的上位機通過RS232串口通信電路連接至主控制器。

所述的主控制器采用DSP芯片。

與現有技術相比，本實用新型通過FPGA芯片將若干路直流檢測單元和交流檢測單元進行集成化，利用FPGA技術集成封裝，降低了該系統復雜性及控制器使用率，并利用多位并口串口轉換電路實現多個并行檢測信號量串行輸入，經主控制器處理，控制主控制器控制部分通過仿真器和上位機實現機電設備故障信號檢測、顯示及實時監控，本實用新型無需對機電設備內部結構進行改造，且適用于多種機電設備，可同時檢測多路機電設備故障信號并進行監控，實用性、穩定性高。

進一步，本實用新型將多路機電設備故障信號分別經多個交、直流設備檢測接口接入，再分別經斬波電路或整流電路進行降壓，通過光電耦合電路處理，實現信號電隔離及CMOS電平到TTL電平轉換，再經信號處理電路后變為多路穩定開關量信號，利用多位串口并口轉換電路實現多路檢測信號輸入，最后將其輸入給主控制器進行處理顯示，實現故障實時監控并記錄。

更進一步，整流電路采用全橋式整流電路，實現降壓到DC20V，斬波電路采用直流-直流降壓斬波電路，降壓后為DC20V，光電耦合電路實現DC20V?CMOS電平到DC5V?TTL電平轉換與隔離，提高系統抗干擾性，信號處理電路利用反相器及電容器實現高低電平轉換與穩定，輸出與多位并口串口轉換電路輸入連接。

進一步，通過主控制器控制聲光報警電路，實現機電設備故障報警功能，提高了整個系統的實用性。

更進一步，通過數碼管顯示電路能夠實現機電設備故障顯示報警的功能，便于操作者觀察，提高了整個系統的實用性。

更進一步，數碼管選用共陽極LED數碼管，保證了能夠遠距離、大角度觀察，同時其能耗低、成本低、發光性強。