專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及エ業(yè)控制領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及起重機(jī)領(lǐng)域的ー種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置及方法。
背景技術(shù)：
起重機(jī)是ー種通過(guò)垂直升降或者垂直升降與水平移動(dòng)來(lái)放取重物的機(jī)電設(shè)備。其電控系統(tǒng)一般包括操控室，配電，主起升，副起升，大車(chē)，小車(chē)，副小車(chē)等；應(yīng)用于升降平移又存在單電機(jī)運(yùn)行，雙電機(jī)運(yùn)行和四電機(jī)運(yùn)行的不同情況。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，為保障起 重機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)起重機(jī)運(yùn)行中的各種量進(jìn)行監(jiān)控。現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)下面三種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)控1、申請(qǐng)?zhí)枮?00620107219. 2的實(shí)用新型專(zhuān)利提供ー種開(kāi)關(guān)量采集模塊；2、申請(qǐng)?zhí)枮?00920308097. 7的實(shí)用新型專(zhuān)利提供ー種16路模擬量數(shù)據(jù)采集控制盒；3、通過(guò)PLC可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)控。上述兩個(gè)專(zhuān)利技術(shù)方案，只能實(shí)現(xiàn)單一信號(hào)采集，即開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集。然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，需要監(jiān)控的輸入輸出變量數(shù)量越來(lái)越多，而且僅對(duì)于監(jiān)控開(kāi)關(guān)量的輸入輸出已經(jīng)不能滿足行業(yè)要求，對(duì)于模擬量的監(jiān)控以及對(duì)速度反饋信號(hào)即編碼脈沖信號(hào)的監(jiān)控需求也越來(lái)越迫切。僅對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集不能滿足エ業(yè)現(xiàn)場(chǎng)尤其是起重機(jī)行業(yè)的監(jiān)控要求；不能實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)邏輯控制，無(wú)法處理數(shù)據(jù)，因此不能廣泛的適用于現(xiàn)有的行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，有其局限性。PLC可編程邏輯控制器包括電源、CPU、輸入輸出模塊以及擴(kuò)展模塊，可以實(shí)現(xiàn)大量開(kāi)關(guān)量、模擬量的采集。但其功能實(shí)現(xiàn)均來(lái)自于模塊組件化，占用空間體積較大；且存在一個(gè)機(jī)架最多帶8個(gè)功能模塊的限制，繼續(xù)增加需要增加擴(kuò)展模塊，針對(duì)于起重機(jī)行業(yè)的電控系統(tǒng)需要采集信號(hào)量大的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，采用PLC控制將會(huì)導(dǎo)致成本較高，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)壓カ較大。不僅如此，隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，各種信號(hào)之間的通信，邏輯控制，資源共享已經(jīng)是必然趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在干，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供體積小價(jià)格低，能夠采集多種信號(hào)井能夠?qū)崿F(xiàn)自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出的裝置和方法，以滿足現(xiàn)有行業(yè)的需求。本發(fā)明提供一種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，其特征在于，包括信號(hào)采集處理輸出裝置和選擇定位處理裝置，其中，信號(hào)采集處理輸出裝置包括采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)的開(kāi)關(guān)量采集單元，采集電流和電壓模擬量信號(hào)的模擬量采集單元，采集速度反饋信號(hào)的編碼脈沖采集単元，分別與開(kāi)關(guān)量采集單元、模擬量采集單元和編碼脈沖采集單元連接的信號(hào)處理單元，與信號(hào)處理單元連接的信號(hào)輸出單元；選擇定位處理裝置包括與信號(hào)處理單元連接通信的通訊控制模塊，與通訊控制模塊連接的將信號(hào)采集處理輸出裝置進(jìn)行主從站定位選址的選址模塊，與選址模塊連接的供信號(hào)采集處理輸出裝置選擇連接DP主站模塊和DP從站模塊，與DP主站模塊和DP從站模塊連接的進(jìn)行組網(wǎng)通信的DP組網(wǎng)通信接ロ。優(yōu)選地，當(dāng)選址模塊將信號(hào)采集處理輸出裝置選址定位到DP主站模塊吋，DP主站模塊還通過(guò)PC通信接ロ與上位機(jī)連接。優(yōu)選地，信號(hào)處理單元采用FPGA芯片。優(yōu)選地，還包括對(duì)信號(hào)處理單元運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的看門(mén)狗電路，和/或在出現(xiàn)掉電情況時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的掉電存儲(chǔ)單元，所述看門(mén)狗電路和/或掉電存儲(chǔ)單元與信號(hào)處理單元連接。 優(yōu)選地，開(kāi)關(guān)量采集單元包括75路開(kāi)關(guān)量采集模塊接ロ，與75路開(kāi)關(guān)量采集模塊接ロ連接的光耦隔離模塊，與光耦隔離模塊連接的開(kāi)關(guān)量處理電路；模擬量采集單元包括10路模擬量采集模塊接ロ，與10路模擬量采集模塊接ロ連接的磁耦隔離模塊， 與磁耦隔離模塊連接的模擬量處理Α/D轉(zhuǎn)換模塊；編碼脈沖采集單元包括6路編碼脈沖采集模塊接ロ，與6路編碼脈沖采集模塊接ロ連接的光耦隔離模塊，與光耦隔離模塊連接的脈沖信號(hào)處理保護(hù)電路。優(yōu)選地，還包括與開(kāi)關(guān)量采集單元連接，在將所采集的開(kāi)關(guān)量信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理單元的同吋，將所采集的開(kāi)關(guān)量通過(guò)LED燈進(jìn)行狀態(tài)顯示的顯示單元；與模擬量采集單元連接，在將所采集的模擬量信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理單元的同吋，將所采集的電流和電壓模擬量信號(hào)通過(guò)顯示界面進(jìn)行顯示的顯示單元；與編碼脈沖采集單元連接，在將所采集的速度脈沖信號(hào)處理發(fā)送至信號(hào)處理單元的同吋，將所采集的速度脈沖信號(hào)通過(guò)顯示界面進(jìn)行顯示的顯示單元。優(yōu)選地，信號(hào)輸出單元包括電平轉(zhuǎn)換電路，與電平轉(zhuǎn)換電路連接的繼電器驅(qū)動(dòng)電路和與繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接的30路開(kāi)關(guān)量輸出電路。本發(fā)明還提供一種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出的方法，其特征在于，包括如下步驟SI、一個(gè)可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的選址模塊將該裝置選址定位到DP主站模塊，該裝置的DP主站模塊通過(guò)PC通信接ロ與上位機(jī)連接，該裝置為第一裝置；其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的選址模塊將各自的裝置選址定位到DP從站模塊，各DP從站模塊分別通過(guò)DP組網(wǎng)通信接ロ與第一裝置的DP主站模塊連接；S2、各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的開(kāi)關(guān)量采集單元將采集到的開(kāi)關(guān)量信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元，模擬量采集單元將采集到的電流和電壓模擬量信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元，編碼脈沖采集単元將采集到的速度反饋信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元；S3、各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元對(duì)接收到的本裝置的開(kāi)關(guān)量信號(hào)、電流和電壓模擬信號(hào)以及速度反饋信號(hào)進(jìn)行處理得到行車(chē)信息；S4、其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元將處理后的行車(chē)信息通過(guò)DP從站模塊傳送到第一裝置，第一裝置將本裝置信號(hào)處理單元處理后的行車(chē)信息和來(lái)自于DP從站模塊的行車(chē)信息送入上位機(jī)；S5、上位機(jī)輸出并顯示所有行車(chē)信息。優(yōu)選地，步驟S4中，其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元還將處理后的信息通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路送入30路開(kāi)關(guān)量輸出電路，輸出并顯示各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置采集到的其所采集控制處理的行車(chē)信息。實(shí)施本發(fā)明的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置及方法，具有以下有益效果(1)同時(shí)采集開(kāi)關(guān)量、模擬量和速度反饋信號(hào)多種信號(hào)量實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)運(yùn)行中的各種量進(jìn)行監(jiān)控，各輸入變量可進(jìn)行自主編程輸出控制，保障起重機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；(2)通過(guò)建立主站單元和從站單元，可以無(wú)限制擴(kuò)展監(jiān)控對(duì)象數(shù)量，實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)監(jiān)控。例如，當(dāng)實(shí)際需要監(jiān)控的開(kāi)關(guān)量大于75路開(kāi)關(guān)量，或者實(shí)際需要監(jiān)控的模擬量大于10路模擬量，或者實(shí)際需要監(jiān)控的速度反饋信號(hào)大于6路速度反饋信號(hào)量時(shí)，可以采用一個(gè)主站単元和ー個(gè)從站單元，則信號(hào)量的采集量増加一倍。


圖I是本發(fā)明的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的主站單元結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的從站單元的結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式起重機(jī)行業(yè)的電控系統(tǒng)主要包括操控室，配電，主起升，副起升，大車(chē)，小車(chē)等控制系統(tǒng)；運(yùn)行方式又存在單電機(jī)運(yùn)行，雙電機(jī)運(yùn)行以及四電機(jī)運(yùn)行的情況。這就帶來(lái)需要采集監(jiān)控的狀態(tài)變量數(shù)量比較龐大；隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)時(shí)性的監(jiān)控也逐步被用戶所重視，這就要求需要監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行速度編碼反饋，以及模擬信號(hào)定子電壓電流等。圖I是本發(fā)明的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。本發(fā)明的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置包括信號(hào)采集處理輸出裝置和選擇定位處理裝置，其中，信號(hào)采集處理輸出裝置包括采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)的開(kāi)關(guān)量采集單元，采集電流和電壓模擬量信號(hào)的模擬量采集單元，采集速度反饋信號(hào)的編碼脈沖采集単元，分別與開(kāi)關(guān)量采集単元、模擬量采集單元和編碼脈沖采集單元連接的信號(hào)處理單元，與信號(hào)處理單元連接的信號(hào)輸出單元。信號(hào)處理單元采用FPGA芯片，與PLC相比，F(xiàn)PGA芯片速度具有明顯優(yōu)勢(shì)。選擇定位處理裝置包括與信號(hào)處理單元連接通信的通訊控制模塊，與通訊控制模塊連接的將信號(hào)采集處理輸出裝置進(jìn)行主從站定位選址的選址模塊，與選址模塊連接的供信號(hào)采集處理輸出裝置選擇連接DP主站模塊和DP從站模塊，與DP主站模塊和DP從站模塊連接的進(jìn)行組網(wǎng)通信的DP組網(wǎng)通信接ロ。當(dāng)選址模塊將信號(hào)采集處理輸出裝置選址定位到DP主站模塊吋，即選擇定位處理裝置將該裝置選擇為主站單元，此時(shí)，將該裝置定義為第一裝置，第一裝置的DP主站模塊還通過(guò)PC通信接ロ與上位機(jī)連接。選址模塊與DP主站模塊和DP從站模塊ニ路連接，DP主站模塊與DP從站模塊ニ路與DP組網(wǎng)通信接ロ連接。在整個(gè)可組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集輸出系統(tǒng)中，第一裝置中選擇定位處理裝置的選擇模塊接通DP主站模塊，DP組網(wǎng)通信接ロ連接上位機(jī)。其他裝置中選擇定位處理裝置的選擇模塊接通DP從站模塊，DP組網(wǎng)通信接ロ通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與主站單元連接。在一個(gè)可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置中僅存在一個(gè)主站単元，可以同時(shí)存在多個(gè)從站単元，從站單元的個(gè)數(shù)根據(jù)需要監(jiān)測(cè)的車(chē)間個(gè)數(shù)決定。第一裝置的信號(hào)處理單元與通信控制模塊通過(guò)8位雙向井行數(shù)據(jù)線，使用片選，讀/寫(xiě)等總線信號(hào)控制；可采用周期性和非周期性并用方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。通信控制模塊向信號(hào)處理單元發(fā)送各從站單元DP地址+ (用戶定制的)從站傳送到主站的協(xié)議內(nèi)容+CRC16校驗(yàn)；信號(hào)處理單元向通信控制模塊傳送目的從站單元DP地址+ (用戶定制的)主站傳送到從站的協(xié)議內(nèi)容+CRC16校驗(yàn)。為了避免信號(hào)處理邏輯單元內(nèi)執(zhí)行的程序出現(xiàn)死循環(huán)，還設(shè)置了與信號(hào)處理單元相連接，對(duì)信號(hào)處理單元運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的看門(mén)狗電路。為了避免意外斷電引起的數(shù)據(jù)丟失，還設(shè)置了與信號(hào)處理單元相連接，用于掉電時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的掉電存儲(chǔ)単元。開(kāi)關(guān)量采集單元包括75路開(kāi)關(guān)量采集模塊接ロ，與75路開(kāi)關(guān)量采集模塊接ロ連接的光耦隔離模塊，與光耦隔離模塊連接的開(kāi)關(guān)量處理電路；模擬量采集單元包括10路模擬量采集模塊接ロ，與10路模擬量采集模塊接ロ連接的磁耦隔離模塊，與磁耦隔離模塊連接的模擬量處理Α/D轉(zhuǎn)換模塊；編碼脈沖采集單元包括6路編碼脈沖采集模塊接ロ，與6路編碼脈沖采集模塊接ロ連接的光耦隔離模塊，與光耦隔離模塊連接的脈沖信號(hào)處理保護(hù)電路。本裝置還包括與開(kāi)關(guān)量采集單元連接，在將所采集的開(kāi)關(guān)量信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理単元的同吋，將所采集的開(kāi)關(guān)量通過(guò)LED燈進(jìn)行狀態(tài)顯示的顯示單元；與模擬量采集單元連接，在將所采集的模擬量信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理單元的同吋，將所采集的模擬量信號(hào)通過(guò)顯示界面進(jìn)行顯示的顯示單元；與編碼脈沖采集單元連接，在將所采集的速度脈沖信號(hào)處理發(fā)送至信號(hào)處理單元的同吋，將所采集的速度脈沖信號(hào)通過(guò)顯示界面進(jìn)行顯示的顯示單
J Li ο開(kāi)關(guān)量采集單元通過(guò)開(kāi)關(guān)量采集模塊接ロ采集斷路器信號(hào)(含主控電源斷路器、電機(jī)斷路器)，采集接觸器信號(hào)(含定子正反向接觸器、轉(zhuǎn)子接觸器)，采集操控室檔位信號(hào)(含啟停按鈕、登機(jī)請(qǐng)求、橋下照明等)，以及采集其他信號(hào)(例如電機(jī)制動(dòng)器接觸器信號(hào)、車(chē)擋器信號(hào)、夾軌器信號(hào)、抗風(fēng)防滑信號(hào))。模擬量采集模塊通過(guò)模擬量采集模塊接ロ采集電機(jī)定子電壓、電流信號(hào)，采集起升重量信號(hào)、風(fēng)速儀信號(hào)、大車(chē)正反向防撞信號(hào)等信號(hào)。編碼脈沖采集模塊通過(guò)編碼脈沖采集模塊接ロ采集主副起升電機(jī)脈沖編碼器輸入信號(hào)、大小車(chē)電機(jī)脈沖編碼器輸入信號(hào)等信號(hào)。起重機(jī)運(yùn)行吋，開(kāi)始采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)、電流和電壓模擬信號(hào)以及速度反饋信號(hào)。將需要采集的開(kāi)關(guān)量信號(hào)接入所述單元的開(kāi)關(guān)量輸入接ロ，經(jīng)過(guò)光耦隔離電路后，將信號(hào)輸入到LED指示燈電路控制相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮指示該路信號(hào)采集工作，信號(hào)同時(shí)輸入到開(kāi)關(guān)量處理電路，經(jīng)過(guò)放大處理后輸入到信號(hào)處理單元的開(kāi)關(guān)量輸入管腳。將需要采集的電流和電壓模擬量信號(hào)接入所述單元的模擬量輸入接ロ，經(jīng)過(guò)磁耦隔離模塊后，將信號(hào)輸入到在顯示面板中顯示所采集信號(hào)的監(jiān)控?cái)?shù)值，同時(shí)將經(jīng)過(guò)磁耦隔離后的信號(hào)發(fā)送至模擬量處理電流Α/D轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)過(guò)模擬量處理電路接入到信號(hào)處理單元的模擬量輸入管腳。將需要采集的速度脈沖編碼器信號(hào)接入所述單元的脈沖編碼器信號(hào)輸入接ロ，經(jīng)過(guò)光耦隔離處理 后，將信號(hào)輸入到顯示面板中顯示所采集信號(hào)的監(jiān)控?cái)?shù)值，同時(shí)將經(jīng)過(guò)光耦隔離后的信號(hào)發(fā)送至脈沖信號(hào)處理保護(hù)電路進(jìn)行處理后接入到信號(hào)處理單元的編碼脈沖信號(hào)輸入管腳。經(jīng)所述信號(hào)處理單元編程運(yùn)算處理，將信號(hào)輸出至電平轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過(guò)放大輸入至繼電器驅(qū)動(dòng)電路，使繼電器產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作，接通30路開(kāi)關(guān)量輸出接ロ電路，進(jìn)而完成信號(hào)輸出功能，在輸出信號(hào)的同時(shí)通過(guò)LED燈進(jìn)行狀態(tài)顯示。信號(hào)處理單元采用高速(260MHZ)中央處理芯片、大容量邏輯單元的FPGA芯片，使用軟件內(nèi)的SOCP Bui Ider構(gòu)造NIOS核，根據(jù)需求添加SDRAM, LCD, TIMER, FLASH及PIO等功能模塊，使用C/C++語(yǔ)言及NIOS系統(tǒng)庫(kù)文件編寫(xiě)并行通信，人機(jī)界面；信號(hào)采集及邏輯輸出處理的主要功能部分代碼，使用原理圖設(shè)計(jì)及Verilog語(yǔ)言混合設(shè)計(jì)編寫(xiě)部分外圍輸入輸出邏輯，二者加以綜合最終得 到所述單元所需功能的燒制程序。實(shí)現(xiàn)所采集信號(hào)之間邏輯控制輸出功能。圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的主站單元結(jié)構(gòu)圖，如圖所示。主站單元包括FPGA中央處理芯片，與FPGA中央處理芯片連接的通信控制模塊PIC32單片機(jī)，與通信控制模塊PIC32單片機(jī)連接的B⑶撥碼選址模塊，與B⑶撥碼選址模塊連接的DP主站模塊，與DP主站模塊連接的主站DP通信接ロ，與主站DP通信接ロ連接的PC通信接ロ，與PC通信接ロ連接的上位機(jī)PC監(jiān)控模塊。采集模塊采集A車(chē)間行車(chē)的狀態(tài)信息，包括配電、主起、副起、大車(chē)、小車(chē)的狀態(tài)信息，并將采集到的狀態(tài)信息發(fā)送至FPGA中央處理芯片進(jìn)行分析處理。FPGA中央處理芯片將處理后的信息發(fā)送至通信控制模塊PIC32單片機(jī)。B⑶撥碼選擇模塊接通DP主站模塊，DP主站模塊通過(guò)主站DP通信接口和PC通信接ロ將信息發(fā)送至上位機(jī)PC監(jiān)控模塊進(jìn)行輸出并顯示，同時(shí)通過(guò)上位機(jī)PC監(jiān)控模塊對(duì)A車(chē)間行車(chē)進(jìn)行控制。也可通過(guò)操控室對(duì)A車(chē)間行車(chē)進(jìn)行控制。圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的從站單元結(jié)構(gòu)圖，如圖所示。從站單元包括FPGA中央處理芯片，與FPGA中央處理芯片連接的通信控制模塊PIC32單片機(jī)，與通信控制模塊PIC32單片機(jī)連接的B⑶撥碼選址模塊，與B⑶撥碼選址模塊連接的DP從站模塊，與DP從站模塊連接的主站DP通信接ロ。采集模塊采集B車(chē)間行車(chē)的狀態(tài)信息，包括配電、主起、副起、大車(chē)、小車(chē)的狀態(tài)信息，并將采集到的狀態(tài)信息發(fā)送至FPGA中央處理芯片進(jìn)行分析處理。FPGA中央處理芯片將處理后的信息發(fā)送至通信控制模塊PIC32單片機(jī)。B⑶撥碼選擇模塊接通DP從站模塊，DP從站模塊通過(guò)主站DP通信接ロ與主站單元連接，并通過(guò)主站單元將信息發(fā)送至上位機(jī)PC監(jiān)控模塊進(jìn)行輸出并顯示，同時(shí)通過(guò)上位機(jī)PC監(jiān)控模塊對(duì)B車(chē)間行車(chē)進(jìn)行控制。也可通過(guò)操控室對(duì)B車(chē)間行車(chē)進(jìn)行控制。圖4是本發(fā)明的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。如圖所示，對(duì)每個(gè)車(chē)間的行車(chē)可以采用從站單元(DP從站)，即圖中所示DP從站1-n，采集所需信號(hào)。可以根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)需求及監(jiān)控量的情況進(jìn)行増加或減少DP從站，實(shí)現(xiàn)完全自由的擴(kuò)展組合。DP從站l-η通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與主站單元(DP主站)連接，DP主站與上位機(jī)連接。主站可以安裝在操控室，可以使如圖用戶2掌握電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，方便操作。如果需要與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，通過(guò)組網(wǎng)通信顯示，用戶3可在顯示器上觀看所監(jiān)控的各種變量，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控通信功能。本裝置采用分層結(jié)構(gòu)單殼體封裝，以實(shí)現(xiàn)體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝維護(hù)。圖5是本發(fā)明的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。主站單元包括単元主站處理模塊，與単元主站處理模塊連接的輸出模塊和采集模塊。第一從站單元、第二從站單元至第N從站單元包括單元從站處理模塊，與單元從站處理模塊連接的輸出模塊和采集模塊。主站單元采集A車(chē)間行車(chē)狀態(tài)信息，第一從站單元采集B車(chē)間行車(chē)狀態(tài)信息，第二從站單元采集C車(chē)間行車(chē)狀態(tài)信息，第N從站單元采集N車(chē)間行車(chē)狀態(tài)信息。第一從站單元、第二從站單元至第N從站單元分別通過(guò)DP總線與主站單元連接，主站單元與上位機(jī)連接。上位機(jī)輸出并顯示主站單元和各從站單元采集到的各車(chē)間的行車(chē)狀態(tài)信息，同時(shí)可以通過(guò)上位機(jī)控制各車(chē)間的行車(chē)狀況。用戶也可用通過(guò)各車(chē)間的操控室控制該車(chē)間的行車(chē)狀況。主站單元與從站單元采用RS485通信，實(shí)現(xiàn)信息傳遞。主站單元與上位機(jī)之間采用RS232通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)信號(hào)狀態(tài)。上位機(jī)安裝AnybusNettool For Profibus監(jiān)控軟件,可以直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控,操作簡(jiǎn)單。下面就起重機(jī)電控系統(tǒng)中主起升副起升電機(jī)正反轉(zhuǎn)速度控制為例分別介紹本裝置實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集處理輸出及組網(wǎng)通信的功能。將主起升電機(jī)正向運(yùn)行接觸器IKMl輔助開(kāi)點(diǎn)接入所述單元從站開(kāi)關(guān)量輸入接ロ1，反向運(yùn)行接觸器1KM2輔助開(kāi)點(diǎn)接入所述單元從站開(kāi)關(guān)量輸入接ロ 2，主起升電機(jī)速度編 碼器信號(hào)接入所述單元從站脈沖信號(hào)輸入接ロ A+、A-，監(jiān)控電機(jī)電壓經(jīng)過(guò)變壓器接入所述単元從站模擬量輸入接ロ 1、2，監(jiān)控電機(jī)電流經(jīng)過(guò)互感器接入所述單元從站模擬量輸入接ロ 3、4 ;將副起升電機(jī)正向運(yùn)行接觸器2KM1輔助開(kāi)點(diǎn)接入所述單元從站開(kāi)關(guān)量輸入接ロ 3，反向運(yùn)行接觸器2KM2輔助開(kāi)點(diǎn)接入所述單元從站開(kāi)關(guān)量輸入接ロ 4，副起升電機(jī)速度編碼器信號(hào)接入所述單元從站脈沖信號(hào)輸入接ロ B+、B-，監(jiān)控電機(jī)電壓經(jīng)過(guò)變壓器接入所述單元從站模擬量輸入接ロ 5、6，監(jiān)控電機(jī)電流經(jīng)過(guò)互感器接入所述單元從站模擬量輸入接ロ7、8。所述單元從站開(kāi)關(guān)量輸出接ロ I接入主起升運(yùn)行繼電器IKl線圈；所述單元從站開(kāi)關(guān)量輸出接ロ 2接入副起升運(yùn)行繼電器2K1線圈。繼電器IKl兩個(gè)閉店分別接在主起升正反向接觸器線圈前端，繼電器2K1兩個(gè)閉店分別接在副起升正反向接觸器線圈前端。在起重機(jī)行業(yè)，主副起升不可同時(shí)運(yùn)行，僅以此例簡(jiǎn)述所述單元邏輯控制。當(dāng)操控室給出主起升正向運(yùn)行，則主起升正向接觸器吸合，所述單元從站開(kāi)關(guān)量輸入接ロ I得到信號(hào)，相應(yīng)指示燈亮；同時(shí)檢測(cè)主起升電機(jī)電壓電流，在顯示面板上顯示其數(shù)值，可內(nèi)置邏輯保護(hù)程序若檢測(cè)電壓或電流高于某ー設(shè)定值或者脈沖編碼信號(hào)檢測(cè)速度超過(guò)某ー設(shè)定值，則輸出開(kāi)關(guān)量I接通，使IKI得電，斷開(kāi)主起升正反向接觸器，使電機(jī)停止運(yùn)行，若檢測(cè)正常，則主起升電機(jī)正向運(yùn)行；同時(shí)輸出開(kāi)關(guān)量接ロ 2，使得2K1得電，斷開(kāi)副起升正反向接觸器線圈，此時(shí)即使操控指令給出副起升運(yùn)行，副起升電機(jī)也不會(huì)得電啟動(dòng)，起到主副起不能同時(shí)動(dòng)作的邏輯控制。同理，在給出副起升運(yùn)行時(shí)，也如上述主起升運(yùn)行過(guò)程，完成信號(hào)采集，邏輯控制處理，輸出，監(jiān)控功能。僅以采用一個(gè)主站単元和一個(gè)從站單元為例簡(jiǎn)述所述單元組網(wǎng)通信功能，上位機(jī)監(jiān)控可以選用。采集信號(hào)實(shí)例仍借用上述功能舉例實(shí)例主副起升信號(hào)采集，本段著重描述組網(wǎng)通信過(guò)程。將主站通信模塊接ロ與從站通信模塊接ロ以DP總線連接，上位機(jī)PC數(shù)據(jù)接ロ與主站通信模塊接ロ以DP總線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信物理連接。由于上位機(jī)使用AnybusNettool For Profibus軟件,直接可以看到各個(gè)站的變量狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。本單元實(shí)現(xiàn)主從站之間雙向交互，主站與上位機(jī)PC雙向交互，從站之間不能實(shí)現(xiàn)通信。 主從站分別采集處理輸出行車(chē)A、行車(chē)B的主副起升的變量信號(hào)。兩臺(tái)行車(chē)之間的協(xié)同工作可以根據(jù)用戶具體使用情況而特殊制定編寫(xiě)程序，在這里僅以行車(chē)A主起升運(yùn)行，行車(chē)B主起升不得運(yùn)行。當(dāng)操控室給出行車(chē)A主起升正向運(yùn)行，即主站單元開(kāi)關(guān)量輸入接ロ I得到信號(hào)，通過(guò)DP總線協(xié)議傳輸，從站單元得到主站主起升運(yùn)行信號(hào)，根據(jù)內(nèi)置邏輯編程，輸出接ロ I動(dòng)作，使得行車(chē)B的IKl線圈得電，斷開(kāi)B行車(chē)主起升正反向接觸器，此時(shí)即使給主起升運(yùn)行指令，行車(chē)B主起升也無(wú)法運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)通信控制過(guò)程。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，上位機(jī)可以通過(guò)與主站通信模塊的連接，通過(guò)DP總線協(xié)議傳輸，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)行車(chē)運(yùn)行狀態(tài)；如遇緊急情況，可以通過(guò)PC改變參數(shù)，通過(guò)雙向通訊給主站信號(hào)，停止各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，或其他動(dòng)作指令。實(shí)現(xiàn)多個(gè)車(chē)間行車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)總體監(jiān)控，達(dá)到分布式集中管理。由于各個(gè)站均配有顯示面板，可以查看各個(gè)變量狀態(tài)故障歷時(shí)，因此可以根據(jù)實(shí)際情況省去上位機(jī)監(jiān)控，完成單元本身自組網(wǎng)通信。本發(fā)明還提供一種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出的方法，其特征在于，包括如下步驟SI、一個(gè)可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的選址模塊將該裝置選址定位到DP主站模塊，該裝置的DP主站模塊通過(guò)PC通信接ロ與上位機(jī)連接，該裝置為第一 裝置；其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的選址模塊將各自的裝置選址定位到DP從站模塊，各DP從站模塊分別通過(guò)DP組網(wǎng)通信接ロ與第一裝置的DP主站模塊連接；S2、各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的開(kāi)關(guān)量采集單元將采集到的開(kāi)關(guān)量信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元，模擬量采集單元將采集到的電流和電壓模擬量信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元，編碼脈沖采集単元將采集到的速度反饋信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元；S3、各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元對(duì)接收到的本裝置的開(kāi)關(guān)量信號(hào)、電流和電壓模擬信號(hào)以及速度反饋信號(hào)進(jìn)行處理得到行車(chē)信息；S4、其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元將處理后的行車(chē)信息通過(guò)DP從站模塊傳送到第一裝置，第一裝置將本裝置信號(hào)處理單元處理后的行車(chē)信息和來(lái)自于DP從站模塊的行車(chē)信息送入上位機(jī)；S5、上位機(jī)輸出并顯示所有行車(chē)信息。在本發(fā)明的另一實(shí)施例的步驟S4中，其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元還將處理后的信息通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路送入30路開(kāi)關(guān)量輸出電路，輸出并顯示各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置采集到的其所采集控制處理的行車(chē)信知、O本發(fā)明是通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等效替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制，所有落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，其特征在于，包括信號(hào)采集處理輸出裝置和選擇定位處理裝置，其中， 信號(hào)采集處理輸出裝置包括采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)的開(kāi)關(guān)量采集單元，采集電流和電壓模擬量信號(hào)的模擬量采集單元，采集速度反饋信號(hào)的編碼脈沖采集単元，分別與開(kāi)關(guān)量采集単元、模擬量采集單元和編碼脈沖采集單元連接的信號(hào)處理單元，與信號(hào)處理單元連接的信號(hào)輸出單元； 選擇定位處理裝置包括與信號(hào)處理單元連接通信的通訊控制模塊，與通訊控制模塊連接的將信號(hào)采集處理輸出裝置進(jìn)行主從站定位選址的選址模塊，與選址模塊連接的供信號(hào)采集處理輸出裝置選擇連接DP主站模塊和DP從站模塊，與DP主站模塊和DP從站模塊連接的進(jìn)行組網(wǎng)通信的DP組網(wǎng)通信接ロ。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，其特征在干，當(dāng)選址模塊將信號(hào)采集處理輸出裝置選址定位到DP主站模塊吋，DP主站模塊還通過(guò)PC通信接ロ與上位機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，其特征在于，信號(hào)處理單元采用FPGA芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，其特征在干，還包括對(duì)信號(hào)處理單元運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的看門(mén)狗電路，和/或在出現(xiàn)掉電情況時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的掉電存儲(chǔ)單元，所述看門(mén)狗電路和/或掉電存儲(chǔ)單元與信號(hào)處理單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，其特征在干，開(kāi)關(guān)量采集単元包括75路開(kāi)關(guān)量采集模塊接ロ，與75路開(kāi)關(guān)量采集模塊接ロ連接的光耦隔離模塊，與光耦隔離模塊連接的開(kāi)關(guān)量處理電路；模擬量采集單元包括10路模擬量采集模塊接ロ，與I0路模擬量采集模塊接ロ連接的磁耦隔離模塊，與磁耦隔離模塊連接的模擬量處理A/D轉(zhuǎn)換模塊；編碼脈沖采集單元包括6路編碼脈沖采集模塊接ロ，與6路編碼脈沖采集模塊接ロ連接的光耦隔離模塊，與光耦隔離模塊連接的脈沖信號(hào)處理保護(hù)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，其特征在于，還包括與開(kāi)關(guān)量采集單元連接，在將所采集的開(kāi)關(guān)量信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理單元的同時(shí)，將所采集的開(kāi)關(guān)量通過(guò)LED燈進(jìn)行狀態(tài)顯示的顯示單元；與模擬量采集單元連接，在將所采集的模擬量信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理單元的同吋，將所采集的電流和電壓模擬量信號(hào)通過(guò)顯示界面進(jìn)行顯示的顯示單元；與編碼脈沖采集單元連接，在將所采集的速度脈沖信號(hào)處理發(fā)送至信號(hào)處理單元的同吋，將所采集的速度脈沖信號(hào)通過(guò)顯示界面進(jìn)行顯示的顯示單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，其特征在干，信號(hào)輸出單元包括電平轉(zhuǎn)換電路，與電平轉(zhuǎn)換電路連接的繼電器驅(qū)動(dòng)電路和與繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接的30路開(kāi)關(guān)量輸出電路。
8.一種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出的方法，其特征在于，包括如下步驟 s1、一個(gè)可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的選址模塊將該裝置選址定位到DP主站模塊，該裝置的DP主站模塊通過(guò)PC通信接ロ與上位機(jī)連接，該裝置為第一裝置；其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的選址模塊將各自的裝置選址定位到DP從站模塊，各DP從站模塊分別通過(guò)DP組網(wǎng)通信接ロ與第一裝置的DP主站模塊連接； s2、各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的開(kāi)關(guān)量采集單元將采集到的開(kāi)關(guān)量信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元，模擬量采集單元將采集到的電流和電壓模擬量信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元，編碼脈沖采集単元將采集到的速度反饋信號(hào)發(fā)送至本裝置的信號(hào)處理單元； .53、各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元對(duì)接收到的本裝置的開(kāi)關(guān)量信號(hào)、電流和電壓模擬信號(hào)以及速度反饋信號(hào)進(jìn)行處理得到行車(chē)信息； .54、其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元將處理后的行車(chē)信息通過(guò)DP從站模塊傳送到第一裝置，第一裝置將本裝置信號(hào)處理單元處理后的行車(chē)信息和來(lái)自于DP從站模塊的行車(chē)信息送入上位機(jī)； . 55、上位機(jī)輸出并顯示所有行車(chē)信息。
9.ー種利用權(quán)利要求8所述的裝置實(shí)現(xiàn)可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出的方法，其特征在于，步驟S4中，其他各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置的信號(hào)處理單元還將處理后的信息通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路送入30路開(kāi)關(guān)量輸出電路，輸出并顯示各可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置采集到的其所采集控制處理的行車(chē)信
全文摘要
本發(fā)明提供一種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出裝置，該裝置包括開(kāi)關(guān)量采集單元、模擬量采集單元、編碼脈沖采集單元、信號(hào)處理單元以及信號(hào)輸出單元。本發(fā)明還提供一種可自組網(wǎng)可編程的信號(hào)采集處理輸出方法。實(shí)施本發(fā)明具有以下有益效果(1)同時(shí)采集開(kāi)關(guān)量、模擬量和速度反饋信號(hào)多種信號(hào)量實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)運(yùn)行中的各種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，各輸入變量可進(jìn)行自主編程輸出控制，保障起重機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；(2)通過(guò)建立主站單元和從站單元，可以無(wú)限制擴(kuò)展監(jiān)控對(duì)象數(shù)量，實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)監(jiān)控。
文檔編號(hào)G05B19/04GK102681456SQ20121017488
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者滕波 申請(qǐng)人:大連美恒時(shí)代科技有限公司