數控卷(juan)闆機的狀(zhuang)态監測與(yu)故障診斷(duan)系統是一(yi)個集信号(hao)采集、工況(kuàng)分🍓析、狀态(tai)顯示以及(jí)故障診斷(duàn)于一體的(de)多任務信(xin)息處理系(xì)❌統。為了解(jie)決狀态監(jiān)測和故障(zhang)診斷🙇‍♀️中多(duo)任✨務與實(shi)🌈時性的矛(mao)盾，整💯個系(xì)統由狀态(tài)監測與故(gu)障診斷兩(liǎng)個子系統(tǒng)組成🌍，其中(zhong)前一☎️個子(zǐ)系統💰完成(chéng)數控卷闆(pan)機狀态實(shí)💋時監測功(gōng)能，後一個(gè)子系🚩統完(wan)成數控卷(juàn)闆機故障(zhàng)診斷💃功能(neng)。

系統結構(gou)的實現有(you)兩種形式(shì)。

(1)數控(kòng)卷闆機上(shang)、下位機組(zu)成的系統(tǒng)。

這類系統(tǒng)往往由機(ji)上和機下(xià)兩部分組(zǔ)成，安裝于(yu)卷闆機上(shang)的部分進(jìn)行工況監(jiān)測、數據記(ji)錄和狀态(tài)⛷️顯示，而診(zhen)🏃斷計算機(ji)🚩則置于控(kong)制室。當需(xū)要對卷闆(pan)💞機上的🔞部(bu)分進行檢(jian)查時，插人(ren)⭐手持式終(zhōng)端，讀取現(xian)場采集的(de)全部工況(kuàng)數據并存(cún)儲；然後取(qu)下手持式(shi)‼️終端，在控(kòng)制室中将(jiāng)數據💛輸入(rù)診斷計🌈算(suan)機中，就可(ke)以診斷液(ye)壓系統、動(dòng)力系統、機(jī)😄構和裝置(zhì)系統、附屬(shu)系統等各(ge)部分的故(gù)障，同時也(yě)能診斷自(zi)身的故障(zhàng)。采用這種(zhong)方式可以(yǐ)讓多台卷(juàn)闆機共享(xiang)一套診斷(duàn)計算機終(zhōng)📱端，節省費(fei)用，也便于(yú)維護、備件(jian)管理❄️及打(da)🔱印報表等(děng)。

(2)數控(kong)卷闆機随(sui)機安裝的(de)系統。

這類(lèi)系統采用(yòng)彩色液晶(jīng)顯示器，能(neng)動态反映(yìng)主機系統(tǒng)的參數變(biàn)化，部分關(guan)鍵參數用(yòng)曲線實時(shi)跟蹤指示(shi)；還能利用(yong)經驗知識(shí)，綜合利用(yòng)實時數據(jù)，進行故障(zhang)的推理，從(cong)而找出故(gù)障點。有的(de)還可以進(jin)行作業量(liàng)統計。這類(lei)系統通常(cháng)具有黑匣(xiá)子的功能(néng)，即記😄錄故(gù)障過去🔅的(de)發展狀況(kuang)，便于區别(bié)是機器本(běn)身的🔴故障(zhàng)還是操作(zuò)人員違反(fǎn)操作規程(chéng)引起的損(sun)壞，并對不(bú)合理的操(cao)作予以提(tí)㊙️示。

上述兩(liang)種形式是(shì)目前大多(duō)數液壓卷(juan)闆機狀态(tai)監測與☎️故(gù)障🈚診斷系(xi)統所采用(yong)的，但國内(nèi)成功的應(yīng)用實例仍(réng)然很少。在(zai)線診斷的(de)實現受制(zhì)于被診斷(duàn)系統的構(gòu)造、運行方(fang)式和工作(zuo)場所等多(duo)方面因素(su)，因此本系(xi)統結構采(cai)用🌐第一種(zhong)形式，完成(cheng)液壓卷闆(pan)機⛱️運行狀(zhuàng)态的在線(xiàn)監測和☔離(lí)線故障診(zhěn)🏃‍♂️斷功能，該(gāi)形式的缺(que)點是⚽信息(xi)數量有限(xian)。

數控卷闆(pan)機系統模(mó)型的構建(jiàn)

液壓(ya)卷闆機工(gōng)作時産生(shēng)噪聲、振動(dòng)、污染、高溫(wēn)，且存在着(zhe)不👣穩🐕定🌈因(yīn)素，所以本(běn)系統工作(zuo)環境惡劣(liè)。為完成預(yu)定功能，系(xì)♻️統對參數(shù)采集精度(du)、運行的穩(wen)定性🔱和可(kě)靠性等要(yao)求都較高(gao)，但控制方(fāng)面沒有什(shi)麼要求。因(yin)此，下位機(jī)隻要采用(yòng)高性能的(de)單片機，并(bing)配以🐕相應(ying)的數據處(chù)理和抗幹(gàn)擾技術，就(jiù)能滿足系(xi)統實時性(xing)要求；上位(wèi)機則采用(yòng)普通的PC。上、下位(wèi)機之間采(cǎi)用 RS一(yi)232串口(kǒu)通信，由下(xia)位機保存(cun)液壓卷闆(pan)機約4h的工況數(shu)據，然後插(cha)入掌上電(diàn)腦讀取該(gai)數據，再傳(chuán)♻️送給上位(wèi)機。系統的(de)模型如圖(tú)1所示(shì)。

數控卷闆(pǎn)機狀态監(jian)測系統

1.系(xi)統功能分(fen)析，液壓卷(juàn)闆機狀态(tài)監測與故(gù)障診斷系(xi)統模型

本系統(tǒng)以SWE4．2液壓卷(juàn)闆機為監(jiān)測對象，選(xuan)取發動機(jī)轉速、燃油(yóu)油位、機油(you)壓力、主泵(bèng)1和2的壓力(li)、液壓油溫(wēn)度、液壓油(you)油位、冷卻(què)水溫度、冷(leng)卻水水位(wèi)🤩、濾清🐪器差(chà)壓、空濾器(qi)負壓、蓄電(dian)池電壓、啟(qi)動開關和(hé)行走速度(du)開關共14項參數(shu)為檢測項(xiang)目，通過對(duì)這些參數(shu)的自動監(jian)測和🙇‍♀️工🔞況(kuang)🚩分析，為液(yè)壓卷闆機(jī)的運行狀(zhuàng)态趨勢分(fèn)析和故障(zhàng)診斷打下(xia)基礎。系統(tong)的主要功(gōng)能如下。

(1)數(shù)據采集功(gong)能。自動采(cai)集液壓卷(juan)闆機14項運行工(gōng)況參數，包(bao)括發動機(ji)轉速、燃油(you)油位、機油(yóu)🌍壓力等。

(2)數(shù)據處理和(hé)存儲功能(neng)。自動進行(hang)采集數據(ju)的處理，包(bāo)括清除誤(wù)差、曲線拟(nǐ)合等，并生(sheng)成數據文(wen)件存儲起(qi)來供二次(ci)處🔞理使用(yong)。

(3)顯示功能(neng)。通過液晶(jing)顯示器顯(xian)示當前的(de)運行狀态(tài)。

(4)報警功能(néng)。設備故障(zhàng)或運行參(cān)數超限時(shí)均能發出(chu)報警🤩，可♈根(gēn)據👉異常情(qing)況的嚴重(zhòng)程度進行(hang)三級報警(jǐng)，并記錄報(bao)警信息。

(5)曲(qu)線繪制和(he)打印功能(néng)。能夠自動(dòng)繪制特性(xing)曲線，并做(zuò)出趨勢分(fèn)析。

(6)通信功(gong)能。通過RS一232串口向上(shang)位機傳送(song)所采集的(de)數據信息(xi)。

系統(tǒng)單片機選(xuan)用ATMEL89C51，同(tong)時擴充64K EPROM用于存(cun)儲報警限(xiàn)值和相應(ying)的檢測程(cheng)序，擴充帶(dai)掉電保護(hù)的64K RAM用(yòng)于存儲液(yè)壓卷闆機(ji)的4h工(gong)況數據。系(xi)統的結構(gòu)如圖5—58所示(shì)。

系統測試(shi)原理如下(xia)：将傳感器(qì)檢測到的(de)發動機轉(zhuan)速、發動機(jī)油壓、冷卻(que)液溫度、液(yè)壓油油位(wèi)、行走速度(dù)💃🏻開關等參(can)數值送人(ren)微機☔，進行(hang)分析計算(suàn)，并将實測(cè)值與内置(zhi)的标準值(zhí)比較，判斷(duàn)液壓卷闆(pan)機運行狀(zhuàng)态是否良(liáng)好；對異常(chang)☁️征兆用發(fa)光二極管(guǎn)、閃光報警(jǐng)燈和報警(jing)喇叭進行(háng)三級報警(jǐng)；同時将相(xiàng)關數值保(bǎo)存下來，傳(chuán)送到上位(wèi)機進行曲(qǔ)🤟線繪制、趨(qu)勢分析和(hé)打印輸出(chū)。

2.數控(kong)卷闆機狀(zhuang)态監測系(xì)統結構

系(xi)統硬件設(shè)計

系(xì)統硬件按(àn)功能的不(bú)同劃分為(wei)主處理器(qi)模塊、信号(hao)處理模塊(kuài)、電源模塊(kuai)、通信模塊(kuài)、狀态與報(bào)警模塊5個部分(fen)。

主處理器(qì)模塊。

系統采用(yòng)ATMEL89C51微處(chù)理器，擴充(chōng)帶掉電保(bao)護的64K RAM用于存儲(chǔ)液壓卷闆(pǎn)機的4h工況數據(jù)。該模塊由(you)EPROM、RAM、I/O、掉電(dian)保護以及(ji)液晶顯示(shi)驅動組成(cheng)。

信号處理(li)模塊。

①輸入信号(hào)處理電路(lù)。輸入信号(hào)處理電路(lu)是微處理(li)器與外界(jiè)聯系的通(tong)道。輸入信(xìn)号處理電(diàn)路的第一(yī)部分用于(yú)接收數字(zi)信号，數字(zi)信号來自(zi)啟動開關(guān)等；輸入信(xìn)号處理電(dian)路的第二(er)部分用于(yú)接收和轉(zhuan)換各種傳(chuán)感器輸入(rù)的模拟信(xìn)号；輸入信(xìn)号處理電(dian)路的第三(san)部分用于(yú)與其他計(ji)算機控制(zhi)系統進行(hang)通信聯系(xì)，信号形式(shi)為脈沖數(shu)字信号；輸(shū)入信号處(chu)理電路的(de)第四部分(fèn)用于接收(shou)診斷觸發(fa)信号，也是(shì)脈沖數字(zì)信号。其中(zhōng)，模拟信号(hao)輸入通道(dao)的任務是(shì)将傳感器(qì)産生的模(mo)拟信号轉(zhuan)換為數字(zì)信号後輸(shu)入微處理(lǐ)器。模拟信(xìn)号輸人通(tong)道主要由(you)信号處理(lǐ)裝置、多路(lu)選擇開關(guān)、采樣保持(chí)器和模數(shu)(A/D)轉換(huan)器組成。信(xin)号處理裝(zhuang)置包括标(biāo)度變換、電(dian)平轉換和(he)信🏃号濾波(bo)等。

在(zai)本監測系(xi)統中，發動(dong)機試驗過(guò)程中的機(ji)油壓力🍓經(jing)轉換成✉️電(diàn)壓信号并(bìng)放大後，送(song)入A/D闆(pǎn)的輸入端(duan)進行采集(jí)；反映溫度(dù)量的熱電(dian)阻信号經(jing)過熱電阻(zu)調理闆後(hou)，再經隔離(li)放大闆，送(song)到A/D闆(pǎn)的輸入端(duān)進行數據(ju)采集。系統(tǒng)采用的A/D和D/A都為12bit，因此系統(tong)的檢測、控(kòng)制精度均(jun1)能滿足試(shì)驗的要求(qiú)。對于發動(dòng)機的轉速(sù)，不能由A/D轉換直(zhi)接得到。霍(huo)爾傳感器(qì)測得的轉(zhuǎn)速信号經(jīng)隔🐕離整形(xíng)🌍後接到單(dān)片機的輸(shū)入端ISl，利用外部(bu)脈沖計數(shù)中斷來計(jì)算發動機(ji)的轉速。 盡(jìn)管監測🈲系(xi)統中的啟(qǐ)動開關信(xin)号是數字(zì)信号，但是(shi)這些💔信号(hào)并不能直(zhi)接由微處(chu)理器進行(hang)處理，還需(xu)要數字信(xìn)号輸入通(tong)道進行電(dian)平轉換和(hé)抗幹擾等(děng)處理。隻有(you)将輸入的(de)數字信号(hào)轉換為TTL電平，才(cai)能被微處(chu)理器接收(shou)。

②輸出(chu)信号處理(lǐ)電路。

該電(dian)路的作用(yòng)是在微處(chu)理器和顯(xiǎn)示器以及(jí)報警電路(lù)之間建立(li)聯系。由于(yú)微處理器(qi)産生的控(kong)制信号都(dou)是數字信(xìn)号，因此輸(shu)出信号處(chu)理電路為(wei)數字信号(hào)輸出通道(dao)。數字信号(hao)輸出通道(dào)的作用是(shi)将微處理(li)器産生的(de)數字控制(zhi)信号傳輸(shu)給數字信(xin)号控制的(de)報警電路(lù)。

(3)電源模塊(kuài)。

系統各種(zhong)傳感器、信(xin)号處理電(diàn)路、單片機(ji)主機及外(wài)圍芯片、通(tong)信電路等(děng)都需要合(hé)适的電源(yuán)才能正常(chang)工作，它們(men)☂️所需電壓(yā)并不相同(tong)。對系統電(diàn)源模塊的(de)要求為：處(chu)于惡劣環(huan)境中仍能(néng)正常工作(zuò)，能适應較(jiao)寬的供電(dian)電壓變化(huà)範圍，能防(fáng)止從電源(yuan)地線引入(rù)的幹擾，采(cǎi)用🏃‍♂️高可靠(kao)性元件，功(gong)率及電壓(yā)裕度也較(jiào)大。

(4)通信模(mó)塊。

使(shi)用RS一(yi)232串口(kǒu)通信。該模(mo)塊的功能(neng)是處理主(zhǔ)機和單片(pian)機之間💘的(de)🍓通信✏️，主機(ji)給下位機(jī)發送指令(lìng)，下位機給(gei)主機發送(song)監測數據(ju)㊙️。該模塊傳(chuan)🌈送的信息(xi)包括：

①命令信息(xi)，上位機的(de)控制指令(lìng)發送到下(xia)位機；

②數據信息(xi)，單片下位(wèi)機檢測到(dao)的狀态信(xìn)息發送到(dào)上位PC中，以便主(zhǔ)機進行監(jian)控和進一(yī)步的數據(ju)分析處理(li)。

(5)狀态與報(bao)警模塊。

為(wei)了将程度(du)不同的緊(jǐn)急狀況傳(chuan)遞給司機(ji)，系統根據(jù)檢✔️測的參(cān)數性質采(cǎi)用三級報(bào)警的方法(fa)。

①第一(yi)級報警：通(tong)過裝置上(shàng)相應的二(er)極管發光(guang)實現。它隻(zhī)是提醒司(si)機注意，在(zài)這種情況(kuàng)下機器還(hai)能工作一(yī)🍓段時間，如(ru)☁️燃油液位(wèi)超過低限(xian)等。

②第(dì)二級報警(jing)：通過總報(bào)警燈和故(gù)障項發光(guang)二極管同(tong)時發光報(bao)警。這種報(bào)警要求司(sī)機密切關(guān)注故障的(de)發🔞展，但不(bu)需要立即(jí)關機。這類(lèi)故障多屬(shu)高溫問題(tí)，如液壓系(xì)統油溫過(guo)👄高、發動機(ji)溫度過高(gāo)等。

③第(di)三級報警(jǐng)：通過報警(jǐng)喇叭、總報(bào)警燈和故(gù)障項發光(guang)二☎️極管同(tóng)時動作來(lái)報警。第三(sān)級報警内(nèi)容包括發(fā)動機油壓(yā)過💃低、液壓(ya)油位過低(di)、無冷卻液(ye)等。對第🐪三(san)級報警，司(sī)機應立即(ji)關機檢✉️查(chá)并修理。

數(shù)控卷闆機(jī)系統軟件(jiàn)要求如下(xià)：

軟件結構(gou)清晰、簡潔(jié)，流程合理(li)。各功能實(shi)現模塊化(hua)、子程序化(hua)，這樣既便(bian)于調試，又(you)便于移植(zhi)和修改。具(ju)有自📐診斷(duan)功能，在系(xì)統工作前(qián)先運行自(zi)診斷程序(xù)。采用軟件(jiàn)抗幹擾措(cuò)施，提高系(xì)統的可靠(kào)性。

所(suǒ)示為A/D采樣模塊(kuài)流程，如圖(tú)2所示(shì)為檢測參(can)數模塊流(liú)程。

3．故障診(zhěn)斷系統

提取下(xia)位機各檢(jiǎn)測項的數(shù)據，進行曲(qǔ)線繪制和(hé)趨勢分析(xi)🙇‍♀️，同♍時對時(shi)域信号進(jìn)行FFT變(bian)換，利用頻(pín)譜分析的(de)方法，對液(yè)壓卷闆機(jī)系統進行(hang)故障檢👣測(ce)和診斷。

系(xi)統收集、整(zhěng)理液壓卷(juan)闆機的故(gu)障知識，構(gou)建完整的(de)故障知識(shí)庫，将專家(jiā)知識、檢測(ce)系統傳來(lai)的信息以(yi)及人機🏃🏻交(jiao)互的信息(xi)進行融合(hé)分析，通過(guo)一定的推(tui)理機制進(jìn)行故障定(dìng)位，并提出(chū)維修方案(an)。　　　　

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