SCADA-устройство для диагностирования техники Российский патент 2023 года по МПК G01P15/11 

Изобретение относится к устройствам, применяемым в сельском хозяйстве для сбора информации в реальном времени с датчиков и боратовой системы.

Известен анализатор работы систем двигателя внутреннего сгорания (Патент SU № 2217725, МПК G01M15/00, 2001 г.), содержащий детектор тока стартера, генератор импульсов момента зажигания, компаратор, умножитель частоты, блок совпадения, индикатор среднего значения тока, инвертор, пиковые детекторы минимального и максимального значений амплитуды тока стартера и индикатор разности напряжений

Недостатком этой системы главном образом является отсутствие возможности сопряжения с персональным компьютером. Точность диагностируемых параметров не отвечает современным требованиям, главным образом, отсутствуют высокоскоростные интерфейсы связи. Так же довольно простой алгоритм, который не позволяет не накапливать данные, не анализировать.

Известно устройство для диагностики функционирования дизеля (Патент RU № 2049321, МПК G01M 15/00, 1995 г.), содержащее датчики температуры выпускных газов по цилиндрам, датчик давления наддува, датчик частоты вращения двигателя и блок, содержащий алгоритм вычисления тепловой напряженности каждого цилиндра, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено пультом управления, дисплеем, блоком, содержащим алгоритм вычисления расхода топлива по выражению.

Недостатками известного устройства для диагностики функционирования дизеля является то, что его алгоритм работы является устаревшим. Так же отсутствует возможность коммуникаций по современным и быстрым интерфейсам связи и связи с сервером или персональным компьютером. Сам же алгоритм не дает полной и точной оценки состояния двигателя в режиме реального времени, а также отсутствует возможность накопления получаемых данных в структурированном виде.

Наиболее близкой является автоматизированная система диагностики бензиновых автотракторных двигателей (Патент SU №2349890, МПК G01M 15/04, 2007 г.), состоящая из устанавливаемых на испытуемом двигателе датчика частоты вращения, датчика расхода топлива, датчика угла опережения зажигания, датчика давления, блока сопряжения датчиков с персональным компьютером (ПК) и самого ПК.

Недостатком известной системы, главном образом, является отсутствие возможности сопряжения с бортовой системой техники, для получения контрольно-диагностических параметров от датчиков, заложенных заводом изготовителем. Так же для связи с персональным компьютером имеется только интерфейс RS-232.

Технической задачей изобретения является повышение качества технического обслуживания, точности оценки текущего состояния техники и прогнозирования неисправностей за счет одновременного сбора информаций в режиме реального времени, как с счетчиков индикаторов по интерфейсам RS – 485, RS – 232, GPIO, так и с бортовой системы техники с применением CAN - шины.

Технический результат достигается тем, что SCADA-устройство для диагностирования техники, содержащее отладочную плату STM32F3Discovery на базе микроконтроллера STM32F303VCT6 (ARM Cortex-M4), отладочную плату Arduino UNO на базе микроконтроллера AVR, два модуля RS-485, модули RS-485 и внешние датчики подключены к плате STM32F3Discover, один из модулей RS-485 конвертируется в RS-232, согласно изобретению, модуль MCP2515 CAN подключен к плате Arduino UNO, которая подсоединена к STM32F3Discovery.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства.

SCADA-устройство для диагностирования техники содержит узлы и агрегаты для преобразования входных сигналов 1 на датчики 2, которые подключены к центральной плате STM32F3Discovery 3, подключенную к ней по интерфейсу UART плату Arduino 4 модулем MCP2515 5 для сопряжения с CAN шиной на приборной панели 6. Питание происходит от аккумуляторной батареи 7. Так же для передачи данных и приема информации от датчиков 2 имеются модули RS – 485 и RS-232 - 8.

Работает предлагаемое SCADA-устройство для диагностирования техники следующим образом.

Модуль MCP2515, используемый для конвертации данных в цифровой формат, 5 подключен к CAN-шине техники и по SPI интерфейсу передает данные на плату Arduino 4, она специальным программным обеспечением обрабатывает полученную информацию и в структурированном виде передает информацию на STM32F3Discovery 3 по интерфейсу UART. Таким образом, плата Arduino UNO 4 берет на себя работу, по структурированию и анализу получаемых данных с CAN шины техники. Помимо этого, STM32F3Discovery 3 принимает по прерываниям, получает информацию с датчиков 2 по интерфейсам GPIO, SPI, UART, I2C и с модулей преобразователей интерфейсов RS-485 и RS -232 8.

Далее весь накопленный массив данных STM32F3Discovery 3 передается на персональный компьютер (на схеме не указан) или на приборную панель 6 уже в проанализированном виде и режиме реального времени. Этот режим достигается за счет установленного на плате микроконтроллера с тактовой частотой 72 Mhz.

Предлагаемое SCADA-устройство для диагностирования техники может быть использовано в диагностирование сельскохозяйственной техники, для выявления текущего состояния техники и прогнозирования ошибок.

Изобретение относится к устройствам, применяемым для сбора информации в реальном времени с датчиков и бортовой системы. Техническим результатом является повышение качества технического обслуживания, точности оценки текущего состояния техники и прогнозирования неисправностей за счет одновременного сбора информаций в режиме реального времени с счетчиков индикаторов и с бортовой системы техники. Устройство содержит отладочную плату STM32F3Discovery на базе микроконтроллера STM32F303VCT6 (ARM Cortex-M4), отладочную плату Arduino на базе микроконтроллера AVR, два модуля RS–485, модуль MCP2515 набор датчиков. Модуль MCP2515 CAN подключен к плате Arduino UNO, которая подсоединена к STM32F3Discovery. 1 ил.

SCADA-устройство для диагностирования техники, содержащее отладочную плату STM32F3Discovery на базе микроконтроллера STM32F303VCT6 (ARM Cortex-M4), отладочную плату Arduino UNO на базе микроконтроллера AVR, два модуля RS-485, модули RS-485 и внешние датчики подключены к плате STM32F3Discovery, один из модулей RS-485 конвертируется в RS-232, отличающееся тем, что модуль MCP2515 CAN подключен к плате Arduino UNO, которая подсоединена к STM32F3Discovery.