基于can總線的五行采棉機工作狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種采棉機參數(shù)檢測與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，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(tǒng)，屬于采棉機工作參數(shù)可視化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[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(jīng)驗操縱，缺乏對機器運行狀態(tài)和工作參數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)檢測與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)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(shè)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(fēng)機轉(zhuǎn)速、水路壓力、行走速度、采摘滾筒軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)檢測技術(shù)，研宄基于CAN總線的吸入門、離合器等關(guān)鍵部位工作狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，研制基于嵌入式系統(tǒng)的多路參數(shù)檢測和狀態(tài)監(jiān)測裝置，實現(xiàn)機器工作參數(shù)可視化、故障狀態(tài)聲光報警等功能，對于實現(xiàn)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(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服普通采棉機大都由人工經(jīng)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(tǒng)。
[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(tǒng)，主要由多通道轉(zhuǎn)速采集模塊、多路開關(guān)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(zhuǎn)速采集模塊和多路開關(guān)量監(jiān)測模塊內(nèi)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(zhuǎn)速采集模塊和多路開關(guān)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(zhuǎn)速采集模塊用來采集行走速度、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、滾筒轉(zhuǎn)速、水路壓力等傳感信息；多路開關(guān)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(guān)信號狀態(tài)信息；嵌入式控制器和監(jiān)視器一起完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)保存和狀態(tài)參數(shù)顯示等功能。如圖1所示。
[0007]多通道轉(zhuǎn)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(shù)輸入電路、4路隔離型數(shù)字量輸出電路、4路隔離型數(shù)字量輸入電路、RS232串行接口、標(biāo)準(zhǔn)CAN現(xiàn)場總線接口和電源調(diào)理及保護電路；微處理器的電源引腳連接電源調(diào)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(shù)輸入電路、4路隔離型數(shù)字量輸出電路和4路隔離型數(shù)字量輸入電路。
[0008]多路開關(guān)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(guān)量輸入電路(4_5)、4路隔咼型數(shù)字量輸出電路(4-7)、RS232串行接口(4-4)、標(biāo)準(zhǔn)CAN現(xiàn)場總線接口(4-3)和電源調(diào)理及保護電路(4_2)。架構(gòu)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(fēng)機轉(zhuǎn)速、滾筒轉(zhuǎn)速、水路壓力等傳感器，檢測機器運行參數(shù)，其中行走速度、風(fēng)機轉(zhuǎn)速，以及滾筒轉(zhuǎn)速是通過計算傳感器發(fā)出的脈沖個數(shù)而獲取的，水壓參數(shù)是通過模數(shù)轉(zhuǎn)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(guān)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(dāng)某一信號的電壓低于或者高于設(shè)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(xiàn)狀態(tài)顯示及聲光報警。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實質(zhì)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(shù)檢測與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，可以在采棉機工作時，實現(xiàn)機器工作參數(shù)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(xiàn)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(shù)檢測與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的組成圖。
[0012]圖2是本實用新型多通道轉(zhuǎn)速采集模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖3是本實用新型多路開關(guān)量監(jiān)測模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖4是本實用新型多通道轉(zhuǎn)速采集模塊電源調(diào)理及保護電路。
[0015]圖5是本實用新型多通道轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速采集模塊4路光電隔離的脈沖計數(shù)輸入電路。
[0017]圖7是本實用新型多通道轉(zhuǎn)速采集模塊4路隔離型數(shù)字量輸出電路。
[0018]圖8是本實用新型多通道轉(zhuǎn)速采集模塊4路隔離型數(shù)字量輸入電路。
[0019]圖9是本實用新型多路開關(guān)量監(jiān)測模塊電源調(diào)理及保護電路。
[0020]圖10是本實用新型多路開關(guān)量監(jiān)測模塊16路光電隔離比較型開關(guān)量輸入電路。
[0021]圖11是本實用新型多路開關(guān)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(guān)量監(jiān)測模塊4路隔離型數(shù)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(jié)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(tǒng)，包含包含多通道轉(zhuǎn)速采集模塊(3)、多路開關(guān)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(zhuǎn)速采集模塊(3)和多路開關(guān)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(wǎng)絡(luò)。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(zhuǎn)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(shù)輸入電路(3-6)、4路隔離型數(shù)字量輸出電路(3-7)、4路隔離型數(shù)字量輸入電路(3-8)、RS232串行接口(3_4)、標(biāo)準(zhǔn)CAN現(xiàn)場總線接口(3-3)和電源調(diào)理及保護電路(3-2);微處理器(3-1)的電源引腳連接電源調(diào)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(shù)輸入電路(3-6)、4路隔離型數(shù)字量輸出電路(3-7)和4路隔離型數(shù)字量輸入電路(3-8)。所述多路開關(guān)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(guān)量輸入電路(4-5)、4路隔離型數(shù)字量輸出電路(4-7)、RS232串行接口(4-4)、標(biāo)準(zhǔn)CAN現(xiàn)場總線接口( 4-3 )和電源調(diào)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(fēng)機轉(zhuǎn)速(6)、滾筒轉(zhuǎn)速(7)、水路壓力
(8)等傳感器，檢測機器運行參數(shù)，其中行走速度(5)、風(fēng)機轉(zhuǎn)速(6)，以及滾筒轉(zhuǎn)速(7)是通過計算傳感器發(fā)出的脈沖個數(shù)而獲取的，水壓參數(shù)是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，采用微處理器(3-1)進行采集。多通道轉(zhuǎn)速采集模塊(3 )對采集到的行走速度(5 )、風(fēng)機轉(zhuǎn)速(6 )、滾筒轉(zhuǎn)速(7 )、水路壓力(8)等傳感信號進行處理，并把處理后的數(shù)據(jù)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(guān)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(chǎn)生開關(guān)信號。多路開關(guān)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(guān)信號進行處理，并把處理后的數(shù)據(jù)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(zhuǎn)速采集模塊(3)和多路開關(guān)量監(jiān)測模塊(4)的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進一步處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過SPI總線傳遞給監(jiān)視器(1)，實現(xiàn)參數(shù)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(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片(24)的I引腳接地，3引腳連接電壓轉(zhuǎn)換芯片(18)的4引腳，2、4引腳同時連