基于分級通信機(jī)制的鍋爐膨脹監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鍋爐監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分級通信機(jī)制的鍋爐膨脹監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于鍋爐運(yùn)行時會發(fā)生熱脹冷縮，為避免設(shè)備發(fā)生損壞，電廠在鍋爐重要位置會安裝鍋爐膨脹指示器來測量鍋爐膨脹的具體數(shù)據(jù)。目前市場鍋爐膨脹指示器主要為接觸式，指示器面板和指針采用電刻標(biāo)識刻度。電站運(yùn)營人員在鍋爐啟停過程中定時到各監(jiān)測點(diǎn)讀取并記錄鍋爐膨脹數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)膨脹過大時，電站運(yùn)營人員通知操作站工作人員，及時調(diào)整鍋爐啟停速度。但由于監(jiān)測點(diǎn)較多、分布位置分散，并且現(xiàn)下的鍋爐膨脹指示器并不具備通訊功能，需要人工進(jìn)行讀數(shù)，導(dǎo)致運(yùn)營人員較大的工作量。此外，鍋爐運(yùn)營人員在鍋爐啟停過程中，需定時去各監(jiān)測點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)，所以無法保證膨脹數(shù)據(jù)的連續(xù)性和實(shí)時性，操作站工作人員無法根據(jù)各監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時膨脹情況及時調(diào)節(jié)鍋爐啟停速度，極有可能造成設(shè)備損傷。
[0003]近年來，研究人員針對鍋爐膨脹監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的開發(fā)與改進(jìn)。申請?zhí)枮?01510260589.3的中國專利公開了一種鍋爐膨脹檢測監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用CAN總線作為監(jiān)測裝置與中繼裝置間的傳輸途徑，能較好完成鍋爐膨脹的實(shí)時監(jiān)測。但由于鍋爐現(xiàn)場十分復(fù)雜，但該系統(tǒng)需要通過總線完成通信，故若使用該系統(tǒng)，則需要在鍋爐現(xiàn)場進(jìn)行大量的走線設(shè)計(jì)，極為不便。申請?zhí)枮?0130246.9的中國專利公開了一種鍋爐膨脹監(jiān)測顯示管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將測量信息返回至主控室的計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，并在主控室CRT中顯示鍋爐數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)基本可以及時反饋鍋爐膨脹數(shù)據(jù)，但該系統(tǒng)并未將數(shù)據(jù)寫入DCS系統(tǒng)當(dāng)中，只能由鍋爐運(yùn)營人員進(jìn)行操作，無法為后期實(shí)現(xiàn)鍋爐啟停自動化提供幫助。綜上所述，目前對鍋爐膨脹監(jiān)測系統(tǒng)的研究與改進(jìn)不能真正滿足電廠需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供了一種精度高、可靠性強(qiáng)、且具備實(shí)時通信功能的基于分級通信機(jī)制的鍋爐膨脹監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0006]—種基于分級通信機(jī)制的鍋爐膨脹監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0007]設(shè)于各監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置、數(shù)據(jù)收發(fā)裝置和監(jiān)控終端，其中:
[0008]監(jiān)測裝置通過三維定位機(jī)構(gòu)和第一微控制器監(jiān)測鍋爐膨脹數(shù)據(jù)，并通過無線通信模塊將鍋爐膨脹數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)收發(fā)裝置;所述的三維定位機(jī)構(gòu)包括底座、導(dǎo)軌、中心滑座、編碼器和齒條，導(dǎo)軌固定于底座；導(dǎo)軌包括2條沿X方向?qū)к壓?條沿Y方向?qū)к墸X條包括相互垂直的第一齒條、第二齒條和第三齒條，2條沿X方向?qū)к壣咸籽b可沿X方向移動的第一齒條，2條沿Y方向?qū)к壣咸籽b可沿Y方向移動的第二齒條;第一齒條、第二齒條和第三齒條均穿過中心滑座且可相對中心滑座移動，中心滑座上固定有第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器，第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器分別與第一齒條、第二齒條、第三齒條嚙合;X方向和Y方向即底座所在平面的兩相互垂直的方向；第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器連接第一微控制器；
[0009]數(shù)據(jù)收發(fā)裝置通過現(xiàn)場總線將接收的鍋爐膨脹數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控終端。
[0010]上述監(jiān)測裝置包括三維定位機(jī)構(gòu)、第一電源模塊、第一微控制器和第一無線通信模塊;三維定位機(jī)構(gòu)中的第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器、第一電源模塊、第一無線通信模塊均連接第一微控制器，第一電源模塊還連接第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器、第一無線通信模塊。
[0011]所述的第一電源模塊包括第一恒壓直流電源、第一開關(guān)電源模塊和第一降壓驅(qū)動電路，第一恒壓直流電源輸入端連接電力線，其輸出端連接第一開關(guān)電源模塊輸入端;第一開關(guān)電源模塊輸出端連接第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器、第一降壓驅(qū)動電路輸入端，第一降壓驅(qū)動電路輸出端連接第一微控制器電源端、第一無線通信模塊電源端。
[0012]所述的第一微控制器為STM32F103型號單片機(jī)。
[0013]上述數(shù)據(jù)收發(fā)裝置包括第二電源模塊、第二無線通信模塊、集中控制器和第一電平轉(zhuǎn)換模塊，第二電源模塊、第二無線通信模塊、第一電平轉(zhuǎn)換模塊均連接集中控制器，第二電源模塊還連接第二無線通信模塊、第一電平轉(zhuǎn)換模塊，第一電平轉(zhuǎn)換模塊連接現(xiàn)場總線接口。
[0014]所述的第二電源模塊包括第二恒壓直流電源、第二開關(guān)電源模塊和第二降壓驅(qū)動電路，第二恒壓直流電源輸入端連接電力線，其輸出端連接第二開關(guān)電源模塊輸入端;第二開關(guān)電源模塊輸出端連接第一電平轉(zhuǎn)換模塊、第二降壓驅(qū)動電路;第二降壓驅(qū)動電路輸出端連接集中控制器電源端、第二無線通信模塊電源端。
[0015]所述的集中控制器包括單片機(jī)和存儲模塊，存儲模塊和單片機(jī)相連。
[0016]上述監(jiān)控終端包括DCS通信裝置，DCS通信裝置包括第三電源模塊、第二電平轉(zhuǎn)換模塊和第二微控制器，第三電源模塊、第二電平轉(zhuǎn)換模塊均連接第二微控制器，第三電源模塊還連接第二電平轉(zhuǎn)換模塊;第二電平轉(zhuǎn)換模塊連接DCS機(jī)柜的現(xiàn)場總線接口。
[0017]所述的第三電源模塊包括第三恒壓直流電源、第三開關(guān)電源模塊和第三降壓驅(qū)動電路，第三恒壓直流電源輸入端連接電力線，其輸出端連接第三開關(guān)電源模塊輸入端;第三開關(guān)電源模塊輸出端連接第二電平轉(zhuǎn)換模塊、第三降壓驅(qū)動電路;第三降壓驅(qū)動電路輸出端連接第二微控制器電源端。
[0018]上述第一無線通信模塊和第二無線通信模塊均為CC2530F256芯片，采用ZigbeePRO Z-Stack通信協(xié)議。
[0019]上述第一電平轉(zhuǎn)換模塊和第二電平轉(zhuǎn)換模塊均為MAX485芯片。
[0020]本實(shí)用新型中，監(jiān)測裝置中第一電源模塊負(fù)責(zé)為編碼器、第一微控制器和第一無線通信模塊供電。鍋爐膨脹使三維定位機(jī)構(gòu)監(jiān)測部件移動，監(jiān)測部件上編碼器返回電信號至第一微控制器對應(yīng)接口，由第一微控制器分析電信號得鍋爐膨脹數(shù)據(jù)。第一無線通信模塊將鍋爐膨脹數(shù)據(jù)通過Zigbee協(xié)議發(fā)送至數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，利用Zigbee技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多個監(jiān)測裝置與數(shù)據(jù)收發(fā)裝置間的組網(wǎng)功能，數(shù)據(jù)收發(fā)裝置在網(wǎng)絡(luò)中可接受各監(jiān)測裝置傳回的鍋爐膨脹數(shù)據(jù)。
[0021]數(shù)據(jù)收發(fā)裝置中，第二電源模塊負(fù)責(zé)給第二無線通信模塊、集中控制器和第一電平轉(zhuǎn)換模塊供電。第二無線通信模塊將各監(jiān)測裝置傳回的鍋爐膨脹數(shù)據(jù)傳輸至第一電平轉(zhuǎn)換模塊，第一電平轉(zhuǎn)換模塊通過MODBUS協(xié)議將鍋爐膨脹數(shù)據(jù)經(jīng)由現(xiàn)場總線發(fā)送到監(jiān)控終端。
[0022]監(jiān)控終端中，第三電源模塊為第二電平轉(zhuǎn)換模塊和第二微控制器供電，監(jiān)控終端接收到鍋爐膨脹數(shù)據(jù)后，使用MODBUS協(xié)議通過RS485總線將鍋爐膨脹數(shù)據(jù)寫入DCS機(jī)柜，并在上位機(jī)界面實(shí)時顯示各監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)，供運(yùn)營人員參考。
[0023]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn):
[0024](I)本實(shí)用新型使用傳感器測量鍋爐膨脹數(shù)據(jù)，無需刻度面板，既可提高測量精度，又可避免因面板刻度模糊不清而導(dǎo)致的更換監(jiān)測裝置。
[0025](2)本實(shí)用新型具備通信功能，能向操作站實(shí)時返回各監(jiān)測點(diǎn)的鍋爐膨脹數(shù)據(jù)，便于鍋爐運(yùn)營人員根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)及時調(diào)整鍋爐啟停速度。
[0026](3)本實(shí)用新型采用無線通信和總線通信相結(jié)合的分級通信機(jī)制，避免了鍋爐現(xiàn)場走線過多的情況，極大地降低了使用難度并提高了本實(shí)用新型的適用性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型監(jiān)測裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為三維定位機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)收發(fā)裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖。
[0031 ]圖中，1-底座，2-1-沿X方向?qū)к墸?-2-沿Y方向?qū)к墸?_中心滑座，4_1_第一編碼器，4_2_第二編碼器，4_3_第二編碼器，5-1-第一齒條，5_2_第二齒條，5_3_第二齒條，6-導(dǎo)軌支座，7-直線軸承，8-編碼器支架，9-監(jiān)測裝置，10-數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，I1-DCS通信裝置，12-DCS系統(tǒng)，13-監(jiān)控終端。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明。
[0033]本實(shí)用新型包括設(shè)于各監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置、數(shù)據(jù)收發(fā)裝置和監(jiān)控終端，監(jiān)測裝置包括三維定位機(jī)構(gòu)、第一電源模塊、第一微控制器和第一無線通信模塊;三維定位機(jī)構(gòu)中的編碼器、第一電源模塊、第一無線通信模塊均連接第一微控制器，第一電源模塊還連接編碼器、第一無線通信模塊，見圖1。
[0034]見圖2，三維定位機(jī)構(gòu)主要包括底座(I)、導(dǎo)軌、中心滑座(3)、編碼器和齒條，底座(I)為長方形的底座，齒條為圓柱狀齒條。導(dǎo)