矿用潜水电泵智能监控系统设计

论文摘要

矿用潜水电泵智能监控系统是一种集运行过程智能化监管、设备实时保护、网络化通信于一体的大型控制装置。该系统融入了单片机技术、CAN总线技术和虚拟仪器技术。对潜水电泵的各种运行参数进行全方位、多层次的分析。由于煤矿的特殊地理环境,在使用相关仪器设备上必须经过防爆处理。于是提出一种上位机监控,下位机实时采集、分析处理数据的设计方案。两者通过CAN网络建立通信渠道。其系统构成主要有上位机监控中心计算机、CAN/RS232转换卡和位于工作现场的下位机潜水泵控制站点。各控制站点可独立的对潜水电泵的监控和保护,也可通过CAN总线和监控中心进行信息交互。从而在工作模式上实现了既分散又统一的管理架构。本课题主要介绍了以下几个方面：（1）对课题研究的意义、背景以及国内外研究现状作充分的阐述,为设计方案提供现实依据；（2）通过介绍矿用系列潜水电泵的产品结构,确定研究对象和设计方案；（3）针对BQW25-18-4型号的矿用隔爆型潜水电泵设计监控系统。系统硬件部分由数据采集、信号调理,数据存储与传输、实时时钟、电源等模块组成,可实现潜水电机定子线圈表层温度、三相电流、流量和扬程等参数的数字化测量；系统软件主要包括上、下位机软件。上位机以NI公司的LabVIEW软件为开发平台,把数据库技术融入到测试系统中,统一管理多台水泵设备测试数据。下位机软件主要采用C语言做程序开发,实现数据采集、存储、传输等软件模块的设计。从防爆性的角度考虑,系统采用便于携带的蓄电池供电方式。（4）监控系统现场功能测试实验,通过实验对系统的各项功能进行检验。编写软件测试程序,来测试系统软硬件的协调能力,为潜水泵的正常工作提供重要的数据支持,提高了水泵测试设备的自动化程度。实验表明,该系统具有测量精度高,抗干扰能力强,实时性好,性价比高等优点。达到了预期的要求,进一步提升了产品的技术含量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外潜水电泵监控系统研究现状
• 1.3 状态监测与故障诊断技术简介
• 1.3.1 状态监测的概念
• 1.3.2 状态监测与定期检查的异同点
• 1.3.3 故障诊断技术的概念
• 1.3.4 状态监测与故障诊断的共同点和异同点
• 1.3.5 状态监测与故障诊断技术的发展趋势
• 1.4 课题来源及主要研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 矿用潜水电泵分布式监控系统总体方案设计
• 2.1 潜水电泵的结构性能分析
• 2.2 传感器的选择与安装
• 2.2.1 温度传感器的选择与安装
• 2.2.2 电流传感器的选择与安装
• 2.2.3 液位传感器的选择与安装
• 2.3 CAN总线性能分析
• 2.4 潜水电泵监控系统总体结构设计
• 2.4.1 整体结构设计
• 2.4.2 系统工作流程
• 2.4.3 控制节点结构设计
• 2.5 本章小结
• 3 矿用潜水电泵智能监控系统的硬件设计
• 3.1 CAN总线通信模块
• 3.2 温度-液位控制模块硬件设计
• 3.2.1 数据采集电路
• 3.2.2 键盘显示模块
• 3.2.3 数据存储电路
• 3.2.4 电机控制电路
• 3.2.5 看门狗电路
• 3.3 电流-液位控制模块硬件设计
• 3.3.1 数据采集电路
• 3.4 CAN/RS232协议转换卡
• 3.5 电源及外围强电控制电路
• 3.6 本章小结
• 4 矿用潜水电泵智能监控系统的软件设计
• 4.1 软件设计方案概述
• 4.2 下位机软件设计
• 4.2.1 温度—液位控制模块软件设计
• 4.2.2 电流—液位控制模块软件设计
• 4.2.3 CAN总线通信模块软件设计
• 4.2.4 CAN/RS232协议转换卡软件设计
• 4.3 通信协议
• 4.4 上位机软件设计
• 4.4.1 人机交互界面设计
• 4.4.2 串行通信软件设计
• 4.4.3 数据库操作
• 4.5 本章小结
• 5 潜水电泵监控系统的测试实验
• 5.1 数据采集测试实验
• 5.2 控制模块功能测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果