CN110333674A - 一种润滑***闭环控制技术及实施方案 - Google Patents

一种润滑***闭环控制技术及实施方案 Download PDF

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CN110333674A CN201910559589.1A CN201910559589A CN110333674A CN 110333674 A CN110333674 A CN 110333674A CN 201910559589 A CN201910559589 A CN 201910559589A CN 110333674 A CN110333674 A CN 110333674A
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赵冬章
张智朋
王瑞西
陈骁东
常云广
王庆刚
王银生
魏恒
付琨
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Abstract

本发明公开了一种润滑***闭环控制技术及实施方案，该闭环控制技术采用公开的J1939协议，采用可裁剪的结构形式，既可以单独接入供油***作为检测装置，又可以构建两层或者多层结构的闭环传感***，如典型三层结构的传感***包括控制板、中间板和监测板组成，控制板和中间板通过总线和监测板相连。油脂从进入***后，检测元件对油脂进行检测，通过对注油状态和非注油状态的对比判定润滑油脂是否正常注入润滑部位，传输元件将检测到的信息向***传输。

Description

一种润滑***闭环控制技术及实施方案
技术领域
本发明涉及油脂循环技术领域，特别涉及一种润滑***闭环控制技术及实施方案。
背景技术
目前，润滑***尤其是集中润滑***通常对分配器单元进行循环输送，通过分配器单元的工作状态间接判断润滑部位的注油状态，无法对油脂加注的末端具体部位进行状态检测，对于润滑点数较多的润滑***，维护人员无法快速准确的判定具体哪个润滑部位存在问题。
鉴于以上情况，如何让润滑***每个润滑部位都能够准确反馈加注信息，提示维护人员尽快查找到故障部位显得尤为重要，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种润滑***闭环控制技术及实施方案，该技术及实施方案适用于润滑***尤其适用于集中润滑***的润滑及控制。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案实现的：
一种润滑***闭环控制技术及实施方案，该闭环控制技术采用公开的J1939协议，采用可裁剪的结构形式，既可以单独接入供油***作为检测装置，又可以构建两层或者多层结构的闭环传感***，如典型三层结构的传感***包括控制板、中间板和监测板组成，控制板和中间板通过总线和监测板相连。
所述的供油***由润滑泵站、分配器、管路、泵站控制器、中央控制器、分部控制器、润滑脂位移传感器、接头及附件等组成；按照泵站控制器的设定程序，润滑泵站运行，将润滑脂泵送出去；润滑脂通过管路进入分配器，并在分配器内完成润滑脂分配；润滑脂从分配器输出后进入分油管路，经过润滑脂位移传感器进入润滑部位。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的监测板设置在润滑脂位移传感器壳体内，当润滑脂通过传感器时，监测板检测到润滑脂的移动，判断润滑脂顺利进入润滑部位，通过CAN总线将检测的信息发送到中间板，中间板将各个传感器的信息汇集后通过CAN总线将信息发送到控制板，控制板将各个中间板的信息汇集后通过CAN总线将信息发送到泵站控制器并在显示屏上显示，或者通过CAN总线将信息发送到上位机并在显示屏上显示。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的控制板内置于中央控制器内，中间板内置于分部控制器内、监测板内置于传感器内，控制板和中间板通过总线和监测板相连；控制板提供12伏或者24伏供电板，在供电板上安装有指示灯，所述指示灯为LED灯，密封于金属壳体中，采用J1939协议进行通讯，通过多路总线和泵站控制器上安装的显示屏相连，中间板是连接控制板和监测板的中间处理部分，采用基于J1939协议的CAN总线结构，完成将监测端信号上传。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的润滑脂位移传感器采用红外或者光学***，实时检测润滑脂流动情况，并将检测信号传输给内部MCU控制器，控制器接收并处理后，采用中断或者轮询方式送入总线，按照J1939协议，并在显示屏上实时显示监测情况。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：润滑脂位移传感器采用域拉曼效应进行检测，光源发出光路顺次通过色散***、接收***、信息处理***；光源采用白色或者红色、激光光源，色散***采用凸透镜，凸透镜半径根据成像公式：
式中u表示物距，v表示像距，f表示焦距；
采集数据后进行插值运算，对色散数据进行处理，采用的方程式如下：
得到值后进行频率变换FFT或者分数阶FFT操作，转换到频域，得到变换后的分数阶域矩阵，这里包含阶次变化和变换结果，阶次变化描述了信号频率变化的范围，变换结果得到的是能量的大小，通过设定相应门限值矩阵Xp(u0)，判断频率变化度，根据频率变化情况判断检测结果。具体方法是，信号x(t)的分数阶傅里叶变换定义为：
其中：p＝2·α/π为变换阶次，α为旋转角度，Fp[·]为变换的算子符号，Kp(t，u)为变换核：
分数阶傅里叶变换的逆变换为：
分数阶傅里叶变换的定义式可以看作是Chirp基的分解，随着变换阶数从0连续增长到1而展示出信号从时域逐步变化到频域的所有特征；
频率变化度的计算结果后和相应设定初始值Xp(u0)比对，采用两种方法，一种是方程如下：
p1(x)＝Xp(u)-Xp(u0) (4)
p2(x)＝Xp(u)/Xp(u0) (5)
p1(x)给出了变化的结果，p2(x)给出了频率变化的快慢；得到变换后的频域值。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：润滑脂位移传感器内部的MCU控制器为STM32微控处理器，其分别与电源模块、拉曼探头及传输的CAN总线连接；所述的电源模块直流电源为STM32微控处理器、拉曼探头；所述的拉曼探头的光源为LED灯光源前端为凸透镜、电路中设置有电阻R3、R4、R5及ADC；所述的LED光源与光敏检测原理电路为，所述的LED灯与电阻R5串联后，一端接入电源，另一端接地；所述的；所述的电阻R3、R4串联后一端与电源连接，另一端接地，ADC的一端并联在电阻R3、R4之间。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：滑脂位移传感器检测CAN通讯电路，包括SN65HVD230DR接收器、Header 5插接件；所述的SN65HVD230DR接收器共有8个端点1-4端与CAN接收引脚TX1-RX4连接；所述的SN65HVD230DR的5、8端点分别接自恢复保险丝和接地；所述的SN65HVD230DR的6、7端点分别接Header 5插接件的端子3、2；所述的Header 5插接件的端子1、4、5分别接5V直流电、接地和IO设备。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述中间板控制CAN通讯电路，包括SN65HVD230DR接收器、Header 4插接件和电阻R20，SN65HVD230DR接收器共有8个端点1-4端与CAN接收引脚TX1-RXI4连接；所述的SN65HVD230DR的5、8端点分别接自恢复保险丝和接地；所述的SN65HVD230DR的6、7端点分别接Header 4插接件的端子3、2；所述的Header 4插接件的端子1、4分别接5V直流电、接地；所述的电阻并联在SN65HVD230DR的6、7端点的接线上，其阻止为120Ω。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：控制板CAN通讯电路，包括TJA1050收发器、Header 4插接件、电容C13、C12、电阻R11、R12、R13、R14、R22、R23、R24、共模电感贴片P2、CAN0；所述的TJA1050收发器共有8个端点，端点1与CAN TX1连接，电阻R24一端与端点1并联，另一端接入5V直流电源；端点2接地，端点3与5V直流电源连接，端点4与电阻R22和R23串联后接地；所述的电阻电阻R22和R23之间预留CAN RX1接线点；所述的TJA1050收发器的端点6、7、8分别与电阻R12、R13、R14的一端串联，端点5与自恢复保险丝连接；所述的电阻R12、R13的另一端分别与共模电感贴片P2接点2、1连接，共模电感贴片P2的3、4接点分别与CAN0的2、1端子连接；所述的CAN0的2、1端子间并联接入电阻R11；所述的电阻R14的另一端接地；所述的电容C13的一端接地另一端与电阻R13并联；所述的电容C12的一端与电阻R12并联，另一端接地。
油脂从进入***后，检测元件对油脂进行检测，通过对注油状态和非注油状态的对比判定润滑油脂是否正常注入润滑部位，传输元件将检测到的信息向***传输。
附图说明
图1为本发明的控制原理图。
1.润滑泵站 5.管路 10.分配器 11.分油管路 20.滑脂位移传感器 21.分部控制器 30.接头 31.CAN总线 45.中央控制器 50.泵站控制器。
图2为本发明的传感器控制原理图。
图3为本发明的逻辑关系框线图。
图4为本发明的传感器逻辑关系框线图。
图5为本发明的传感器光敏检测电路图。
图6为本发明的传感器CAN通讯电路图。
图7为本发明的中间板CAN通讯电路图。
图8为本发明的控制板CAN通讯电路图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
一种润滑***闭环控制技术及实施方案，该闭环控制技术采用公开的J1939协议，采用可裁剪的结构形式，既可以单独接入供油***作为检测装置，又可以构建两层或者多层结构的闭环传感***，如典型三层结构的传感***包括控制板、中间板和监测板组成，控制板和中间板通过总线和监测板相连。
所述的供油***由润滑泵站、分配器、管路、泵站控制器、中央控制器、分部控制器、润滑脂位移传感器、接头及附件等组成；按照泵站控制器的设定程序，润滑泵站运行，将润滑脂泵送出去；润滑脂通过管路进入分配器，并在分配器内完成润滑脂分配；润滑脂从分配器输出后进入分油管路，经过润滑脂位移传感器进入润滑部位。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的监测板设置在润滑脂位移传感器壳体内，当润滑脂通过传感器时，监测板检测到润滑脂的移动，判断润滑脂顺利进入润滑部位，通过CAN总线将检测的信息发送到中间板，中间板将各个传感器的信息汇集后通过CAN总线将信息发送到控制板，控制板将各个中间板的信息汇集后通过CAN总线将信息发送到泵站控制器并在显示屏上显示，或者通过CAN总线将信息发送到上位机并在显示屏上显示。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的控制板内置于中央控制器内，中间板内置于分部控制器内、监测板内置于传感器内，控制板和中间板通过总线和监测板相连；控制板提供12伏或者24伏供电板，在供电板上安装有指示灯，所述指示灯为LED灯，密封于金属壳体中，采用J1939协议进行通讯，通过多路总线和泵站控制器上安装的显示屏相连，中间板是连接控制板和监测板的中间处理部分，采用基于J1939协议的CAN总线结构，完成将监测端信号上传。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的润滑脂位移传感器采用红外或者光学***，实时检测润滑脂流动情况，并将检测信号传输给内部MCU控制器，控制器接收并处理后，采用中断或者轮询方式送入总线，按照J1939协议，并在显示屏上实时显示监测情况。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：润滑脂位移传感器采用域拉曼效应进行检测，光源发出光路顺次通过色散***、接收***、信息处理***；光源采用白色或者红色、激光光源，色散***采用凸透镜，凸透镜半径根据成像公式：
式中u表示物距，v表示像距，f表示焦距；
采集数据后进行插值运算，对色散数据进行处理，采用的方程式如下：
得到值后进行频率变换FFT或者分数阶FFT操作，转换到频域，得到变换后的分数阶域矩阵，这里包含阶次变化和变换结果，阶次变化描述了信号频率变化的范围，变换结果得到的是能量的大小，通过设定相应门限值矩阵Xp(u0)，判断频率变化度，根据频率变化情况判断检测结果。具体方法是，信号x(t)的分数阶傅里叶变换定义为：
其中：p＝2·α/π为变换阶次，α为旋转角度，Fp[·]为变换的算子符号，Kp(t，u)为变换核：
分数阶傅里叶变换的逆变换为：
分数阶傅里叶变换的定义式可以看作是Chirp基的分解，随着变换阶数从0连续增长到1而展示出信号从时域逐步变化到频域的所有特征；
频率变化度的计算结果后和相应设定初始值Xp(u0)比对，采用两种方法，一种是方程如下：
p1(x)＝Xp(u)-Xp(u0) (4)
p2(x)＝Xp(u)/Xp(u0) (5)
p1(x)给出了变化的结果，p2(x)给出了频率变化的快慢；得到变换后的频域值。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：润滑脂位移传感器内部的MCU控制器为STM32微控处理器，其分别与电源模块、拉曼探头及传输的CAN总线连接；所述的电源模块直流电源为STM32微控处理器、拉曼探头；所述的拉曼探头的光源为LED灯光源前端为凸透镜、电路中设置有电阻R3、R4、R5及ADC；所述的LED光源与光敏检测原理电路为，所述的LED灯与电阻R5串联后，一端接入电源，另一端接地；所述的；所述的电阻R3、R4串联后一端与电源连接，另一端接地，ADC的一端并联在电阻R3、R4之间。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：滑脂位移传感器检测CAN通讯电路，包括SN65HVD230DR接收器、Header 5插接件；所述的SN65HVD230DR接收器共有8个端点1-4端与CAN接收引脚TX1-RX4连接；所述的SN65HVD230DR的5、8端点分别接自恢复保险丝和接地；所述的SN65HVD230DR的6、7端点分别接Header 5插接件的端子3、2；所述的Header 5插接件的端子1、4、5分别接5V直流电、接地和IO设备。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述中间板控制CAN通讯电路，包括SN65HVD230DR接收器、Header 4插接件和电阻R20，SN65HVD230DR接收器共有8个端点1-4端与CAN接收引脚TX1-RXI4连接；所述的SN65HVD230DR的5、8端点分别接自恢复保险丝和接地；所述的SN65HVD230DR的6、7端点分别接Header 4插接件的端子3、2；所述的Header 4插接件的端子1、4分别接5V直流电、接地；所述的电阻并联在SN65HVD230DR的6、7端点的接线上，其阻止为120Ω。
前述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：控制板CAN通讯电路，包括TJA1050收发器、Header 4插接件、电容C13、C12、电阻R11、R12、R13、R14、R22、R23、R24、共模电感贴片P2、CAN0；所述的TJA1050收发器共有8个端点，端点1与CAN TX1连接，电阻R24一端与端点1并联，另一端接入5V直流电源；端点2接地，端点3与5V直流电源连接，端点4与电阻R22和R23串联后接地；所述的电阻电阻R22和R23之间预留CAN RX1接线点；所述的TJA1050收发器的端点6、7、8分别与电阻R12、R13、R14的一端串联，端点5与自恢复保险丝连接；所述的电阻R12、R13的另一端分别与共模电感贴片P2接点2、1连接，共模电感贴片P2的3、4接点分别与CAN0的2、1端子连接；所述的CAN0的2、1端子间并联接入电阻R11；所述的电阻R14的另一端接地；所述的电容C13的一端接地另一端与电阻R13并联；所述的电容C12的一端与电阻R12并联，另一端接地。
上述是对本发明一种油脂加注状态检测***的详细阐述，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种润滑***闭环控制技术及实施方案，该闭环控制技术采用公开的J1939协议，采用可裁剪的结构形式，既可以单独接入供油***作为检测装置，又可以构建两层或者多层结构的闭环传感***，其特征在于：三层结构的传感***包括控制板、中间板和监测板组成，控制板和中间板通过总线和监测板相连；所述的供油***由润滑泵站、分配器、管路、泵站控制器、中央控制器、分部控制器、润滑脂位移传感器、接头及附件等组成；按照泵站控制器的设定程序，润滑泵站运行，将润滑脂泵送出去；润滑脂通过管路进入分配器，并在分配器内完成润滑脂分配；润滑脂从分配器输出后进入分油管路，经过润滑脂位移传感器进入润滑部位。
2.根据权利要求1所述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的监测板设置在润滑脂位移传感器壳体内，当润滑脂通过传感器时，监测板检测到润滑脂的移动，判断润滑脂顺利进入润滑部位，通过CAN总线将检测的信息发送到中间板，中间板将各个传感器的信息汇集后通过CAN总线将信息发送到控制板，控制板将各个中间板的信息汇集后通过CAN总线将信息发送到泵站控制器并在显示屏上显示，或者通过CAN总线将信息发送到上位机并在显示屏上显示。
3.根据权利要求1所述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的控制板内置于中央控制器内，中间板内置于分部控制器内、监测板内置于传感器内，控制板和中间板通过总线和监测板相连；控制板提供12伏或者24伏供电板，在供电板上安装有指示灯，所述指示灯为LED灯，密封于金属壳体中，采用J1939协议进行通讯，通过多路总线和泵站控制器上安装的显示屏相连，中间板是连接控制板和监测板的中间处理部分，采用基于J1939协议的CAN总线结构，完成将监测端信号上传。
4.根据权利要求2所述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述的润滑脂位移传感器采用红外或者光学***，实时检测润滑脂流动情况，并将检测信号传输给内部MCU控制器，控制器接收并处理后，采用中断或者轮询方式送入总线，按照J1939协议，并在显示屏上实时显示监测情况；润滑脂位移传感器采用域拉曼效应进行检测，光源发出光路顺次通过色散***、接收***、信息处理***；光源采用白色或者红色、激光光源，色散***采用凸透镜，凸透镜半径根据成像公式：
式中u表示物距，v表示像距，f表示焦距；
采集数据后进行插值运算，对色散数据进行处理，采用的方程式如下：
得到值后进行频率变换FFT或者分数阶FFT操作，转换到频域，得到变换后的分数阶域矩阵，这里包含阶次变化和变换结果，阶次变化描述了信号频率变化的范围，变换结果得到的是能量的大小，通过设定相应门限值矩阵Xp(u0)，判断频率变化度，根据频率变化情况判断检测结果。具体方法是，信号x(t)的分数阶傅里叶变换定义为：
其中：p＝2·α/π为变换阶次，α为旋转角度，Fp[·]为变换的算子符号，Kp(t，u)为变换核：
分数阶傅里叶变换的逆变换为：
分数阶傅里叶变换的定义式可以看作是Chirp基的分解，随着变换阶数从0连续增长到1而展示出信号从时域逐步变化到频域的所有特征；
频率变化度的计算结果后和相应设定初始值Xp(u0)比对，采用两种方法，一种是方程如下：
p1(x)＝Xp(u)-Xp(u0) (4)
p2(x)＝Xp(u)/Xp(u0) (5)
给出了变化的结果，p2(x)给出了频率变化的快慢；得到变换后的频域值。
5.根据权利要求1所述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：润滑脂位移传感器内部的MCU控制器为STM32微控处理器，其分别与电源模块、拉曼探头及传输的CAN总线连接；所述的电源模块直流电源为STM32微控处理器、拉曼探头；所述的拉曼探头的光源为LED灯光源前端为凸透镜、电路中设置有电阻R3、R4、R5及ADC；所述的LED光源与光敏检测原理电路为，所述的LED灯与电阻R5串联后，一端接入电源，另一端接地；所述的；所述的电阻R3、R4串联后一端与电源连接，另一端接地，ADC的一端并联在电阻R3、R4之间。
6.根据权利要求5所述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：滑脂位移传感器检测CAN通讯电路，包括SN65HVD230DR接收器、Header 5插接件；所述的SN65HVD230DR接收器共有8个端点1-4端与CAN接收引脚TX1-RX4连接；所述的SN65HVD230DR的5、8端点分别接自恢复保险丝和接地；所述的SN65HVD230DR的6、7端点分别接Header 5插接件的端子3、2；所述的Header 5插接件的端子1、4、5分别接5V直流电、接地和IO设备。
7.根据权利要求1所述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：所述中间板控制CAN通讯电路，包括SN65HVD230DR接收器、Header 4插接件和电阻R20，SN65HVD230DR接收器共有8个端点1-4端与CAN接收引脚TX1-RXI4连接；所述的SN65HVD230DR的5、8端点分别接自恢复保险丝和接地；所述的SN65HVD230DR的6、7端点分别接Header 4插接件的端子3、2；所述的Header 4插接件的端子1、4分别接5V直流电、接地；所述的电阻并联在SN65HVD230DR的6、7端点的接线上，其阻止为120Ω。
8.根据权利要求1所述的一种润滑***闭环控制技术及实施方案，其特征在于：控制板CAN通讯电路，包括TJA1050收发器、Header 4插接件、电容C13、C12、电阻R11、R12、R13、R14、R22、R23、R24、共模电感贴片P2、CAN0；所述的TJA1050收发器共有8个端点，端点1与CAN TX1连接，电阻R24一端与端点1并联，另一端接入5V直流电源；端点2接地，端点3与5V直流电源连接，端点4与电阻R22和R23串联后接地；所述的电阻电阻R22和R23之间预留CAN RX1接线点；所述的TJA1050收发器的端点6、7、8分别与电阻R12、R13、R14的一端串联，端点5与自恢复保险丝连接；所述的电阻R12、R13的另一端分别与共模电感贴片P2接点2、1连接，共模电感贴片P2的3、4接点分别与CAN0的2、1端子连接；所述的CAN0的2、1端子间并联接入电阻R11；所述的电阻R14的另一端接地；所述的电容C13的一端接地另一端与电阻R13并联；所述的电容C12的一端与电阻R12并联，另一端接地。
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