[发明专利]基于以太网及虚拟仪器的磁悬浮实时信号监测系统及方法

说明书

本发明属于磁悬浮控制系统技术领域，公开了一种基于以太网及虚拟仪器的磁悬浮实时信号监测系统及方法，包括位移传感器、AD模块、以太网通信模块和客户端程序；本发明利用磁悬浮控制系统自身的采样系统，配合W5300模块及LabView虚拟仪器软件，在不借助任何外界测试仪器的情况下，实时地监测磁悬浮转子五个自由度的振动信号及控制电流信号，省去了示波器、数据采集卡等贵重设备，降低了开发成本，同时避免了模拟信号远距离传输导致的干扰。增强了对磁悬浮系统信号监测的实时性同时提供了多种数据处理功能，使得分析过程更加高效。

技术领域

本发明属于磁悬浮控制系统技术领域，尤其涉及基于以太网及虚拟仪器的磁悬浮实时信号监测系统及方法。

背景技术

磁悬浮高速电机以其高速、高效、无摩擦等特点以被广泛地应用于鼓风机、压缩机、膨胀发电机等领域。在磁悬浮高速电机的调试过程中，需要实时地监测转子的振动信号与控制电流信号，用以调整控制参数。由于信号频率较高，通常使用多通道示波器或数据采集卡对上述信号进行监测。

其原理是将控制器内部采样到的数据信号转化为模拟量，然后通过示波器进行显示或通过数据采集卡上传至PC进行显示。这种方法会浪费控制器的系统资源并且每一台磁悬浮设备都需要示波器，成本高且调试效率较低。

还有一类方法是控制器将采样到的数据保存在存储器当中，然后通过串口通讯的方式将数据上传至PC端，这种方式的缺点在于实时性差，传输效率也比较低，很难达到实时监测的目的。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于以太网及虚拟仪器的磁悬浮实时信号监测系统及方法, 以解决现有的监测转子的振动信号与控制电流信号的设备成本高昂或是实时性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的基于以太网及虚拟仪器的磁悬浮实时信号监测系统及方法的具体技术方案如下：

一种基于以太网及虚拟仪器的磁悬浮实时信号监测系统，包括控制器、PWM调制器、功率放大器、磁悬浮线圈、磁悬浮转子、位移传感器、AD模块、以太网通信模块和客户端程序；所述控制器一端分别连接PWM调制器和以太网通信模块，所述以太网通信模块连接客户端，所述PWM调制器连接功率放大器，所述功率放大器连接磁悬浮线圈，所述磁悬浮线圈连接磁悬浮转子，所述磁悬浮转子连接位移传感器，所述位移传感器连接AD模块，所述AD模块连接控制器的另一端；

所述控制器用来采集磁悬浮转子五个自由度的振动信号与控制电流信号数据并发送命令将采集到的数据（采样数据）写入以太网通信模块；并能够对磁悬浮转子五个自由度的振动信号和控制电流信号进行调整。

所述PWM调制器用来将控制器采集到的数据转化为脉冲信号；

所述功率放大器用来对脉冲信号进行放大；

所述磁悬浮线圈用来将输出的控制电流转化为对磁悬浮转子的控制力；

所述位移传感器用来采集磁悬浮转子的位移信号；

所述AD模块用来将位移传感器的信号转化为数字量后返回控制器；

所述以太网通信模块用于控制器和客户端之间进行通信；

所述客户端用于接收控制器发送的磁悬浮转子五个自由度的振动信号与控制电流信号数据，并对其进行波形的模拟显示和相关的数据分析。

进一步的，所述控制器在每个数据采样控制周期的等待时间段内将采样数据及发送命令写入以太网通信模块，控制器继续执行下一个采样控制周期的程序，同时以太网通信模块开启发送过程将信号发送到客户端。

进一步的，所述以太网通信模块采用W5300模块，所述W5300模块与控制器之间采用16位数据线进行连接，控制器程序中设置有定时器中断，用来每隔50us左右的时间将AD模块采样返回的数据写入W5300模块中执行发送过程；所述W5300模块包括Sn_IR寄存器和Sn_SSR寄存器，分别用于存储客户端的连接信号和上一次发送内容是否完成的信号。