基于Qt的天轮智能润滑系统电控设计_路向阳.pdf

基于Q t的天轮智能润滑系统电控设计*路向阳,宋冬冬,张雪菡,黄金涛,耿世勇,孙丽娟(中原工学院电子信息学院,河南 郑州4 5 0 0 0 7)摘 要:根据煤矿天轮设备润滑技术的需要,设计出一种具有温度、压力数据采集和状态检测显示功能的智能润滑系统电控部分。该电控部分由上位机和下位机组成,其中上位机是在P C上由Q t开发的测控软件,而下位机是由采集现场信号的传感器、数据采集模块、执行模块以及无线通信模块组成。考虑到煤矿环境的复杂性,上位机与下位机通过5 G中继模块,采用基于R S-4 8 5接口的M o d B u s-R TU协议进行远程无线通信。实验表明,该电控部分可以精确完成对轴承状态的检测、注油系统状态的可视化显示以及注油系统的远程控制。关键词:润滑系统;M o d B u s协议;Q t上位机;R S-4 8 5;无线通信中图分类号:T P 2 1 D O I:1 0.1 9 7 6 8/j.c n k i.d g j s.2 0 2 3.0 2.0 2 6D e s i g no fE l e c t r o n i cC o n t r o l o fH e a dS h e a v e I n t e l l i g e n tL u b r i c a t i o nS y s t e mB a s e do nQ t*L UX i a n g y a n g,S ON GD o n g d o n g,Z HAN GX u e h a n,HUAN GJ i n t a o,G E N GS h i y o n g,S UNL i j u a n(S c h o o l o fE l e c t r o n i ca n dI n f o r m a t i o no fZ h o n g y u a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 7,C h i n a)A b s t r a c t:A c c o r d i n gt ot h en e e d so ft h ec o a lm i n eh e a ds h e a v ee q u i p m e n t l u b r i c a t i o nt e c h n o l o g y,a ne l e c t r o n i cc o n t r o lp a r to f i n t e l l i g e n t l u b r i c a t i n gs y s t e m w i t ht e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r ed a t aa c q u i s i t i o na n ds t a t ed e t e c t i o na n dd i s p l a y i sd e-s i g n e d.T h ee l e c t r i cc o n t r o l p a r t i s c o m p o s e do fu p p e r c o m p u t e r a n d l o w e r c o m p u t e r.T h eu p p e r c o m p u t e r i s t h es o f t w a r ed e v e l o p e db yQ to nP C,w h i l et h el o w e rc o m p u t e r i sc o m p o s e do fe x e c u t i o nm o d u l e,s e n s o r s,w i r e l e s sc o mm u n i c a t i o nm o d u l e,a n dd a t aa c q u i s i t i o nm o d u l e.C o n s i d e r i n g t h e c o m p l e x i t yo f t h e c o a lm i n e e n v i r o n m e n t,t h eu p p e r a n d l o w e r c o m-p u t e r su s e t h e 5 Gr e l a ym o d u l eb a s e do n t h eM o d B u s-R TUp r o t o c o l o fR S-4 8 5 i n t e r f a c e f o r l o n g-d i s t a n c ew i r e l e s s c o mm u-n i c a t i o n.E x p e r i m e n t s s h o wt h a t t h e e l e c t r o n i c c o n t r o l p a r t c a na c c u r a t e l yc o m p l e t e t h ed e t e c t i o no f b e a r i n gc o n d i t i o n,v i s-u a l d i s p l a yo f t h es t a t u so f t h eo i l i n j e c t i o ns y s t e m,a n dr e m o t e l yc o n t r o l o f t h eo i l i n j e c t i o ns y s t e m.K e yw o r d s:l u b r i c a t i o ns y s t e m;M o d B u sp r o t o c o l;Q tP C;R S-4 8 5;w i r e l e s sc o mm u n i c a t i o n基金项目:面向毫米/亚毫米波傅里叶光学的变换介质渐变折射率透镜设计理论研究(编号6 1 9 7 5 0 1 5)收稿日期:2 0 2 2-0 6-1 1作者简介:路向阳(1 9 7 3-),博士,副教授,从事信息系统的研究工作。0引言随着电子技术的发展,智能润滑系统技术在许多设备的轴承润滑中得到广泛应用。我国煤矿的开采工作大多是在地下矿井进行的,而天轮是采煤设备中提升机的重要组成部分。煤矿天轮是露天放置的,所处环境非常恶劣,由人工进行注油,非常不方便,存在效率低、润滑油浪费严重、劳动强度大、人员操作随意性大等弊端1,同时也会加大人工成本的投入。因此,设计一个可无线远程进行数据采集传输和控制的天轮智能润滑系统具有很重要的意义。本文借鉴以往相关润滑系统的优点,结合天轮设备恶劣的使用环境,设计了基于Q t的天轮智能润滑系统电控部分。该电控部分由在P C上用Q t开发的测控软件作为上位机进行显示,以单片机作为下位机的核心控制器进行数据采集和处理以及指令的执行。上位机通过5 G中继模块、T C P/I P转4 8 5模块、R S-4 8 5接口与下位机连接,采用M o d B u s-R TU协议进行无线通信2。1总体设计基于Q t的天轮润滑系统电控部分功能流程如下:下位机中模拟量输入模块将P t 1 0 0温度传感器、HN 3 0 0型一体化振动变送器、P CM 3 0 0系列压力变送器输出的42 0mA的数字电流量先转换为电压量,再由单片机进行处理。当Q t上位机发送M o d B u s协议的查询指令时,该模块将得到的数据通过R S-4 8 5、5 G中继模块上传到上位机,由上位机进行处理并将得到的温度值、压力值、振动值显示给操作者。下位机中的数字量输入输出模块的数字输入是按键,数字输出是通过控制电磁阀继而控制泵机进行注油等操作的。Q t上位机能通过发送M o d B u s协议的查询指令对输入量的状态进行轮询,当按下按键时,上位机会得到该指令并进行相应的操作。上位机也能通过发送M o d B u s协议的执行指令控制电磁阀的开关来控制泵机等的启停。98电力设备 电工技术 下位机中的测距模组通过R S-4 8 5接口,采用M o d B-u s-R TU协议与上位机进行无线通信。Q t上位机通过发送M o d B u s协议的查询指令对该测距模组反馈的数据进行轮询,并对数据进行处理,将得到的油桶中润滑油液面的高度显示在上位机界面中。上位机是在P C上由Q t开发的测控软件,通过M o d-B u s-R TU协议对下位机各模块进行数据采集以及进行远程控制的。系统整体框图如图1所示。图1系统整体框图2通信协议M o d B u s-R T U该润滑系统电控部分采用M o d B u s-R TU通信模式3。系统通信流程如图2所示。上位机P C作为主站,下位机中的模拟量输入模块、数字量输入输出模块、测距模组作为从站。上位机系统通过M o d B u s-R TU通信协议实现下位机与上位机之间的数据传输4。图2系统通信流程下位机系统中模拟量输入模块设置从站地址为0 2,数字量输入输出模块设置从站地址为0 4,测距模组设置从站地址为0 7,接下来以模拟量输入模块为例介绍数据的查询与响应原理。模拟量输入模块共有8路模拟量输入通道,其中4路采集温度信号,2路采集振动信号,2路采集压力信号。模拟 量 输 入 通 道1至 通 道8的 地 址 对 应 为0 0 0 0 H至0 0 0 7 H。读取模拟量信号,通过功能码0 4实现4,主机发送的报文格式和从机返回的报文格式如图3所示。主站发送信息:0 20 40 00 00 00 8F 1F F。从站返回:0 20 41 0 x x x xx x x x。从0 00 0地址开始读取数据,共读取1 6个字节的数据。由于传感器的输出都是42 0mA的电流,因此由寄存器读数(2 0/5 0 0 0 0)=42 0mA电流公式,可计算出实际传感器输出的电流值,再通过传感地址码功能码数据域C R C校验码读取单元数据起始地址读取数据长度主机0 2 0 4 0 00 0 0 00 8 F 1F F读取字节数量读取数据从机0 2 0 41 0 x xx xx xx x x xx x 注:x x x x表示该数据根据返回的实际值确定。图3读取模拟量输入报文格式器输出电流值与其温度、振动、压力值的对应关系确定其温度、振动、压力值。3Q t上位机设计该上位机包含前台和后台数据库,前台主要是借助于Q t强大的展示效果实现展示功能,后台连接M y S Q L数据库,将采集的信息存储到数据库中,并进行后续的使用和处理。用户通过上位机可以实时观测润滑点的温度、压力、振动值及油桶剩余量的变化,实现对数据的快速观测,还能通过点击界面按钮发送M o d B u s协议的执行指令控制电磁阀的开关来控制泵机等的启停。上位机的系统界面主要包括注册界面、登录界面及各种操作界面5。Q t是集GU I库于一身的面向对象的可视化设计软件,不仅界面美观、操作简单,而且维护性强6。上位机界面设计简洁,主要实现客户的注册、登录,以及操作页面的通信连接、数据显示、打油设置和历史数据等。上位机的结构原理如图4所示。图4上位机的结构原理用户初次使用时需要先进行账号注册,然后根据注册的账号进行登录,否则将无法进行登录,那样也就无法进行后续的各种操作。本次数据库采用的是M y S Q L数据库,用来保存各个用户注册登录的数据以及操作过程中的历史数据。图5、图6是用户登录界面和历史数据界面。图5用户登录界面 图6历史数据界面从图6可以看到温度3的历史数据,这是Q t连接M y S Q L数据库,将采集的信息存储到数据库,方便对测量的数据进行简单的统计分析和预测。用户登录完成后需要进行通信连接,上位机是直接与5 G中继连接,采用09电工技术 电力设备 UD P的连接模式,设置本地I P为1 9 2.1 6 8.2.2 0 1,本地端口为7 2 3 4,目的I P为1 9 2.1 6 8.2.7,目的端口为1 2