一种柴油机悬链线振动监测装置及控制系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及振动监测技术领域，尤其涉及一种柴油机悬链线振动监测装置及控制系统。


背景技术：

2.在柴油机的加工过程中，柴油机挂载在悬链线上，通过悬链线被传送至各个工序进行加工。传送柴油机的悬链线需要进行振动检测，以保证正常进行传送工作。
3.现有技术中，通常由一线工作人员定期对整体柴油机悬链线进行人工振动检测，给一线工作人员造成了较大的工作负荷。并且柴油机悬链线的振动状态无法及时获知，对加工工作造成了一定的安全隐患。
4.基于此，实现对柴油机悬链线的实时振动监测成为行业内亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种柴油机悬链线振动监测装置及控制系统，以实现对柴油机悬链线振动情况的实时监测与分析。
6.第一方面，本实用新型实施例提供了一种柴油机悬链线振动监测装置，包括：
7.外壳，外壳上设置有多个开口；
8.主控制器，主控制器设置于外壳内；
9.显示屏，显示屏设置于外壳的开口内；
10.交换机，交换机设置于外壳内，且与主控制器、显示屏连接；交换机用于将接收到的监测数据传输至主控制器和显示屏；
11.传感器处理器，传感器处理器设置于外壳内，且与交换机连接；传感器处理器用于将处理后的监测数据传输至交换机；
12.振动传感器，振动传感器与传感器处理器连接；振动传感器用于对柴油机悬链线进行振动传感，并将监测数据传输至传感器处理器。
13.可选的，振动传感器为x、y、z三轴振动测量传感器。
14.可选的，振动传感器为振动温度传感器，振动温度传感器用于同时测量柴油机悬链线的振动数据和贴合表面温度数据。
15.可选的，外壳为金属外壳；
16.振动传感器内设置有磁铁，振动传感器通过磁铁吸附在外壳上。
17.可选的，该柴油机悬链线振动监测装置，还包括：存储器；
18.显示屏还包括通用串行总线接口；存储器通过通用串行总线接口连接。
19.可选的，交换机还包括：预留网口，预留网口用于连接车间内部网络。
20.可选的，该柴油机悬链线振动监测装置，还包括：
21.开关电源，开关电源的电压输入端接入市电，电压输出端与显示屏、交换机、传感器处理器和振动传感器连接；开关电源用于向显示屏、交换机、传感器处理器和振动传感器
提供直流电压。
22.可选的，传感器处理器的数量为至少一个；若传感器处理器的数量为至少两个，则各传感器处理器依次级联，第一级传感器处理器与交换机连接；
23.振动传感器的数量为至少两个，一个振动传感器与一个传感器处理器连接。
24.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种柴油机悬链线的控制系统，该控制系统包括：柴油机悬链线、悬链线控制器和如第一方面所述的柴油机悬链线振动监测装置；
25.其中，主控制器与悬链线控制器连接；主控制器作为悬链线控制器的从站，向悬链线控制器发送监测数据和报警信息。
26.可选的，振动传感器安装于悬链线驱动电机的前端、后端或导轨上。
27.本实用新型实施例的技术方案提供的柴油机悬链线振动监测装置，通过振动传感器对柴油机悬链线进行实时振动监测，将振动监测数据传输至传感器处理器，再通过与交换机通信连接，将振动监测数据通过交换机传输至主控制器。这样设置，本实用新型实施例能够利用主控制器对采集的监测数据进行分析计算，并将数据结果通过交换机显示至显示屏上，以作为工作人员对柴油机悬链线进行处理的数据支撑，解决了由工作人员定期通过人工视觉听觉检查的问题，实现了对柴油机悬链线的实时振动监测，并对数据进行计算分析，对柴油机悬链线的运行状态可以做到更加精确地预见性维护，并且给工作人员减轻了工作负荷。
附图说明
28.图1是本实用新型实施例提供的一种柴油机悬链线振动监测装置的外部结构图；
29.图2是本实用新型实施例提供的一种柴油机悬链线振动监测装置的内部结构图；
30.图3是本实用新型实施例提供的一种柴油机悬链线振动监测装置的电路连接示意图；
31.图4是本实用新型实施例提供的又一种柴油机悬链线振动监测装置的电路连接示意图；
32.图5是本实用新型实施例提供的又一种柴油机悬链线振动监测装置的电路连接示意图；
33.图6是本实用新型实施例提供的柴油机悬链线的控制系统运行工作的流程图。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
35.本实用新型实施例提供一种柴油机悬链线振动监测装置。图1为本实用新型实施例提供的一种柴油机悬链线振动监测装置的外部结构图，图2是本实用新型实施例提供的一种柴油机悬链线振动监测装置的内部结构图。如图1和图2所示，该柴油机悬链线振动监测装置包括：外壳10、主控制器20、显示屏30、交换机40、传感器处理器50和振动传感器60。
36.外壳10上设置有多个开口；
37.主控制器20设置于外壳10内；
38.显示屏30设置于外壳10的开口内；
39.交换机40设置于外壳10内，且与主控制器20、显示屏30连接；交换机40用于将接收到的监测数据传输至主控制器20和显示屏30；
40.传感器处理器50设置于外壳10内，且与交换机40连接；传感器处理器50用于将处理后的监测数据传输至交换机40；
41.振动传感器60与传感器处理器50连接；振动传感器60用于对柴油机悬链线进行振动传感，并将监测数据传输至传感器处理器50。
42.具体地，柴油机悬链线振动监测装置可以包括外壳10，主要组成部件集成于外壳10中。示例性地，外壳10为金属外壳，例如：可以是铁质外壳。外壳10上设置有多个开口，用于设置其他组成部件并实现柴油机悬链线振动监测装置与其他部件或设备的连接。
43.主控制器20可以包括可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)，用于内部存储程序，执行逻辑运算、定时和/或计数等指令，并输出控制各类设备运行。主控制器20设置于外壳10内，以控制柴油机悬链线振动监测装置对于监测数据的采集、计算和逻辑判断。
44.显示屏30设置于外壳10的开口内，显示屏30可以是触控显示屏，并可以显示hmi人机交互界面(human-machine interaction)，即用户界面，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，实现了信息的内部形式与人类可接受形式之间的转换。用户可以通过hmi人机交互界面与柴油机悬链线振动监测系统交流，进行相应的操作或指令输入；也可以通过编写plc程序和hmi上位机程序，以hmi人机交互界面作为监测数据的显示分析界面，实时显示监测数据、曲线图和分析结果等，实现数据显示、计算、分析和存储，便于工作人员快速且直观地了解柴油机悬链线的振动情况。
45.柴油机悬链线振动监测装置还包括交换机40，交换机40是通过报文交换接收和转发数据到目标设备的网络硬件，可扩展网络连接端口。交换机40设置于外壳10内，并且与主控制器20和显示屏30通信连接，用于将接收的监测数据传输至主控制器20和显示屏30。
46.传感器处理器50设置在外壳10内，并且与交换机40和振动传感器60通信连接，用于接收振动传感器60采集到的振动监测数据，并通过交换机40传输至主控制器20，进行数据分析与存储。
47.振动传感器60与传感器处理器50通信连接，用于采集柴油机悬链线的振动监测数据，传输至传感器处理器50。可选的，振动传感器60的内部设置有磁铁，在进行振动数据监测时，可以将振动传感器60安装于柴油机悬链线或悬链线驱动电机的合适位置；而在不进行监测工作时，可以将振动传感器60依靠磁铁吸附在外壳10内部。
48.本实施例的技术方案提供的柴油机悬链线振动监测装置，通过振动传感器对柴油机悬链线进行实时振动监测，将振动监测数据传输至传感器处理器，再通过与交换机通信连接，将振动监测数据通过交换机传输至主控制器。这样设置，本实用新型实施例能够利用主控制器对采集的监测数据进行分析计算，并将数据结果通过交换机显示至显示屏上，以作为工作人员对柴油机悬链线进行处理的数据支撑，解决了由工作人员定期通过人工视觉听觉检查的问题，实现了对柴油机悬链线的实时振动监测，并对数据进行计算分析，对柴油机悬链线的运行状态可以做到更加精确地预见性维护，并且给工作人员减轻了工作负荷。
49.可选的，在上述实施例的基础上，该柴油机悬链线振动监测装置中的振动传感器
60为x、y、z三轴振动测量传感器。
50.具体地，振动传感器60采用x、y、z三轴振动测量传感器对柴油机悬链线的振动状态进行实时监测，得到监测数据。其中，监测数据可以包括柴油机悬链线的x、y、z三个方向的振动速度和加速度的均方根值(root mean square，rms)。每个振动传感器60每分钟记录60次，每次记录6组振动数据，分别包括柴油机悬链线x方向的振动速度和加速度的rms值、柴油机悬链线y方向的振动速度和加速度的rms值以及柴油机悬链线z方向的振动速度和加速度的rms值。
51.振动传感器60可以通过延长电缆连接到传感器处理器50上，将监测数据传输至传感器处理器50上。之后，传感器处理器50会将监测数据通过交换机40传输至主控制器20，主控制器20将监测数据与振动速度监测阈值进行比较，从而可以更精确地确定异常振动量所在的方向，便于更准确地判断柴油机悬链线的振动状态。其中，振动速度监测阈值是根据柴油机悬链线的不同监测位置以及不同负载情况一一对应设置的。振动传感器60可以监测到低频至中频的振动，最低监测频率可以为2hz，最高监测频率可以达到3200hz。
52.在启动柴油机悬链线振动监测装置进行振动监测时，系统会默认载入上一次记录的振动监测阈值。若该振动监测阈值不满足监测需求，可以在显示屏30上人工输入相应的振动监测阈值，之后系统进入实时监测柴油机悬链线振动状态。当监测的x、y、z三个方向的振动速度和加速度的rms值大于振动速度监测阈值时，则表明柴油机悬链线振动状态异常，主控制器20会将振动状态异常指令通过交换机40传输显示至显示屏30，以供工作人员对柴油机悬链线的状态进行判断，并做出处理。
53.可选的，振动传感器60还可以是振动温度传感器，振动温度传感器用于同时测量柴油机悬链线的振动数据和贴合表面温度数据。
54.具体地，振动传感器60还可以为振动温度传感器，在测量柴油机悬链线的振动数据的同时，也可以测量振动传感器60所贴合的表面的温度数据。由于在实际应用中，柴油机悬链线因机械负载加大会导致驱动电机发热，所以可以在柴油机悬链线的驱动电机的前端、后端或者悬链线导轨上，安装振动传感器60监测柴油机悬链线的振动数据和贴合表面温度数据，通过驱动电机的温升更加直观准确地反映机械部件的运行负载及状态。
55.振动传感器60将贴合表面温度数据通过延长电缆传输至传感器处理器50，再通过交换机40传输至主控制器20，主控制器20将贴合表面温度数据与温度监测阈值进行比较。其中，温度监测阈值也可以根据不同的监测位置和柴油机悬链线的不同负载而对应设置。当振动数据和贴合表面温度数据之一出现异常，则主控制器20会将采集的异常数据和报警信息通过交换机40传输显示至显示屏30上。
56.可选的，图3是本实用新型实施例提供的一种柴油机悬链线振动监测装置的电路连接示意图。在上述实施例的基础上，参见图3，该柴油机悬链线振动监测装置还包括：存储器；
57.显示屏30还包括通用串行总线接口31；存储器通过通用串行总线接口31连接。
58.具体地，该柴油机悬链线振动监测装置通过结合存储器，实现了监测数据的实时存储，存储器可以通过显示屏30上的通用串行总线接口31与柴油机悬链线振动监测装置连接，使得监测的柴油机悬链线的振动数据和贴合表面温度数据可以实时存储。存储器可以包括usb闪存，最大存储容量为16gb。如果需要存储更多的数据，可以将上位机系统更换成
ipc工控机，通过工控机内的硬盘实现海量数据存储；也可以通过工控机外接大容量的移动硬盘实现海量数据存储。
59.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，交换机40还包括预留网口80，用于连接车间内部网络。
60.具体地，交换机40上设置有一定数量的网口，例如：可以包括8个网口。其中，网口p11与主控制器20的网口p21连接，用于传输eth-p1电信号；网口p12与显示屏30的网口p22连接，用于传输eth-p2电信号；网口p13与传感器处理器连接，用于传输eth-p3电信号。此外，还包括5个预留网口80，分别为网口p14、网口p15、网口p16、网口p17以及网口p18。预留网口80可以用于进行系统扩展，利用网线即可将柴油机悬链线振动监测装置接入车间内部大数据采集网络，从而使本地数据上传至远程计算机，实现远程数据采集分析。
61.可选的，图4是本实用新型实施例提供的又一种柴油机悬链线振动监测装置的电路连接示意图。参见图2、图3和图4，该柴油机悬链线振动监测装置还包括：
62.开关电源70，开关电源70的电压输入端接入市电，电压输出端与显示屏30、交换机40、传感器处理器50和振动传感器60连接；开关电源70用于向显示屏30、交换机40、传感器处理器50和振动传感器60提供直流电压。
63.具体地，开关电源70可以是24v的直流开关电源，在电压输入端接入220v的交流市电。开关电源70用于向柴油机悬链线振动监测装置中的主控制器20、显示屏30、交换机40、传感器处理器50和振动传感器60提供直流电压，则开关电源70的电压输出端与主控制器20、显示屏30、交换机40、传感器处理器50和振动传感器60连接。示例性地，开关电源70的接口端p31与主控制器20的接口端p41连接，开关电源70的接口端m31与主控制器20的接口端m41连接，用于实现开关电源70给主控制器20供电；开关电源70的接口端p32与显示屏30的接口端p42连接，开关电源70的接口端m32与显示屏30的接口端m42连接，用于实现开关电源70给显示屏30供电；开关电源70的接口端p33与交换机40的接口端p43连接，开关电源70的接口端m33与交换机40的接口端m43连接，用于实现开关电源给交换机40供电。
64.开关电源70中还包括24v直流分断路器71和220v交流主断路器72，当24v直流分断路器71和220v交流主断路器72合闸时，柴油机悬链线振动监测装置启动运行，开始实时监测柴油机悬链线的振动数据和贴合表面温度数据。其中，220v交流主断路器72中的断路器1连接火线l，断路器2连接零线n。接地端pe1连接至接地端pe2，为电路保护线。
65.可选的，图5是本实用新型实施例提供的又一种柴油机悬链线振动监测装置的电路连接示意图。在上述实施例的基础上，参见图4和图5，传感器处理器50的数量为至少一个；若传感器处理器50的数量为至少两个，则各传感器处理器50依次级联，第一级传感器处理器50与交换机40连接；
66.振动传感器60的数量为至少两个，一个振动传感器60与一个传感器处理器50连接。
67.具体地，柴油机悬链线振动监测装置中至少包括一个传感器处理器50，一个传感器处理器50上至少可以连接一个振动传感器60，最多可以连接4个振动传感器60。示例性地，柴油机悬链线振动监测装置中包括2个传感器处理器50。其中，第一级传感器处理器50的接口端p44与开关电源70的接口端p34连接，第一级传感器处理器50接口端的m44与开关电源70的接口端m34连接，用于实现开关电源70向第一级传感器处理器50供电；另一个传感
器处理器50的接口端p45与开关电源70的接口端p35连接，另一个传感器处理器50的接口端m45与开关电源70的接口端m35连接，用于实现开关电源70向另一个传感器处理器50供电。第一级传感器处理器50的io-link端口lk1与交换机40的接口端p13连接，用于通过交换机40与主控制器20连接，另一个传感器处理器50的io-link端口lk3与第一级传感器处理器50的io-link端口lk2连接。若有多个传感器处理器50，则各个传感器处理器50通过io-link端口依次级联。
68.需要说明的是，柴油机悬链线振动监测装置根据实际需要可以最多扩展连接15个传感器处理器50，每个传感器处理器50具有4个io-link接口模块，因此最多可实现60个振动传感器测量点。若需要更多测量点，可以将具有4个io-link接口模块的传感器处理器50更换成具有8个io-link接口模块的传感器处理器50，从而最多可实现120个振动传感器60测量点。或者还可以更换高性能的主控制器20，可接入更多的振动传感器60。
69.本实用新型实施例还提供一种柴油机悬链线的控制系统。该控制系统包括：柴油机悬链线、悬链线控制器和如上述任意实施例所述的柴油机悬链线振动监测装置；
70.其中，主控制器与悬链线控制器连接；主控制器作为悬链线控制器的从站，向悬链线控制器发送监测数据和报警信息。
71.具体地，柴油机悬链线的控制系统包括柴油机悬链线、悬链线控制器和柴油机悬链线振动监测装置，由柴油机悬链线的控制系统可以实现对柴油机悬链线振动状态的实时自动监测，具体运行过程如下：
72.在上述各实施例的基础上，可选地，各振动传感器可以安装于悬链线驱动电机的前端、后端或导轨上。在实时监测过程中，各振动传感器对不同位置的振动状态及贴合表面温度状态进行数据采集，并传输至传感器处理器进行数据处理，再由传感器处理器通过交换机将处理后的数据传输至主控制器。
73.图6是本实用新型实施例提供的柴油机悬链线的控制系统运行工作的流程图。参见图6，示例性地，该控制系统的工作过程为：柴油机悬链线振动监测装置启动，可以包括：将220v交流主断路器和24v直流分断路器合闸后，柴油机悬链线的控制系统即完成通电，之后在显示屏上启动柴油机悬链线振动监测装置。柴油机悬链线振动监测装置启动后，进行振动传感器自检，可以包括：进行振动传感器断线检测、初始化振动传感器以及判断振动传感器和/或传感器处理器内部有无报警代码等。对振动传感器自检，以确定振动传感器的通信连接以及运行状态是否正常。若振动传感器自检不合格，则柴油机悬链线振动监测装置报警，可以包括：当振动传感器自检不合格时，柴油机悬链线振动监测装置的主控制器会发送报警信息并显示至显示屏，由工作人员进行处理。
74.若振动传感器自检合格，则柴油机悬链线振动监测装置实时监测数据，可以包括：多个振动传感器实时采集监测数据，监测数据包括：振动状态数据和贴合表面温度数据。将监测数据传输至传感器处理器进行处理，之后通过交换机传输至主控制器进行判断。柴油机悬链线振动监测装置实时监测数据还可以包括：在显示屏上人工输入判断数值，存储器存储每分钟的振动速度和加速度的rms值，以及显示屏上实时显示分析数据。
75.其中，在显示屏上人工输入判断数值包括：柴油机悬链线的控制系统会默认载入上一次记录的振动监测阈值和温度监测阈值，如果默认载入的振动监测阈值和温度监测阈值不适用于本次振动监测工作，则可以在显示屏上手动输入合适的振动监测阈值和温度监
测阈值，之后柴油机悬链线的控制系统开始实时监测柴油机悬链线的运行振动状态。存储器存储每分钟的振动速度和加速度的rms值，并对监测数据进行判断优化包括：各振动传感器可以安装于悬链线驱动电机的前端、后端或导轨上，在实时监测过程中，各振动传感器对不同位置的振动状态及贴合表面温度状态进行数据采集，并传输至传感器处理器进行数据处理，再由传感器处理器通过交换机将处理后的数据传输至主控制器。柴油机悬链线振动监测装置每分钟记录60次监测数据，监测数据可以包括柴油机悬链线在x、y、z三个方向的振动速度和加速度的rms值以及贴合表面温度。对采集的数据进行实时分析与数据优化，判断是否达到振动速度监测阈值和温度监测阈值，并将监测数据存储于存储器内。显示屏上实时显示分析数据，并可查询历史数据记录，可以包括：显示屏上可以实时显示处理后的数据及分析结果，处理后的数据可以实现图像化显示，可将振动数据分成三段，即绿色为安全运行区间，黄色为渐变运行区间，红色为故障安全区间。同时，存储器中实时存储了监测数据，可供工作人员在检修时查询历史数据。
76.当实时监测的振动数据和贴合表面温度数据出现异常时，柴油机悬链线振动监测装置报警，发送停机指令至悬链线控制器，可以包括：当柴油机悬链线振动监测装置监测到异常的大振动量时，柴油机悬链线振动监测装置的主控制器会发送报警信息至显示屏。此外，柴油机悬链线振动监测装置的主控制器还可与悬链线控制器连接，当柴油机悬链线振动监测装置监测到异常大振动量时，主控制器也可以发送报警信息和监测数据至悬链线控制器，使悬链线控制器报警，并控制柴油机悬链线立即停机，最大限度地减少柴油机悬链线机械部件的损坏，实现柴油机悬链线运行状态更加精确的预见性维护。
77.确定故障处理方法，可以包括：在实际运行中，若柴油机悬链线振动监测装置监测到异常的大振动量，可以由工作人员将柴油机悬链线停机，立即检修；若柴油机悬链线振动监测装置监测到的异常振动量不足以影响生产，则柴油机悬链线可继续运行，以提高运行效率，待生产结束后，可统一安排时间对柴油机悬链线进行检修，排除故障。悬链线控制器也可以根据柴油机悬链线振动监测装置发送的停机指令，控制柴油机悬链线立即停机，尽可能减小设备损坏。但考虑整体生产线的生产效率，在实际运行中，优选地，在监测到异常监测数据时，由柴油机悬链线振动监测装置的主控制器发送报警信息至显示屏，根据异常监测数据判断将柴油机悬链线立即停机进行检修或者使柴油机悬链线继续运行，在运行结束后安排检修。
78.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。