一種基于fpga的多路機(jī)電設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的多路機(jī)電設(shè)備故障診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷發(fā)生更新，控制技術(shù)從手動(dòng)控制到自動(dòng)控制，從簡(jiǎn)單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，與這復(fù)雜控制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的便是多種多個(gè)觸點(diǎn)開關(guān)主接線系統(tǒng)及一些復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)。而不管是在主接線系統(tǒng)或是控制系統(tǒng)線路中，這些系統(tǒng)可能往往是一處故障或者不可靠導(dǎo)致整個(gè)機(jī)電設(shè)備無(wú)法運(yùn)作，直接影響機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用及生產(chǎn)的進(jìn)行，甚至?xí)斐扇藛T的傷亡。因此對(duì)機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行診斷與監(jiān)控顯得極其重要。
[0003]一旦發(fā)生機(jī)電設(shè)備故障一般只能一處一處進(jìn)行笨拙的排查與診斷，這樣浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)人力，而且效率極低，不能快速而高效解決問(wèn)題，這樣大大地影響了生產(chǎn)的進(jìn)行，現(xiàn)有的故障診斷系統(tǒng)較少，且大多是只能針對(duì)某種設(shè)備使用，功能單一，有的需對(duì)機(jī)電設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，不便于使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種無(wú)需對(duì)機(jī)電設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，且適用于多種機(jī)電設(shè)備，可同時(shí)檢測(cè)多路機(jī)電設(shè)備故障信號(hào)并進(jìn)行監(jiān)控的基于FPGA的多路機(jī)電設(shè)備故障診斷系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:包括依次連接的FPGA封裝部分、多位并口串口轉(zhuǎn)換電路、主控制器和主控制器控制部分，F(xiàn)PGA封裝部分和主控制器均連接電源電路；
[0006]所述的FPGA封裝部分包括集成在一起的FPGA芯片和若干路直流檢測(cè)單元和交流檢測(cè)單元，直流檢測(cè)單元和交流檢測(cè)單元均連接至多位并口串口轉(zhuǎn)換電路；
[0007]所述的主控制器控制部分包括均與主控制器連接的仿真器和上位機(jī)，仿真器的輸出端連接至上位機(jī)。
[0008]所述的直流檢測(cè)單元包括依次連接的直流設(shè)備檢測(cè)接口、斬波電路、光電耦合電路和信號(hào)處理電路，直流設(shè)備檢測(cè)接口與機(jī)電設(shè)備觸點(diǎn)連接，信號(hào)處理電路連接至多位并口串口轉(zhuǎn)換電路；
[0009]所述的交流檢測(cè)單元包括依次連接的交流設(shè)備檢測(cè)接口、整流電路、光電耦合電路和信號(hào)處理電路，交流設(shè)備檢測(cè)接口與機(jī)電設(shè)備觸點(diǎn)連接，信號(hào)處理電路連接至多位并口串口轉(zhuǎn)換電路。
[0010]所述的整流電路采用全橋式整流電路，斬波電路采用直流-直流降壓斬波電路，信號(hào)處理電路采用反相器和電容器實(shí)現(xiàn)高低電平轉(zhuǎn)換與穩(wěn)定。
[0011]所述的主控制器控制部分包括與主控制器連接的聲光報(bào)警電路。
[0012]所述的主控制器控制部分包括與主控制器連接的數(shù)碼管顯示電路。
[0013]所述的數(shù)碼管顯示電路采用3?7英寸的共陽(yáng)極LED數(shù)碼管。
[0014]所述的數(shù)碼管顯示電路通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接至主控制器。
[0015]所述的驅(qū)動(dòng)電路采用集成型驅(qū)動(dòng)芯片。
[0016]所述的上位機(jī)通過(guò)RS232串口通信電路連接至主控制器。
[0017]所述的主控制器采用DSP芯片。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過(guò)FPGA芯片將若干路直流檢測(cè)單元和交流檢測(cè)單元進(jìn)行集成化，利用FPGA技術(shù)集成封裝，降低了該系統(tǒng)復(fù)雜性及控制器使用率，并利用多位并口串口轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)多個(gè)并行檢測(cè)信號(hào)量串行輸入，經(jīng)主控制器處理，控制主控制器控制部分通過(guò)仿真器和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障信號(hào)檢測(cè)、顯示及實(shí)時(shí)監(jiān)控，本實(shí)用新型無(wú)需對(duì)機(jī)電設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，且適用于多種機(jī)電設(shè)備，可同時(shí)檢測(cè)多路機(jī)電設(shè)備故障信號(hào)并進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)用性、穩(wěn)定性高。
[0019]進(jìn)一步，本實(shí)用新型將多路機(jī)電設(shè)備故障信號(hào)分別經(jīng)多個(gè)交、直流設(shè)備檢測(cè)接口接入，再分別經(jīng)斬波電路或整流電路進(jìn)行降壓，通過(guò)光電耦合電路處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)電隔離及CMOS電平到TTL電平轉(zhuǎn)換，再經(jīng)信號(hào)處理電路后變?yōu)槎嗦贩€(wěn)定開關(guān)量信號(hào)，利用多位串口并口轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)多路檢測(cè)信號(hào)輸入，最后將其輸入給主控制器進(jìn)行處理顯示，實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時(shí)監(jiān)控并記錄。
[0020]更進(jìn)一步，整流電路采用全橋式整流電路，實(shí)現(xiàn)降壓到DC20V，斬波電路采用直流-直流降壓斬波電路，降壓后為DC20V，光電耦合電路實(shí)現(xiàn)DC20V CMOS電平到DC5V TTL電平轉(zhuǎn)換與隔離，提高系統(tǒng)抗干擾性，信號(hào)處理電路利用反相器及電容器實(shí)現(xiàn)高低電平轉(zhuǎn)換與穩(wěn)定，輸出與多位并口串口轉(zhuǎn)換電路輸入連接。
[0021]進(jìn)一步，通過(guò)主控制器控制聲光報(bào)警電路，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障報(bào)警功能，提高了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用性。
[0022]更進(jìn)一步，通過(guò)數(shù)碼管顯示電路能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障顯示報(bào)警的功能，便于操作者觀察，提高了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用性。
[0023]更進(jìn)一步，數(shù)碼管選用共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，保證了能夠遠(yuǎn)距離、大角度觀察，同時(shí)其能耗低、成本低、發(fā)光性強(qiáng)。
[0024]更進(jìn)一步，數(shù)碼管顯示電路通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接至主控制器，驅(qū)動(dòng)電路采用集成型驅(qū)動(dòng)芯片，相對(duì)于傳統(tǒng)的分立型驅(qū)動(dòng)器，集成型驅(qū)動(dòng)芯片可使系統(tǒng)性能更加穩(wěn)定、可靠，極大地簡(jiǎn)化和加快了設(shè)計(jì)流程。
[0025]進(jìn)一步，主控制器的串行通信接口 SCI與上位機(jī)通過(guò)RS232串口通信電路相連接，再與上位機(jī)連接實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與記錄。
[0026]進(jìn)一步，主控制器采用DSP芯片，該芯片具有高性能處理能力，有強(qiáng)大外部通信接口，便于構(gòu)成外部控制系統(tǒng)，且成本低、功耗低，提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]其中，1-直流設(shè)備檢測(cè)接口、2-斬波電路、3-光電耦合電路、4-信號(hào)處理電路、5-多位并口串口轉(zhuǎn)換電路、6-主控制器、7-電源電路、8-數(shù)碼管顯示電路、9-驅(qū)動(dòng)電路、10-聲光報(bào)警電路、11-RS232串口通信電路、12-上位機(jī)、13-仿真器、14-整流電路、15-交流設(shè)備檢測(cè)接口、16-FPGA封裝部分。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]參見圖1，本實(shí)用新型包括依次連接的FPGA封裝部分16、多位并口串口轉(zhuǎn)換電路
5、主控制器6和主控制器控制部分，F(xiàn)PGA封裝部分16和主控制器6均連接電源電路7，主控制器6采用DSP芯片；
[0031]FPGA封裝部分16包括集成在一起的FPGA芯片和若干路直流檢測(cè)單元和交流檢測(cè)單元，直流檢測(cè)單元和交流檢測(cè)單元均連接至多位并口串口轉(zhuǎn)換電路5 ;直流檢測(cè)單元包括依次連接的直流設(shè)備檢測(cè)接口 1、斬波電路2、光電耦合電路3和信號(hào)處理電路4，直流設(shè)備檢測(cè)接口 I與機(jī)電設(shè)備觸點(diǎn)連接，信號(hào)處理電路4連接至多位并口串口轉(zhuǎn)換電路5 ;交流檢測(cè)單元包括依次連接的交流設(shè)備檢測(cè)接口 15、整流電路14、光電耦合電路3和信號(hào)處理電路4，交流設(shè)備檢測(cè)接口 15與機(jī)電設(shè)備觸點(diǎn)連接，信號(hào)處理電路4連接至多位并口串口轉(zhuǎn)換電路5。整流電路14采用全橋式整流電路，斬波電路2采用直流-直流降壓斬波電路，信號(hào)處理電路4采用反相器和電容器實(shí)現(xiàn)高低電平轉(zhuǎn)換與穩(wěn)定。
[0032]主控制器控制部分包括均與主控制器6連接的仿真器13和上位機(jī)12，仿真器13的輸出端連接至上位機(jī)12，上位機(jī)12通過(guò)RS232串口通信電路11連接至主控制器6。主控制器控制部分還包括與主控制器6連接的聲光報(bào)警電路10和數(shù)碼管顯示電路8。數(shù)碼管顯示電路8通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路9連接至主控制器6，數(shù)碼管顯示電路8采用3?7英寸的共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)電路9采用集成型驅(qū)動(dòng)芯片。
[0033]參見圖1，本實(shí)用新型包括FPGA封裝部分16、多位并口轉(zhuǎn)口轉(zhuǎn)換電路5、主控制器
6、數(shù)碼管顯示電路8及上位機(jī)12等；主控制器6采用DSP芯片，該芯片具有高性能處理能力，有強(qiáng)大