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基于嵌入式系統的巡檢器設計
作者：
時(shí)間：2010-05-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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在現代化生產(chǎn)中，為了確保機械設備能夠安全可靠的運行，可以利用故障診斷技術(shù)來(lái)及時(shí)發(fā)現故障，并采取合理的維修或保護措施來(lái)排除故障，從而預防和避免事故的發(fā)生。根據故障診斷儀器出現的先后順序，可以將其分為便攜式檢測和分析儀表、在線(xiàn)監測儀表系統、計算機監測分析與診斷系統、智能診斷系統等四類(lèi)。目前，對于重要的大型關(guān)鍵設備，往往采用在線(xiàn)監測儀表系統，而對于那些不便安裝在線(xiàn)系統的場(chǎng)合或設備，其使用的巡檢儀器要么功能過(guò)于簡(jiǎn)單，不能實(shí)現對采集數據的現場(chǎng)分析和存儲管理，要么體積龐大，不便攜帶。針對這一情況，本文給出了開(kāi)發(fā)基于嵌入式技術(shù)的設備故障診斷巡檢系統的設計方法。該方法既可沿巡檢路徑進(jìn)行檢測，又可采集自由測點(diǎn)的數據，并且豐富了便攜式儀器的現場(chǎng)診斷功能，此外，檢測數據還可以在上位機中進(jìn)行綜合分析和診斷。
這種多路巡檢器適用于多點(diǎn)測量顯示及控制，集多臺儀表功能于一體，可巡回檢測和顯示多路信號，并可與各類(lèi)傳感器、變送器配合使用，以對多路溫度、壓力、液位、流量、振動(dòng)等工業(yè)過(guò)程參數進(jìn)行巡回檢測、報警、控制、現場(chǎng)存取數據，以及通過(guò)USB輸出、數據采集與上位機通訊。
該儀器集數據采集、存儲、分析、追憶、通信功能于一體，且具有體積小，重量輕，便于攜帶，操作方便等特點(diǎn)。另外，還可將采集數據上傳到上位機作進(jìn)一步的分析處理。
1 嵌入式巡檢器的總體結構
本系統總體上由前端的嵌入式儀器和后端的服務(wù)器兩部分組成。前端儀器用于完成巡檢(或點(diǎn)檢)工作，具有信息采集(包括振動(dòng)信號、溫度信號，瓦斯濃度信號)、波形分析、頻譜分析、數據存儲和追憶、網(wǎng)絡(luò )通信等功能。后臺管理軟件可通過(guò)通信接口向前端儀器下達巡檢計劃，接收前端儀器的巡檢數據，并做進(jìn)一步的分析處理，以便給出診斷結論，并將診斷結論通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行遠程發(fā)布。
系統硬件主要由傳感器、嵌入式智能儀器、液晶屏、USB接口、SD存儲模塊等組成。圖1所示是其總體結構。本系統的硬件系統主要實(shí)現信號的采集、顯示、分析、通信、存儲管理、故障診斷等功能。前端儀器的模擬信號采集可采用8通道，也可同時(shí)采集四路振動(dòng)信號(振動(dòng)加速度、速度或位移)，以在液晶屏上顯示振動(dòng)加速度，速度量。傳感器的類(lèi)型和靈敏度可根據實(shí)際情況通過(guò)觸摸屏在應用軟件中進(jìn)行選擇設置，操作十分方便。
儀器內核采用ARM7TDMI-S微控制器，它內嵌512 KB的快速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速度結構可使32位代碼在最大的時(shí)鐘速率下運行。系統軟件則采用μC-OSII操作系統，運行于其上的應用軟件除了可以采集振動(dòng)信號、溫度信號、瓦斯濃度信號之外，還可以做預析，并將結果顯示在液晶屏上。
由于機械設備的故障現象與故障原因之間并不存在簡(jiǎn)單的一一對應關(guān)系，即使是同型號的設備，由于裝配及工作條件的不同，其工況狀態(tài)及故障模式也往往存在差異，因此，在系統的后端，可以廣泛采用各種分析診斷方法，并且在系統設計過(guò)程中，應充分考慮系統的可擴展性、可操作性和可維護性、開(kāi)放性等因素，以保證系統能夠有效應用于不同的設備和運行條件之中。
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