[发明专利]一种基于工业以太网的高精度转速测量系统

说明书

本发明属于旋转机械转速监控技术领域，尤其涉及一种基于工业以太网的高精度转速测量系统。包括转速测量模块；以及可安装于PC机或触摸屏的转速主控程序；转速测量模块和转速主控程序之间通过ModbusTCP/IP工业以太网通信协议进行通讯；转速测量模块包括微控制器电路、转速测量电路、以太网通信电路、电源电路；转速主控程序由组态软件设计开发并至少支持PC、触摸屏两种安装方式；本发明的基于工业以太网的高精度转速测量系统通过工业以太网进行组网，数据传输速率高、可靠性强、网络开放易于扩展，能够方便的实现远程数据的通信具有分布式运行、远程监测、网络化故障诊断等功能。

技术领域

本发明属于旋转机械转速监控技术领域，尤其涉及一种基于工业以太网的高精度转速测量系统。

背景技术

在工业车间、厂矿、陆地交通、航海等应用旋转机械的领域，机器转速反映了旋转机械的运行状况是重要的监测参数，同时在旋转机械控制系统中，转速也是重要的被控量，高精度的转速测量对于保障旋转机械的正常运行和安全具有重要的意义。目前传统的旋转机械转速测量系统存在的问题有：组网方式落后通常采用RS232、RS485、CAN等串行通信协议存在传输速率低，传输距离短传输信号易受外界干扰等缺点，当监测目标比较分散、测点较多、需要远程诊断时通过以上通信方式组网就难以实现；转速测量基准频率信号固定不变，在低频段和高频段测速精度下降；转速测量往往没有配套的上位机转速主控软件。

发明内容

本发明创造的目的在于，提供一种采用工业以太网分布式结构，把转速测量模块和转速主控PC机或触摸屏作为网络节点，通过双绞线进行组网，可以更方便的实现远程数据的通信、分布式运行、远程监测、网络化故障诊断等功能的基于工业以太网的高精度转速测量系统。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

一种基于工业以太网的高精度转速测量系统，包括转速测量模块；以及可安装于PC机或触摸屏的转速主控程序；转速测量模块和转速主控程序之间通过ModbusTCP/IP工业以太网通信协议进行通讯；

转速测量模块包括微控制器电路、转速测量电路、以太网通信电路、电源电路；转速主控程序由组态软件设计开发并至少支持PC、触摸屏两种安装方式；微控制器电路包括微控制器、跳线内部功能设置单元、联合测试行为组织调试端口和功能设定存储单元；转速测量电路包括滤波电路、放大整形电路、光耦隔离电路、施密特触发电路；以太网通信电路，包括以太网控制器单元、RJ45网络接口单元，以太网控制器单元通过移植LWIPTCP/IP协议栈来实现网络通信功能；RJ45网络接口单元，与以太网控制器单元相连，内置集成网络隔离变压器支持100BASE-T网络通信；

对前述基于工业以太网的高精度转速测量系统的进一步改进，微控制器与以太网通信电路和转速测量电路相连，用于接收并处理采集的转速原始数据并向以太网通信电路传送处理好的转速数字信号；跳线内部功能设置单元与微控制器相连，用于设置测速模块的网络地址；联合测试行为组织调试端口与微控制器相连，外部调试设备通过联合测试行为组织调试端口对转速测量模块进行外部调试；功能设定存储单元与微控制器相连，功能设定存储单元存储模块自定义的通信协议解析程序和模块的功能设定值。

对前述基于工业以太网的高精度转速测量系统的进一步改进，滤波单元包括由电阻、电容网络构成的低通滤波通道；放大整形电路与滤波单元相连，并将滤波后的信号通过LM224构成的比较器和74HC04反向器进行信号的放大和整形；光耦隔离电路由2SD1007小功率三极管和TLP2362高速光电耦合器来实现；施密特触发电路与光耦隔离电路相连，施密特触发电路由74HC04反向器组成，防止噪声输入在触发点产生多次翻转；通过转速测量电路处理后原始转速传感器输入信号变为标准方波信号，然后通过微控制器定时器输入捕获功能进行频率测量。