基于can總線的五行采棉機工作狀態(tài)監(jiān)測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種采棉機參數檢測與狀態(tài)監(jiān)測系統，尤其是一種基于CAN總線的五行采棉機工作狀態(tài)監(jiān)測系統，屬于采棉機工作參數可視化技術領域。
【背景技術】
[0002]如今，采棉機是大型棉田必不可缺的棉花采摘收獲機械，可大幅提高棉花采摘速率，降低勞動成本。但是，如今普通采棉機大都由人工經驗操縱，缺乏對機器運行狀態(tài)和工作參數有效和全面的檢測與顯示的裝置，這不利于工作人員全面掌握采棉機的運行狀態(tài)。
[0003]眾所周知，與一般的通信總線相比，CAN總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。如今，基于CAN總線的采棉機參數檢測與狀態(tài)監(jiān)測系統的研還很匱乏，這對于采棉機這種需長時間進行可靠作業(yè)的大型機械設備來說，一旦發(fā)生故障，會造成極大的損失。因此，研宄基于CAN總線的采棉機風機轉速、水路壓力、行走速度、采摘滾筒軸轉速等參數檢測技術，研宄基于CAN總線的吸入門、離合器等關鍵部位工作狀態(tài)監(jiān)測技術，研制基于嵌入式系統的多路參數檢測和狀態(tài)監(jiān)測裝置，實現機器工作參數可視化、故障狀態(tài)聲光報警等功能，對于實現采棉機安全、穩(wěn)定、長時間無故障作業(yè)具有重要的意義。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服普通采棉機大都由人工經驗操縱，不利于工作人員全面掌握采棉機的運行狀態(tài)這一功能的缺陷。提供一種可視化并且有利于保證采棉機作業(yè)穩(wěn)定性的基于CAN總線的五行采棉機工作狀態(tài)監(jiān)測系統。
[0005]本實用新型具體解決方案如下:
[0006]一種基于CAN總線的五行采棉機工作狀態(tài)監(jiān)測系統，主要由多通道轉速采集模塊、多路開關量監(jiān)測模塊、嵌入式控制器和監(jiān)視器四大部分組成。多通道轉速采集模塊和多路開關量監(jiān)測模塊內部均具有CAN接口，嵌入式控制器具有CAN接口和SPI接口，監(jiān)視器具有SPI接口。多通道轉速采集模塊和多路開關量監(jiān)測模塊分別通過各自的CAN接口與嵌入式控制器的CAN接口連接，監(jiān)視器通過SPI接口與嵌入式控制器模塊的SPI接口連接。多通道轉速采集模塊用來采集行走速度、風機轉速、滾筒轉速、水路壓力等傳感信息；多路開關量監(jiān)測模塊用來監(jiān)測吸入門、離合器、卸棉、空濾、中位、空檔、駐車等開關信號狀態(tài)信息；嵌入式控制器和監(jiān)視器一起完成數據處理、數據保存和狀態(tài)參數顯示等功能。如圖1所示。
[0007]多通道轉速采集模塊包括一個微處理器、4路模擬量輸入電路、4路光電隔離的脈沖計數輸入電路、4路隔離型數字量輸出電路、4路隔離型數字量輸入電路、RS232串行接口、標準CAN現場總線接口和電源調理及保護電路；微處理器的電源引腳連接電源調理及保護電路，I/O 口分別連接4路模擬量輸入電路、4路光電隔離的脈沖計數輸入電路、4路隔離型數字量輸出電路和4路隔離型數字量輸入電路。
[0008]多路開關量監(jiān)測模塊(4)包括一個微處理器(4-1)連接4路模擬量輸入電路(4-6)、16路光電隔咼比較型開關量輸入電路(4_5)、4路隔咼型數字量輸出電路(4-7)、RS232串行接口(4-4)、標準CAN現場總線接口(4-3)和電源調理及保護電路(4_2)。架構如圖3所示。
[0009]本實用新型工作原理是:采棉機作業(yè)時，由行走速度、風機轉速、滾筒轉速、水路壓力等傳感器，檢測機器運行參數，其中行走速度、風機轉速，以及滾筒轉速是通過計算傳感器發(fā)出的脈沖個數而獲取的，水壓參數是通過模數轉換，采用微處理器進行采集。采棉機作業(yè)時，由吸入門、離合器、卸棉、空濾、中位、空檔、駐車等多個開關信號傳感器監(jiān)測機器運行狀態(tài)，利用電平比較電路LM339進行比較。當某一信號的電壓低于或者高于設定的比較值時，微處理器會通過CAN總線將信號傳遞給嵌入式控制器，進而在監(jiān)視器上實現狀態(tài)顯示及聲光報警。
[0010]本實用新型與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實質性特點和優(yōu)點:本實用新型是一種基于CAN總線的五行采棉機參數檢測與狀態(tài)監(jiān)測系統，可以在采棉機工作時，實現機器工作參數可視化、故障狀態(tài)聲光報警等功能，保證采棉機在作業(yè)現場的可靠性，從而使采棉機的運行狀態(tài)更加直觀，功能更加豐富。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新參數檢測與狀態(tài)監(jiān)測系統的組成圖。
[0012]圖2是本實用新型多通道轉速采集模塊結構框圖。
[0013]圖3是本實用新型多路開關量監(jiān)測模塊結構框圖。
[0014]圖4是本實用新型多通道轉速采集模塊電源調理及保護電路。
[0015]圖5是本實用新型多通道轉速采集模塊4路模擬量輸入電路。
[0016]圖6是本實用新型多通道轉速采集模塊4路光電隔離的脈沖計數輸入電路。
[0017]圖7是本實用新型多通道轉速采集模塊4路隔離型數字量輸出電路。
[0018]圖8是本實用新型多通道轉速采集模塊4路隔離型數字量輸入電路。
[0019]圖9是本實用新型多路開關量監(jiān)測模塊電源調理及保護電路。
[0020]圖10是本實用新型多路開關量監(jiān)測模塊16路光電隔離比較型開關量輸入電路。
[0021]圖11是本實用新型多路開關量監(jiān)測模塊4路模擬量輸入電路。
[0022]圖12是本實用新型多路開關量監(jiān)測模塊4路隔離型數字量輸出電路。
[0023]圖13是本實用新型工作流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖1-4，對本發(fā)明的優(yōu)選實施作進一步詳細說明:
[0025]實施例一:
[0026]參見圖1，本基于CAN總線的五行采棉機工作狀態(tài)監(jiān)測系統，包含包含多通道轉速采集模塊(3)、多路開關量監(jiān)測模塊(4)、嵌入式控制器(2)和監(jiān)視器(I)四大組成部分。
[0027]多通道轉速采集模塊(3)和多路開關量監(jiān)測模塊(4)對采集到的各個傳感信號進行處理，并通過CAN總線與嵌入式控制器(2)形成CAN總線通信網絡。嵌入式控制器(2)與監(jiān)視器(I)采用SPI總線進行通信。
[0028]實施例二:
[0029]本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下:
[0030]參見圖2和圖3，所述多通道轉速采集模塊(3)包括一個微處理器(3-1)、4路模擬量輸入電路(3-5)、4路光電隔離的脈沖計數輸入電路(3-6)、4路隔離型數字量輸出電路(3-7)、4路隔離型數字量輸入電路(3-8)、RS232串行接口(3_4)、標準CAN現場總線接口(3-3)和電源調理及保護電路(3-2);微處理器(3-1)的電源引腳連接電源調理及保護電路(3-2)，I/O 口分別連接4路模擬量輸入電路(3-5)、4路光電隔離的脈沖計數輸入電路(3-6)、4路隔離型數字量輸出電路(3-7)和4路隔離型數字量輸入電路(3-8)。所述多路開關量監(jiān)測模塊(4)包括一個微處理器(4-1)連接4路模擬量輸入電路(4-6)、16路光電隔離比較型開關量輸入電路(4-5)、4路隔離型數字量輸出電路(4-7)、RS232串行接口(4-4)、標準CAN現場總線接口( 4-3 )和電源調理及保護電路(4-2 )。
[0031]實施例三:
[0032]參見圖1，采棉機作業(yè)時，由行走速度(5)、風機轉速(6)、滾筒轉速(7)、水路壓力
(8)等傳感器，檢測機器運行參數，其中行走速度(5)、風機轉速(6)，以及滾筒轉速(7)是通過計算傳感器發(fā)出的脈沖個數而獲取的，水壓參數是通過模數轉換，采用微處理器(3-1)進行采集。多通道轉速采集模塊(3 )對采集到的行走速度(5 )、風機轉速(6 )、滾筒轉速(7 )、水路壓力(8)等傳感信號進行處理，并把處理后的數據通過CAN總線傳遞給嵌入式控制器(2 )。采棉機作業(yè)時，由吸入門(9 )、離合器(10 )、卸棉、空濾、中位(11)、空檔、駐車等多個開關信號傳感器監(jiān)測機器運行狀態(tài)，利用電平比較電路LM339進行比較，產生開關信號。多路開關量監(jiān)測模塊(4)對采集到的吸入門(9)、離合器(10)、卸棉、空濾、中位(11)、空檔、駐車等多個開關信號進行處理，并把處理后的數據通過CAN總線傳遞給嵌入式控制器(2)。嵌入式控制器(2 )具有CAN接口和SPI接口，監(jiān)視器(I)具有SPI接口。嵌入式控制器(2 )接收到多通道轉速采集模塊(3)和多路開關量監(jiān)測模塊(4)的數據后，對數據進一步處理，將處理后的數據通過SPI總線傳遞給監(jiān)視器(1)，實現參數顯示以及聲光報警等功能。
[0033]各電路見圖4-圖12。
[0034]圖4示出電源調理及保護電路(3-2):電源信號POWER+和POWER-分別引入整流橋(12)的2、4引腳兩端，所述整流橋(12)的I引腳接電阻(15)和電容(16、17)的一端，同時接地，3引腳接電阻(15)、電容(16、17)的另一端，同時接二極管(13)、電容(14)的一端。所述二極管(13)、電容(14)的另一端接地。24V電壓信號接整流橋(12)的3引腳。電壓轉換芯片(18)的I引腳與整流橋(12)的3引腳連接，3、5引腳接地，2引腳接二極管(20)和電感(19)的一端，4引腳接電感(19)的另一端，同時分別與電容(21、22、23)的一端連接。所述二極管(20)、電容(21、22、23)的另一端接地。電壓轉換芯片(24)的I引腳接地，3引腳連接電壓轉換芯片(18)的4引腳，2、4引腳同時連