[发明专利]振动监视保护装置的背板总线式结构及其通信控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机械振动信号监视保护和设备故障分析与诊断领域，特别涉及一种背板总线式振动监视保护装置内部模块通信及控制方法。

背景技术

旋转机械监视保护与故障分析诊断装置是保障设备安全、稳定、高效运行的重要工具，随着现代企业设备管理智能化、信息化水平的不断提高，对设备进行监视保护与故障诊断，并在此基础上实现设备的视情维修与预知维护已成为企业的迫切需求。传统的以监测仪表为主体的状态监测与报警装置，可以在线监测设备的振动以及温度、压力、流量等信息，并根据人工设定的报警门限对异常的监测参数作出报警提示直至联锁停车，但其缺点是报警参数及报警方式单一，缺乏对故障的分析诊断能力，而以便携式仪器或便携式计算机为主的故障分析仪器，主要提供常见的信号处理与故障分析方法，如频谱分析、波形分析、轴心轨迹分析等，此类装置主要用于设备状态的巡检，其缺点是不能完整记录设备运行的状态信息，缺乏在线监视保护和预防突发故障的能力；以工业控制计算机或嵌入式计算机为主体的在线状态监测与故障诊断装置是故障分析仪器的进一步发展，可以实现面向企业内部网甚至面向因特网的远程状态监测与故障分析、诊断，但主要作为监视保护装置的后级系统，缺乏实时联锁保护能力。开发智能化监视保护装置，实现基于多种故障特征的监视报警与分析诊断，为旋转机械提供更为全面的实时监控与联锁保护，已成为本领域技术发展的方向之一。

提高旋转机械振动监视保护与分析诊断精度的关键是同一转子振动信号根据其旋转速度实现整周期同步波形数据采集，整周期波形数据可以消除频谱分析时能量泄露，获得准确的故障特征频率及其幅值，而基于键相/转速信号触发的同步振动波形采集则可以保证获得准确的、可比较的相位信息，上述信息不仅为故障识别提供依据还可以用于进行转子现场动平衡。

已授权的中国发明专利《嵌入式旋转机械运行监控保护装置与设置方法》(专利号：200710132811.7)由嵌入式管理模块和多个功能模块、显示器和触摸屏控制电路组成，每个功能模块对旋转机械的各通路传感器信号进行采集处理，管理模块通过高速异步串口(UART)电路连接各功能模块进行数据传递和控制，通过网络接口、RS232或RS485接口连接上位机，接收上位机的组态、数据巡检和采集命令，嵌入式管理模块同时直接连接触摸屏液晶显示器，显示图表数据。该发明主要针对振动峰峰值、烈度等特征量进行监测，无波形数据同步采集和分析功能，也未实现功能模块的即插即用，管理模块工作负荷较小。若需要对全波形数据进行监测、处理以及分析诊断，则由于模块间通信数据量庞大，采用异步串口方式难以满足实时性要求，同时管理模块的工作负荷也将大大提高，难以满足应用要求。

已授权的中国发明专利《大型旋转机械设备智能采集监测装置及采集监测方法》(专利号：200410026179.4)采用基于CPCI总线和DSP处理器，八通道同步高速数据采集的硬件设备，依据被监测设备自身动态运行数据所构建的设备运行状态，实现该发明监测参数的动态自适应设置和调整，以及监测数据的智能存储，形成一套针对大型旋转机械设备的智能状态监测装置。但该发明监测参数相对单一，监测通道固定为8通道，对多于8通道的转子振动信号未提供同步采集控制功能，系统配置的灵活性、可扩展性不够，同时CPCI总线实现复杂，成本相对较高，限制了其应用范围。

中国实用新型专利《小型旋转机械安全监视装置》(专利号：200820223476.1)采用总线式结构，各监视模块用螺钉固定在铝制机箱的面板上，模块以高性能CPU为核心，配套LED作为人机接口，外部系统及监视、组态软件通过电源模块上的通讯单元访问各监视模块，各模块通过系统总线组成RS485网络，通过总线板设定各监视模块的通讯地址，各种输入信号经不同的功能子板送至主板的数据处理单元，数据处理单元的数模转换器和模数转换器与CPU采用SPI总线通讯，系统功能软件固化在芯片内，自动实现数据的采集、故障判断、信号偏置/增益、线性度校正及信号传输。该发明同样仅针对振动峰峰值、烈度等特征量进行监测，无波形数据同步采集和分析功能，同样由于RS485通信速率的限制，难以实现大容量全波形数据实时监测、处理及分析诊断。

发明内容

本发明的目的是提供一种背板总线式振动监视保护装置内部功能模块间的通信及控制方法，实现机械振动信号的实时大容量全波形数据整周期同步采集、振动故障特征提取、监视保护和在线分析诊断，并实现模块热插拔和即插即用，克服现有装置或产品难以实现大容量全波形数据实时处理的不足。