负载转速状态采集盒的设计

负载转速状态采集盒的设计

张锐 孙渭莉

中核兰州铀浓缩有限公司 甘肃兰州 730065

摘要：负载转速状态采集盒是用来时时检测负载运行状态数据的，其集转速数据采集与故障诊断于一体，能够实现负载运行转速等的实时检测，其运行的可靠性直接关系生产线的安全、稳定、连续运行。本文主要研究负载转速状态采集盒的设计及升级改造，使得负载的状态信息更加可靠、稳定的采集、传输，提高转速系统各部分之间数据传输的可靠性，更好的方便了值班人员的运行维护。

关键词: 转速系统 转速状态采集 CAN总线

1 转速综合参数测量系统的简介

在生产过程中，负载的运行状态是通过转速综合参数测量系统测量其转速等综合参数实现的, 并能够根据当前运行工况，提供报警、统计、记录历史数据等功能的系统。转速综合参数测量系统，其主要由负载转速状态采集盒、就地转速柜、一体化CAN总线、高速以太网及上位机等组成。

负载转速状态采集盒是用来实时检测负载负载群运行状态数据的，并将采集到的信息回传至就地站嵌入式控制板，其集转速数据采集与故障诊断于一体，能够实现负载运行转速等的实时检测，其运行的可靠性直接关系生产线的安全、稳定、连续运行。

2 负载转速状态采集盒的硬件设计

负载转速状态采集盒作为负载状态信息采集终端，在整个系统中扮演着极其重要的作用，它将转速、频率、电压、振动量、摩擦功率等信息不断传输给就地站下位机，保证了数据的实时性。

其频率测量电路采用放大并滤波，经过两级开环比较输出到中控芯片，通过转换后的数据即为频率值。

其电压测量电路采用了芯片进行采样，参考电压为3V，测量电压范围为0～3V，通过SPI接口与主控芯片对接，实时传输测量电压值。

另外，转速状态采集盒的设备功耗均小于0.9W，降低终端设备运行功耗，减小就地站电源功率，提高电源的可靠性，并可以降低通讯线缆电源的压降，提高了终端运行的稳定性。

3 负载转速状态采集盒的软件设计

转速综合参数测量系统的软件共分为四层，分别为控制室上位机服务器软件、就地站下位机软件、就地站嵌入式控制板软件、负载信息采集盒软件。

在通讯上，负载转速状态采集盒采用CAN总线与控制板对接，得益于CAN总线的稳定性和可靠性，采集盒信息能够便捷快速的与控制板互传信息，一条CAN总线目前设置多个采集盒，每个采集盒单独配置一个CAN ID，用于控制板作为身份识别。CAN ID可以通过板上拨码拨到对应CAN ID，使替换采集盒操作更加方便。为了信息更加快速稳定的传输，采集盒不主动回复信息，而是控制板主动下发询问后，对应采集盒收到后立马进行回复，这样有效的避免多个采集盒同时上传信息，导致控制板处理不及时问题。

另外，由于工程中负载转速状态采集盒数目较多，如果需要逐个对设备进行升级，工作量会很大，而新设计的负载转速状态采集盒可实现在线升级功能，方便了转速系统的运行维护。

4 工业以太网设置及数据传输模式设计

系统要实现远端控制的工业化应用，并具备一定的安全稳定性，还需要构建一个合理的工业以太网：现场就地站之间的网络由网络交换机和超五类四对双绞网线构建，远端操作站与现场就地站之间由光纤、光纤转换器、光纤交换机、网络交换机、网线构建，采用TCP/IP通信协议。

信息采集盒实时循环采集处理转速信息，并按就地站指令把数据上传到就地站，就地站在无远端请求时循环接收从采集盒传来的数据，进行就地站数据区的实时更新，当就地站接收到远控端操作站的上传请求时，才将本地数据进行上传或执行相应远控指令。

5 结论

负载转速状态采集盒实时循环采集处理转速信息，并按指令把数据上传到转速系统，转速系统进行数据的实时更新，并根据系统命令，执行相应远控指令。

通过四期工程负载转速状态采集盒的设计，其实现的主要功能包括：

（1）负载转速状态采集盒的硬件部分具有较高的电磁兼容性，能够在较为恶劣的电磁环境中长期可靠运行，合理设计测量硬件电路及滤波整形电路，提高了关键器件在较高频率状态下运行的稳定可靠性；

（2）负载转速状态采集盒的软件部分优化了系统及采集盒的CAN总线通讯协议，解决了数据通讯的丢包问题；

（3）负载转速状态采集盒已投入运行一段时间，目前运行状况稳定，满足了设计需要。

负载转速状态信息采集盒通过对通信协议的优化，保证了系统通信协议的兼容性，解决了数据传输时丢包问题，方便了运行维护，实现了负载转速实时快速测量、集中监测及综合故障报警等功能，提高了系统的可靠性，保障了安全、稳定、连续运行。

2