數(shù)控卷闆機的狀态(tài)監測與故障診斷(duan)系統是一個集信(xin)号采集、工況🔅分析(xī)、狀态顯示以及故(gù)障診斷于一體的(de)多任務信♋息處理(lǐ)系統。為了解決狀(zhuàng)态監測和故障診(zhěn)斷📧中多任務與實(shi)時性的🌈矛盾，整個(ge)系統由狀态監測(cè)☂️與故障診斷兩個(ge)子系統組成，其中(zhong)前一個子系統🙇‍♀️完(wán)成數控卷😄闆機狀(zhuàng)态實時監測功能(neng)，後一個子系🌈統完(wán)成數控卷闆機故(gù)障診斷功能。

系統(tong)結構的實現有兩(liang)種形式。

(1)數控(kòng)卷闆機上、下位機(ji)組成的系統。

這類(lei)系統往往由機上(shàng)和機下兩部分組(zǔ)成，安裝于卷闆機(jī)上🙇🏻的部分進行工(gōng)況監測、數據記錄(lù)和狀态顯示♋，而診(zhen)斷計算機則置于(yú)控制室。當需要對(dui)卷闆機上的♊部分(fèn)進行檢查時，插人(ren)手持式終端，讀取(qǔ)現場采集的全部(bu)工況數據并存儲(chǔ)；然後取下手持式(shì)🏃🏻終端，在控制室中(zhong)将數據♋輸入診斷(duan)計算機中，就可✔️以(yi)診斷液壓系統、動(dong)力系統、機❄️構和裝(zhuang)置系統、附屬系統(tǒng)等各部分的故障(zhàng)，同時也能診斷自(zì)身的故障。采用這(zhè)種方式可以讓多(duō)台卷闆機共享一(yī)套診斷😄計算機終(zhong)端，節省費用，也便(bian)于維護、備件管理(li)及打印報表等。

(2)數控卷闆機随(suí)機安裝的系統。

這(zhe)類系統采用彩色(se)液晶顯示器，能動(dong)态反映主機系統(tong)的參數變化，部分(fen)關鍵參數用曲線(xiàn)實時跟蹤指示；還(hái)能♌利用經驗知識(shi)，綜合利用實時數(shu)據，進行⭕故障的推(tuī)理，從而找出故障(zhàng)點。有的還可以進(jin)行作業量統計。這(zhe)類系統通常具有(yǒu)黑匣子的功能，即(jí)記錄故障過去的(de)發展狀況，便于區(qū)别是🈚機器本身的(de)☀️故障還是操作✨人(ren)員違反操作規程(cheng)引起的損壞，并對(duì)不合理的操作予(yu)以提示。

上述兩種(zhong)形式是目前大多(duo)數液壓卷闆機狀(zhuàng)态監測與故障診(zhen)斷系統所采用的(de)，但國内成功的應(ying)用實例仍然很少(shǎo)✉️。在線診斷的實現(xian)受制于被診斷系(xi)統的構造、運行方(fāng)式和工作場所等(děng)多方面因素，因此(ci)本系統結構采用(yòng)第一種形🏃‍♀️式，完成(chéng)液壓卷闆機💁運行(hang)狀态的在線監測(ce)和離線故障診🚶‍♀️斷(duan)功能，該形式的缺(quē)點是信息數量有(yǒu)限。

數控卷闆機系(xì)統模型的構建

液壓卷闆機工(gong)作時産生噪聲、振(zhèn)動、污染、高溫，且存(cun)在🔴着不穩🐉定因素(su)，所以本系統工作(zuò)環境惡劣。為完成(chéng)預🌍定功🐕能，系統對(duì)參數☂️采集精度、運(yun)行的穩定性和可(ke)靠性等要求都較(jiào)🎯高，但控制方面沒(méi)有什麼要求。因此(cǐ)，下位機隻要⛷️采用(yòng)高性能的單片機(ji)，并配以相應的數(shù)據處理和抗幹擾(rao)技術，就能滿足系(xì)統實時性要求；上(shàng)位機則采用普通(tōng)的PC。上、下位機(jī)之間采用 RS一(yi)232串口通信，由(you)下位機保存液壓(ya)卷闆機約4h的(de)工況數據，然後插(chā)入掌上電腦讀取(qǔ)該數據，再傳送給(gěi)上位機。系統的模(mó)型如圖1所示(shì)。

數控卷闆機狀态(tài)監測系統

1.系統功(gong)能分析，液壓卷闆(pǎn)機狀态監測與故(gu)障診斷系統模型(xíng)

本系統以SWE4．2液壓卷闆(pan)機為監測對象，選(xuǎn)取發動機轉速、燃(ran)油油位、機油壓力(li)、主泵1和2的壓力、液壓油溫(wēn)度、液壓油油位、冷(lěng)卻水溫度、冷卻🌈水(shuǐ)💋水位、濾清器差壓(yā)、空濾器負壓、蓄電(diàn)池電壓、啟動開關(guan)和行走速度開關(guan)共14項參數為(wéi)檢測項目，通過對(duì)這些參數的自動(dong)監測和工況分析(xi)㊙️，為液壓卷闆機的(de)運行狀态趨勢分(fèn)析和故障診斷打(dǎ)🔴下基礎。系統的主(zhǔ)要功能如下。

(1)數據采集功(gong)能。自動采集液壓(ya)卷闆機14項運(yun)行工況參數，包括(kuò)發動機轉速、燃油(yóu)油位、機油壓力等(děng)。

(2)數據處(chu)理和存儲功能。自(zì)動進行采集數據(ju)的處理，包🐕括清除(chú)誤差、曲線拟合等(deng)，并生成數據文件(jian)存儲起來供二次(ci)處理使用。

(3)顯示功能。通過(guo)液晶顯示器顯示(shi)當前的運行狀态(tài)。

(4)報警功(gōng)能。設備故障或運(yùn)行參數超限時均(jun1)能發出報警，可📞根(gēn)據異常情況的嚴(yan)重程度進行三級(ji)報警，并記錄報警(jing)信息。

(5)曲(qu)線繪制和打印功(gong)能。能夠自動繪制(zhì)特性曲線，并做出(chu)趨勢分析。

(6)通信功能。通過(guo)RS一232串口(kou)向上位機傳送所(suo)采集的數據信息(xi)。

系統單片機(jī)選用ATMEL89C51，同時擴(kuò)充64K EPROM用于存儲(chǔ)報警限值和相應(yīng)的檢測程序，擴充(chong)帶掉電保護的64K RAM用于存儲液壓(yā)卷闆機的4h工(gong)況數據。系統的結(jie)構如圖5—58所示。

系統測試原(yuan)理如下：将傳感器(qì)檢測到的發動機(ji)轉速、發動機油壓(ya)、冷卻液溫度、液壓(yā)油油位、行走速度(dù)開關🤟等參數值送(song)人微機，進行分析(xi)計算，并将實測值(zhi)與内置的标準值(zhi)比較，判斷液壓卷(juan)✨闆機運行狀🏃‍♀️态是(shi)否良🐉好；對異常☎️征(zhēng)兆用發光二極管(guǎn)、閃光報警燈和報(bao)警喇叭進行三級(ji)報警；同時将🚩相關(guān)數值保存下來，傳(chuan)送到上位機進行(háng)曲線繪制、趨勢分(fen)析和📧打印輸出。

2.數控卷闆機狀(zhuang)态監測系統結構(gòu)

系統硬件設計

系統硬件按功(gōng)能的不同劃分為(wei)主處理器模塊、信(xìn)号處🤩理模‼️塊、電源(yuan)模塊、通信模塊、狀(zhuàng)态與報警模塊5個部分。

主處理(li)器模塊。

系統(tong)采用ATMEL89C51微處理(li)器，擴充帶掉電保(bao)護的64K RAM用于存(cun)儲液壓卷闆機的(de)4h工況數據。該(gai)模塊由EPROM、RAM、I/O、掉電保護以(yi)及液晶顯示驅動(dong)組成。

信号處理模(mo)塊。

①輸入信号(hao)處理電路。輸入信(xìn)号處理電路是微(wēi)處理器與外界聯(lián)系的通道。輸入信(xin)号處理電路的第(di)一部分用于接收(shōu)數字信号，數字信(xìn)号來自啟動開關(guān)等；輸入信号處理(lǐ)電路的第二部分(fèn)用于接收和轉換(huàn)各種傳感器輸入(rù)的模拟信号；輸入(rù)信号處理電路的(de)第三部分用于與(yǔ)其他計算機控制(zhi)系統進行通信聯(lián)系，信号形式為脈(mo)沖數字信号；輸入(rù)信号處理電路的(de)第四部分用于接(jiē)收診斷觸發信号(hao)，也是脈沖數字信(xin)号。其中，模拟信号(hao)輸入通道的任務(wù)是将傳感器産生(sheng)的模拟信号轉換(huàn)為數字信号後輸(shu)入微處理器。模拟(nǐ)信号輸人通道主(zhu)要由信号處理裝(zhuang)置、多路選擇開關(guan)、采樣保持器和模(mo)數(A/D)轉換器組(zu)成。信号處理裝置(zhì)包括标度變換、電(diàn)平轉換和信❓号✉️濾(lü)波等。

在本監(jiān)測系統中，發動機(jī)試驗過程中的機(ji)油壓力經⭐轉換🌈成(cheng)電壓信号并放大(dà)後，送入A/D闆的(de)輸入端進行采集(ji)；反映溫度量的熱(rè)電阻信号經過熱(rè)電阻調理闆後，再(zài)經隔離放大闆，送(sòng)到A/D闆的輸入(ru)端進行數據采集(ji)。系統采用的A/D和D/A都為12bit，因此系統的檢測(ce)、控制精度均能滿(mǎn)足試驗的要求。對(dui)于🔅發🏃動機的轉速(su)，不能由A/D轉換(huàn)直接得到。霍爾傳(chuán)感器測得的轉速(sù)信号經隔💚離整形(xíng)後接到單片機的(de)輸入端ISl，利用(yong)外部脈沖計數中(zhong)斷來計算發動機(jī)的轉速。 盡管🏃‍♂️監測(ce)系統中的啟動開(kāi)關信号是數字信(xin)号，但是這些信号(hào)并不能直接由🚩微(wēi)處理器進行處理(li)，還需要數字信号(hào)輸🆚入通道進行電(diàn)平轉換和抗幹擾(rǎo)等處理。隻有将輸(shū)入的數字信号轉(zhuan)換為TTL電平，才(cai)能被微處理器接(jiē)收。

②輸出信号(hao)處理電路。

該電路(lu)的作用是在微處(chù)理器和顯示器以(yi)及報警電路之間(jian)建立聯系。由于微(wei)處理器産生的控(kong)制信号都是數字(zi)信号，因此輸出信(xin)号處理電路為數(shu)字信号輸出通道(dào)。數字信号輸出通(tong)道的作用是将微(wei)處理器産生的數(shù)字控制信号傳輸(shu)給數字信号控制(zhi)的報警電路。

(3)電源模塊。

系(xi)統各種傳感器、信(xin)号處理電路、單片(piàn)機主機及外🏃🏻‍♂️圍芯(xin)片、通信💘電路等都(dōu)需要合适的電源(yuan)才能正常工作，它(tā)們所需電壓并不(bú)相同。對系統電源(yuán)模塊的要求為🧑🏽‍🤝‍🧑🏻：處(chù)于惡劣環境中仍(réng)能正常工作，能适(shi)應較寬的供電電(dian)壓變化範圍，能防(fang)止從電源🔴地線引(yǐn)入的幹擾，采用高(gāo)可靠性元☔件，功率(lü)及電壓裕度也較(jiào)💞大。

(4)通信(xìn)模塊。

使用RS一232串口通(tōng)信。該模塊的功能(néng)是處理主機和單(dān)片機之間的通💰信(xìn)，主機給下位機發(fā)送指令，下位機給(gěi)主機⭕發送監測數(shu)據。該模塊傳送的(de)信息包括：

①命(ming)令信息，上位機的(de)控制指令發送到(dao)下位機；

②數據(ju)信息，單片下位機(ji)檢測到的狀态信(xin)息發送到✌️上位PC中，以便主機進(jin)行監控和進一步(bù)的數據分析處理(lǐ)。

(5)狀态與(yu)報警模塊。

為了将(jiang)程度不同的緊急(jí)狀況傳遞給司機(jī)，系統根據檢測💞的(de)參數性質采用三(san)級報警的方法。

①第一級報警：通(tōng)過裝置上相應的(de)二極管發光實現(xian)☂️。它隻是提醒司機(jī)注意，在這種情況(kuang)下機器還能工作(zuo)一段時間，如🐪燃油(yóu)🧡液位超過低限等(deng)。

②第二級報警(jǐng)：通過總報警燈和(he)故障項發光二極(ji)管同🥵時發🛀🏻光報警(jing)。這種報警要求司(si)機密切關注故障(zhàng)的發展，但不需要(yào)立即關機。這類故(gù)障多屬高溫問題(tí)，如液壓系統油溫(wen)過高、發動🈲機溫度(du)過高等。

③第三(san)級報警：通過報警(jǐng)喇叭、總報警燈和(hé)故障項發光二極(jí)管同時動作來報(bao)警。第三級報警内(nèi)容包括發動機油(yóu)壓過低、液壓油位(wèi)過低、無冷卻液等(deng)。對第三級報警，司(si)機🌏應立即關機檢(jian)查并修理。

數控卷(juan)闆機系統軟件要(yào)求如下：

軟件結構(gou)清晰、簡潔，流程合(hé)理。各功能實現模(mo)塊化🏃、子程♋序化，這(zhè)樣既便于調試，又(you)便于移植和修改(gai)。具有自診斷🌈功能(néng)，在系⭐統工作前先(xiān)運行自診斷程序(xu)。采用軟件抗幹擾(rao)措施，提高系統的(de)可靠性。

所示(shi)為A/D采樣模塊(kuai)流程，如圖2所(suǒ)示為檢測參數模(mo)塊流程。

3．故障診斷系統

提取下位機各(ge)檢測項的數據，進(jin)行曲線繪制和趨(qū)勢🐇分🐆析，同時對時(shi)域信号進行FFT變換，利用頻譜分(fen)析的方法，對液壓(ya)卷闆機系統進行(háng)故障檢🌐測和診斷(duàn)。

系統收集、整理液(yè)壓卷闆機的故障(zhang)知識，構建完整的(de)故障知識庫，将專(zhuān)家知識、檢測系統(tǒng)傳來的信息以及(jí)人機🈲交互的信🏒息(xī)進行融合分析，通(tong)過一定的推理機(ji)制進行🥰故障定位(wei)，并提💁出維修方案(àn)。　　　　

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