[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于工業(yè)以太網(wǎng)的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010380427.4
• 申請(qǐng)日: 2020-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111432038A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常廣暉;郭朝有;蘇攀;張亞超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/08;G01P3/00
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 楊本官

本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于工業(yè)以太網(wǎng)的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。包括轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊；以及可安裝于PC機(jī)或觸摸屏的轉(zhuǎn)速主控程序；轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊和轉(zhuǎn)速主控程序之間通過(guò)ModbusTCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議進(jìn)行通訊；轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊包括微控制器電路、轉(zhuǎn)速測(cè)量電路、以太網(wǎng)通信電路、電源電路；轉(zhuǎn)速主控程序由組態(tài)軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)并至少支持PC、觸摸屏兩種安裝方式；本發(fā)明的基于工業(yè)以太網(wǎng)的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸速率高、可靠性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放易于擴(kuò)展，能夠方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的通信具有分布式運(yùn)行、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)化故障診斷等功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于工業(yè)以太網(wǎng)的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在工業(yè)車(chē)間、廠礦、陸地交通、航海等應(yīng)用旋轉(zhuǎn)機(jī)械的領(lǐng)域，機(jī)器轉(zhuǎn)速反映了旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行狀況是重要的監(jiān)測(cè)參數(shù)，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速也是重要的被控量，高精度的轉(zhuǎn)速測(cè)量對(duì)于保障旋轉(zhuǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行和安全具有重要的意義。目前傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)存在的問(wèn)題有：組網(wǎng)方式落后通常采用RS232、RS485、CAN等串行通信協(xié)議存在傳輸速率低，傳輸距離短傳輸信號(hào)易受外界干擾等缺點(diǎn)，當(dāng)監(jiān)測(cè)目標(biāo)比較分散、測(cè)點(diǎn)較多、需要遠(yuǎn)程診斷時(shí)通過(guò)以上通信方式組網(wǎng)就難以實(shí)現(xiàn)；轉(zhuǎn)速測(cè)量基準(zhǔn)頻率信號(hào)固定不變，在低頻段和高頻段測(cè)速精度下降；轉(zhuǎn)速測(cè)量往往沒(méi)有配套的上位機(jī)轉(zhuǎn)速主控軟件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于，提供一種采用工業(yè)以太網(wǎng)分布式結(jié)構(gòu)，把轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊和轉(zhuǎn)速主控PC機(jī)或觸摸屏作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)雙絞線(xiàn)進(jìn)行組網(wǎng)，可以更方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的通信、分布式運(yùn)行、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)化故障診斷等功能的基于工業(yè)以太網(wǎng)的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用如下技術(shù)方案。

一種基于工業(yè)以太網(wǎng)的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊；以及可安裝于PC機(jī)或觸摸屏的轉(zhuǎn)速主控程序；轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊和轉(zhuǎn)速主控程序之間通過(guò)ModbusTCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議進(jìn)行通訊；

轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊包括微控制器電路、轉(zhuǎn)速測(cè)量電路、以太網(wǎng)通信電路、電源電路；轉(zhuǎn)速主控程序由組態(tài)軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)并至少支持PC、觸摸屏兩種安裝方式；微控制器電路包括微控制器、跳線(xiàn)內(nèi)部功能設(shè)置單元、聯(lián)合測(cè)試行為組織調(diào)試端口和功能設(shè)定存儲(chǔ)單元；轉(zhuǎn)速測(cè)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(fā)電路；以太網(wǎng)通信電路，包括以太網(wǎng)控制器單元、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口單元，以太網(wǎng)控制器單元通過(guò)移植LWIPTCP/IP協(xié)議棧來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能；RJ45網(wǎng)絡(luò)接口單元，與以太網(wǎng)控制器單元相連，內(nèi)置集成網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器支持100BASE-T網(wǎng)絡(luò)通信；

對(duì)前述基于工業(yè)以太網(wǎng)的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，微控制器與以太網(wǎng)通信電路和轉(zhuǎn)速測(cè)量電路相連，用于接收并處理采集的轉(zhuǎn)速原始數(shù)據(jù)并向以太網(wǎng)通信電路傳送處理好的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)；跳線(xiàn)內(nèi)部功能設(shè)置單元與微控制器相連，用于設(shè)置測(cè)速模塊的網(wǎng)絡(luò)地址；聯(lián)合測(cè)試行為組織調(diào)試端口與微控制器相連，外部調(diào)試設(shè)備通過(guò)聯(lián)合測(cè)試行為組織調(diào)試端口對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊進(jìn)行外部調(diào)試；功能設(shè)定存儲(chǔ)單元與微控制器相連，功能設(shè)定存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)模塊自定義的通信協(xié)議解析程序和模塊的功能設(shè)定值。

對(duì)前述基于工業(yè)以太網(wǎng)的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，濾波單元包括由電阻、電容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的低通濾波通道；放大整形電路與濾波單元相連，并將濾波后的信號(hào)通過(guò)LM224構(gòu)成的比較器和74HC04反向器進(jìn)行信號(hào)的放大和整形；光耦隔離電路由2SD1007小功率三極管和TLP2362高速光電耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)；施密特觸發(fā)電路與光耦隔離電路相連，施密特觸發(fā)電路由74HC04反向器組成，防止噪聲輸入在觸發(fā)點(diǎn)產(chǎn)生多次翻轉(zhuǎn)；通過(guò)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路處理后原始轉(zhuǎn)速傳感器輸入信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，然后通過(guò)微控制器定時(shí)器輸入捕獲功能進(jìn)行頻率測(cè)量。