電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)，殼體（3）上設(shè)信號線穿孔（5）并安裝天線（1），殼體（3）內(nèi)安裝電流信號采集模塊（2）、電壓信號采集模塊（4）、無線傳輸模塊（6）、鋰電池（7）和中央處理模塊（8），天線（1）、電流信號采集模塊（2）、電壓信號采集模塊（4）、無線傳輸模塊（6）、鋰電池（7）和中央處理模塊（8）依電回路方式相互連接構(gòu)成參數(shù)采集系統(tǒng)電路。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約大量布線成本，解決儀表在轉(zhuǎn)動平臺、移動平臺無法鋪設(shè)信號電纜的難題，為節(jié)能減排、安全生產(chǎn)提供保障。
【專利說明】電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)，具體涉及工業(yè)現(xiàn)場電機(jī)參數(shù)采集，參數(shù)包括電流、電壓。
【背景技術(shù)】
[0002]儀器儀表信號的采集在工業(yè)自動化系統(tǒng)中起到至關(guān)重要作用，各個連鎖反應(yīng)、過程控制都離不開現(xiàn)場儀器儀表的測量信號及反饋信號的采集。傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場，電機(jī)與控制室內(nèi)DCS和PLC之間的連接方式均采用一對一的物理連接或現(xiàn)場總線方式。采用有線方式連接儀器儀表與控制系統(tǒng)通常存在以下缺陷:
一、成本高昂。電纜、橋架、安全柵、隔離器、補(bǔ)償導(dǎo)線、DCS卡件以及電線電纜鋪設(shè)空間等需要花費大量費用，施工周期漫長，人工費用高昂，布線成本是制約有線測控系統(tǒng)應(yīng)用的瓶頸；
二、維護(hù)困難。傳統(tǒng)有線儀表線路復(fù)雜，出現(xiàn)故障后，需要工人從現(xiàn)場儀表到電纜再到控制室逐項排查，線路維護(hù)工作難度大、工期長、效率低，線路改造時面對成千上萬根線纜更加困難。
[0003]三、難以實施。當(dāng)測量和控制節(jié)點分散，受河流、鐵路等地理障礙、環(huán)境影響時，布線難度更大，特殊場合，如水泥回轉(zhuǎn)窯等旋轉(zhuǎn)或移動平臺，信號線纜更是無法鋪設(shè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:提供一種電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)，采用2.4G無線技術(shù)，采集電機(jī)的電流信號、電壓信號，經(jīng)處理后通過發(fā)射模塊發(fā)送數(shù)據(jù)信息，同時各臺儀表組成一個自組織多跳網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備啟動后無需人工配置，實現(xiàn)電機(jī)參數(shù)無線采集。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:該參數(shù)無線采集系統(tǒng)包括天線、電流信號采集模塊、殼體、電壓信號采集模塊、無線傳輸模塊、鋰電池和中央處理模塊，殼體上設(shè)信號線穿孔并安裝天線，殼體內(nèi)安裝電流信號采集模塊、電壓信號采集模塊、無線傳輸模塊、鋰電池和中央處理模塊，天線、電流信號采集模塊、電壓信號采集模塊、無線傳輸模塊、鋰電池和中央處理模塊依電回路方式相互連接構(gòu)成參數(shù)采集系統(tǒng)電路。
[0006]數(shù)據(jù)采集控制方法是:將電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)安裝在工業(yè)現(xiàn)場電機(jī)的附近，將電機(jī)斷電后，用雙芯屏蔽電纜把電機(jī)的信號輸出端與電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)的信號采集端相連，然后通電；電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)采集到的電流、電壓信號通過電流信號采集模塊、電壓信號采集模塊經(jīng)過中央處理模塊運(yùn)算處理后由無線傳輸模塊發(fā)射至控制室內(nèi)的無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)將采集到的多臺儀表數(shù)據(jù)發(fā)送至DCS。
[0007]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明的電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)采用了鋰電池供電，無需鋪線纜，橋架，安裝十分方便，節(jié)省大量施工費用，不受地理天氣等外界因素的干擾，能夠適應(yīng)惡劣的室外環(huán)境；本發(fā)明采用低功耗技術(shù)，高性能鋰電池可使用兩年；本發(fā)明采用無線通信技術(shù)，通過無線方式實現(xiàn)對半徑一千米范圍內(nèi)的信號進(jìn)行傳遞，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程無線監(jiān)測，為工廠安全生產(chǎn)和節(jié)能減排提供了技術(shù)保障，很大程度上減少了施工難度；每臺電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)之間形成網(wǎng)絡(luò)，可覆蓋廠區(qū)各區(qū)域，不受地理環(huán)境影響；當(dāng)測量點在回轉(zhuǎn)窯等轉(zhuǎn)動平臺時，電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)能解決線纜無法鋪設(shè)的難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為圖1殼體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3為圖1的電路原理框圖。
[0011]圖4為中央處理模塊周邊電路示意圖。
[0012]圖5為電壓互感器電路示意圖。
[0013]圖6為電流互感器電路示意圖。
[0014]圖7為無線模塊周邊電路示意圖。
[0015]圖中:1天線，2電流信號采集模塊，3殼體，4電壓信號采集模塊，5信號線穿孔，6無線傳輸模塊，7鋰電池，8中央處理模塊。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1-7所示，該參數(shù)無線采集系統(tǒng)包括天線1、電流信號采集模塊2、殼體3、電壓信號采集模塊4、無線傳輸模塊6、鋰電池7和中央處理模塊8，殼體3上設(shè)信號線穿孔5并安裝天線1，殼體3內(nèi)安裝電流信號采集模塊2、電壓信號采集模塊4、無線傳輸模塊6、鋰電池7和中央處理模塊8，天線1、電流信號采集模塊2、電壓信號采集模塊4、無線傳輸模塊
6、鋰電池7和中央處理模塊8依電回路方式相互連接構(gòu)成參數(shù)采集系統(tǒng)電路。
[0018]其中，主要組成部分如下:
電源:由3.3V鋰電池供電，主控制器電路板中使用3.3V轉(zhuǎn)3V可控開關(guān)芯片對模擬部分和數(shù)字部分提供所需的電源，3.3V電源由C3、C14、C15、C16、C20、C21、C22、C24濾波，3V電源由C1、C9、C10、C18濾波；電壓，電流互感器由220V、50HZ交流電供電。
[0019]主控制器:選用基于TI的超低功耗16位單片機(jī)MSP430F149，晶振選用
3.6264MHz，程序下載使用標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口，XT2IN、XT20UT與晶振連接，之間連接電阻Rl7，經(jīng)過C1UC12到地，MCU的54、55、56、57腳分別與雙排座JP2的1、3、5、7腳相連，MCU的12和22腳分別與JP2的2腳和6腳相連，MCU的58腳與JP2的11腳相連。
[0020]16位A/D:選用美國德州電氣公司的ADS1110芯片，采用I2C形式的接口，ADS1110的I腳與第二運(yùn)算放大器0P2的輸出端連接，ADSl110的3腳、4腳與上拉電阻R37、R38的一端相連，R7、R8的另一端以及ADSl110的5腳與+3.3V電源連接，ADSl110的2腳和6腳接地。
[0021]電壓采集模塊、電流采集模塊的測量選用TVA1421型立式穿芯小型精密交流電壓電流通用互感器，這種通用型互感器是由2個相同副線圈構(gòu)成的，電流互感器測量精度高，采樣范圍寬應(yīng)用也較靈活，同時布線簡單，節(jié)省電纜；TVA1421電壓互感器實質(zhì)上是在一次側(cè)接了限流電阻的電流互感器，所以它和電流互感器一樣要求二次側(cè)不能開路，其輸出信號首先應(yīng)經(jīng)過I/U變換，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；最簡單的I/U變換器是一個精密電阻但測量精度不高，如圖5所示，可在電壓互感器二次側(cè)接一個運(yùn)算放大器，其測量相移不大于5'，這樣既能減小測量的相移又能提高測量的線性度；電壓互感器一次側(cè)接工頻220 V額定電壓，兩側(cè)的額定電流I1 =I2=6 mA起限流作用；根據(jù)限流要求，札取40k Ω，Rf取200 Ω ;當(dāng)輸入電壓220 V時輸入電流為5.5 mA由于互感器變比為1，所以輸出電流也是5.5 mA ;由此可知輸出電壓為1.1 V，則電壓互感器一次側(cè)電壓計算公式為i/(i) = ITxub4^) = (220/1.1)χ---?<?);在圖6中，電流互感器二次繞組是并聯(lián)的，也可以將
它們改成串聯(lián)接線以提高一次電流的測量范圍；電流互感器中Rf取200 Ω，當(dāng)一次側(cè)輸入電流為9 mA時，二次側(cè)輸出電流為額定電流6 mA，輸出電壓為1.2 V，則電流互感器一次偵U電流計算公式為明=仞；無線模塊接口如圖7所示，無線模塊
串行通訊模塊接口 6，7與控制器Ρ3.4，Ρ3.5接口相連。
[0022]數(shù)據(jù)采集控制方法是:將電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)安裝在工業(yè)現(xiàn)場電機(jī)的附近，將電機(jī)斷電后，用雙芯屏蔽電纜把電機(jī)的信號輸出端與電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)的信號采集端相連，然后通電；電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)采集到的電流、電壓信號通過電流信號采集模塊
2、電壓信號采集模塊4經(jīng)過中央處理模塊8運(yùn)算處理后由無線傳輸模塊6發(fā)射至控制室內(nèi)的無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)將采集`到的多臺儀表數(shù)據(jù)發(fā)送至DCS。
【權(quán)利要求】
1.電機(jī)參數(shù)無線采集系統(tǒng)，其特征在于:該參數(shù)無線采集系統(tǒng)包括天線(I)、電流信號采集模塊(2)、殼體(3)、電壓信號采集模塊(4)、無線傳輸模塊(6)、鋰電池(7)和中央處理模塊(8)，殼體(3)上設(shè)信號線穿孔(5)并安裝天線(1)，殼體(3)內(nèi)安裝電流信號采集模塊(2)、電壓信號采集模塊(4)、無線傳輸模塊(6)、鋰電池(7)和中央處理模塊(8)，天線(I)、電流信號采集模塊(2)、電壓信號采集模塊(4)、無線傳輸模塊(6)、鋰電池(7)和中央處理模塊(8)依電回路方式相互連接構(gòu)成參數(shù)采集系統(tǒng)電路。
【文檔編號】G08C17/02GK103871224SQ201410094065
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】萬茂森, 陳云, 李伯全, 崔善超 申請人:江蘇紅光儀表廠有限公司