[發明專利]一種基于工業以太網的高精度轉速測量系統

在審

• 申請號: 202010380427.4
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111432038A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 常廣暉;郭朝有;蘇攀;張亞超
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G01P3/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 楊本官

1.一種基于工業以太網的高精度轉速測量系統，其特征在于，包括轉速測量模塊；以及可安裝于PC機或觸摸屏的轉速主控程序；

轉速測量模塊和轉速主控程序之間通過ModbusTCP/IP工業以太網通信協議進行通訊；

所述轉速測量模塊包括微控制器電路、轉速測量電路、以太網通信電路、電源電路；

所述轉速主控程序由組態軟件設計開發并至少支持PC、觸摸屏兩種安裝方式；

所述微控制器電路包括微控制器、跳線內部功能設置單元、聯合測試行為組織調試端口和功能設定存儲單元；

所述轉速測量電路包括濾波電路、放大整形電路、光耦隔離電路、施密特觸發電路；

所述以太網通信電路，包括以太網控制器單元、RJ45網絡接口單元，以太網控制器單元通過移植LWIP TCP/IP協議棧來實現網絡通信功能；所述RJ45網絡接口單元，與以太網控制器單元相連，內置集成網絡隔離變壓器支持100BASE-T網絡通信。

2.根據權利要求1所述一種基于工業以太網的高精度轉速測量系統，其特征在于，所述微控制器與以太網通信電路和轉速測量電路相連，用于接收并處理采集的轉速原始數據并向以太網通信電路傳送處理好的轉速數字信號；所述跳線內部功能設置單元與微控制器相連，用于設置測速模塊的網絡地址；所述聯合測試行為組織調試端口與微控制器相連，外部調試設備通過聯合測試行為組織調試端口對轉速測量模塊進行外部調試；所述功能設定存儲單元與微控制器相連，功能設定存儲單元存儲模塊自定義的通信協議解析程序和模塊的功能設定值。

3.根據權利要求1所述一種基于工業以太網的高精度轉速測量系統，其特征在于，

所述濾波單元包括由電阻、電容網絡構成的低通濾波通道；所述放大整形電路與濾波單元相連，并將濾波后的信號通過LM224構成的比較器和74HC04反向器進行信號的放大和整形；所述光耦隔離電路由2SD1007小功率三極管和TLP2362高速光電耦合器來實現；所述施密特觸發電路與光耦隔離電路相連，施密特觸發電路由74HC04反向器組成，防止噪聲輸入在觸發點產生多次翻轉；通過轉速測量電路處理后原始轉速傳感器輸入信號變為標準方波信號，然后通過微控制器定時器輸入捕獲功能進行頻率測量。

4.根據權利要求1所述一種基于工業以太網的高精度轉速測量系統，其特征在于，所述以太網控制器單元由DM9000B芯片U2組成，DM9000B與微控制器相連兩者之間的通信是通過單片機的FSMC接口實現，DM9000B當成SRAM進行控制，其中片選信號CS管腳由FSMC_NE2來控制，訪問類型管腳CMD由FSMC_A7來控制，處理器讀命令管腳IOR由FSMC_NOE控制，處理器寫命令管腳IOW由FSMC_NEW控制，中斷使能管腳INT連接至PA6，數據總線SD0-SD15連接至FSMC_D0-FSMC_D15；

DM9000B數據的發送和接受都是通過中斷機制來實現；所述RJ45網絡接口單元由插座HR911105A JP3組成，網絡插座HR911105A內置集成網絡隔離變壓器支持100BASE-T網絡通信，DM9000B芯片和網絡插座HR911105A之間的數據交互主要是通過物理層接受端正極RD+、物理層接受端負極RD-、物理層發送端口正極TX+、物理層發送端口負極TX-，四個端口進行連接。

5.根據權利要求1所述一種基于工業以太網的高精度轉速測量系統，其特征在于，所述上位轉速主控軟件通過ModbusTCP/IP協議與轉速測量模塊進行通信，通信協議以字符的形式定義功能設定命令；上位轉速主控軟件通過功能設定命令設定模塊節點地址、測速齒輪齒數、零轉速延時判斷時間、轉速上下限報警值、測速間隔。

6.根據權利要求1所述一種基于工業以太網的高精度轉速測量系統，其特征在于，所述轉速主控程序至少用于完成以下步驟：

參數設置的步驟：包括完成轉速測量模塊節點地址設置、零轉速延時判斷時間、轉速上下限報警值設置、零轉速延時判斷時間、測速間隔的參數；

轉速顯示的步驟：包括按照所設定的定時間隔順序讀取各測速通道的轉速值進行數碼實時顯示并存入歷史數據庫，同時將其與上下限進行比較發出報警信息；

趨勢曲線輸出步驟：包括以曲線的方式顯示歷史轉速數據方便查看各點轉速的變化趨勢；

報表打印的步驟：根據設定時間查找歷史數據庫自動生成臨時數據文件，然后將其以報表的形式打印輸出。