數控(kòng)卷闆機的(de)狀态監測(cè)與故障診(zhěn)斷系統是(shì)一個集信(xin)号采集、工(gōng)🈲況分析🌏、狀(zhuang)态顯示以(yi)及故障診(zhen)斷于一體(ti)的多任務(wu)信息處理(li)系🔞統。為了(le)解決狀态(tai)監測和故(gù)障診斷📱中(zhong)多任務與(yǔ)實🌐時性的(de)矛盾，整個(ge)系統由狀(zhuang)态監測與(yǔ)故障診斷(duan)兩個子系(xi)統組成🈲，其(qí)中前一個(gè)子系統完(wan)成數控卷(juàn)😍闆機狀态(tài)實時監測(ce)功能，後一(yi)個子系統(tong)完成數控(kòng)卷闆機故(gu)障診斷功(gong)能。

系統結(jie)構的實現(xiàn)有兩種形(xing)式。

(1)數(shu)控卷闆機(ji)上、下位機(ji)組成的系(xi)統。

這類系(xi)統往往由(you)機上和機(jī)下兩部分(fen)組成，安裝(zhuāng)于卷闆機(ji)上的部分(fèn)進行工況(kuang)監測、數據(ju)記錄和狀(zhuang)态顯示，而(ér)診斷計算(suàn)機則置于(yu)控制室。當(dāng)需要對卷(juan)闆機上的(de)部分進行(hang)檢查時，插(chā)人手持式(shi)終端，讀取(qǔ)現場采集(ji)的全部工(gong)況數據并(bing)存儲；然後(hòu)取下手持(chi)式終端，在(zai)控制室中(zhong)将數據輸(shū)入診斷計(jì)算機中，就(jiu)可💁以診斷(duan)液壓系💔統(tǒng)、動力系統(tǒng)、機構和裝(zhuāng)置系統、附(fù)屬💞系統等(děng)各🛀部分的(de)故障，同🐉時(shi)也能診斷(duan)自身的故(gù)障🚶‍♀️。采用這(zhè)種方式可(ke)以⛷️讓多台(tái)卷闆機共(gòng)👨‍❤️‍👨享💜一套診(zhen)斷🤩計算機(ji)終🤩端，節省(sheng)費用，也便(biàn)于維護、備(bèi)件管理及(ji)打印報表(biǎo)等。

(2)數(shù)控卷闆機(ji)随機安裝(zhuāng)的系統。

這(zhe)類系統采(cǎi)用彩色液(yè)晶顯示器(qì)，能動态反(fǎn)映主機系(xi)統的參💰數(shù)變化，部分(fèn)關鍵參數(shù)用曲線實(shí)時跟蹤🐆指(zhi)示；還能利(li)用經驗🈲知(zhi)識，綜合利(li)用實時數(shu)據，進行故(gù)障的⚽推理(lǐ)，從而找出(chū)故障點。有(yǒu)的還可以(yǐ)進行作業(ye)量統計。這(zhè)類系統📞通(tong)常具有黑(hēi)匣子的功(gong)能，即記錄(lu)故障過去(qù)😘的發展狀(zhuàng)況，便于區(qu)别是機器(qì)本身的💋故(gù)障還是操(cāo)🌐作人員違(wei)反操作規(guī)程引起的(de)損壞，并對(dui)不合理的(de)操作予以(yi)提示。

上述(shù)兩種形式(shì)是目前大(da)多數液壓(ya)卷闆機狀(zhuàng)态監測與(yu)故🌐障診斷(duan)系統所采(cai)用的，但國(guó)内成功的(de)應用實例(lì)😄仍然很少(shǎo)。在線♉診斷(duan)的實現受(shou)制于被診(zhen)斷系統的(de)構造、運行(hang)方式和工(gong)作場所等(deng)多方面因(yīn)素，因此本(běn)系統🚶結構(gòu)采用第一(yī)種形式，完(wán)成液壓卷(juàn)闆機運行(háng)狀态的在(zai)線監測和(he)👉離線故障(zhàng)診斷功能(néng)，該形式的(de)缺點是信(xin)息數量有(yǒu)限。

數控卷(juàn)闆機系統(tong)模型的構(gou)建

液(yè)壓卷闆機(ji)工作時産(chan)生噪聲、振(zhèn)動、污染、高(gāo)溫，且存在(zai)着不穩定(ding)因素，所以(yǐ)本系統工(gong)作環境惡(e)劣。為完成(chéng)預定功📧能(neng)，系統對♍參(cān)數采集精(jīng)度、運行的(de)穩定性和(he)可靠性等(děng)要求都較(jiào)高，但控📐制(zhì)方面沒有(yǒu)什麼要求(qiú)。因此，下❗位(wei)機隻要采(cai)用高性能(néng)的單片機(jī)，并配以🚩相(xiàng)應的數據(ju)處理和抗(kàng)幹擾技術(shu)，就能滿足(zu)系統實時(shí)性要求；上(shang)🛀🏻位機則采(cǎi)用普通的(de)PC。上、下(xià)位機之間(jian)采用 RS一232串(chuan)口通信，由(you)下位機保(bao)存液壓卷(juan)闆機約4h的工況(kuàng)數據，然後(hòu)插入掌上(shang)電腦讀取(qu)該數據，再(zai)傳👌送給上(shang)位機。系統(tong)的模型如(rú)圖1所(suǒ)示。

數控卷(juàn)闆機狀态(tai)監測系統(tǒng)

1.系統功能(neng)分析，液壓(ya)卷闆機狀(zhuang)态監測與(yu)故障診斷(duan)系統模型(xing)

本系(xi)統以SWE4．2液壓(ya)卷闆機為(wéi)監測對象(xiàng)，選取發動(dòng)機轉速、燃(ran)油油位、機(jī)油壓力、主(zhu)泵1和(he)2的壓(yā)力、液壓油(you)溫度、液壓(ya)油油位、冷(lěng)卻水溫度(du)、冷卻🈲水水(shui)位、濾清器(qi)差壓、空濾(lǜ)器負壓、蓄(xù)電池電壓(yā)、啟動開關(guān)和行走速(su)度開關共(gong)14項參(cān)數為檢測(ce)項目，通過(guo)對這些參(can)數的自動(dòng)監測㊙️和工(gong)況分析，為(wéi)液壓卷闆(pǎn)機的運行(hang)狀态趨勢(shi)分析和故(gù)障診斷打(dǎ)🤩下基礎。系(xi)💘統的主要(yao)功能如下(xia)。

(1)數據采集(jí)功能。自動(dòng)采集液壓(yā)卷闆機14項運行(háng)工況參數(shu)，包括發動(dòng)機轉速、燃(rán)油油位、機(jī)油壓力等(děng)。

(2)數據處理(lǐ)和存儲功(gong)能。自動進(jìn)行采集數(shù)據的處理(lǐ)🛀🏻，包括㊙️清除(chu)誤🈲差、曲線(xiàn)拟合等，并(bìng)生成數據(ju)文件存儲(chu)起來供二(er)次處理使(shǐ)用。

(3)顯示功(gōng)能。通過液(ye)晶顯示器(qi)顯示當前(qian)的運行狀(zhuàng)态。

(4)報警功(gōng)能。設備故(gu)障或運行(háng)參數超限(xian)時均能發(fa)出⚽報警，可(kě)根✊據異常(cháng)情況的嚴(yán)重程度進(jìn)行三級報(bào)警，并記錄(lu)報警信息(xī)。

(5)曲線繪制(zhì)和打印功(gōng)能。能夠自(zi)動繪制特(te)性曲線，并(bing)做出趨勢(shi)分析。

(6)通信(xìn)功能。通過(guo)RS一232串口向(xiang)上位機傳(chuán)送所采集(jí)的數據信(xìn)息。

系(xì)統單片機(ji)選用ATMEL89C51，同時擴充(chong)64K EPROM用于(yu)存儲報警(jǐng)限值和相(xiang)應的檢測(ce)程序，擴充(chong)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(ju)。系統的結(jie)構如圖5—58所(suǒ)示。

系統測(cè)試原理如(rú)下：将傳感(gan)器檢測到(dào)的發動機(ji)轉速、發動(dong)機油壓、冷(leng)卻液溫度(du)、液壓油油(yóu)位、行走速(su)度開關等(deng)參數值送(sòng)人微機，進(jìn)行分析計(ji)算，并将實(shí)測值與内(nèi)置的标準(zhun)值比較，判(pan)斷液壓卷(juan)闆機運行(háng)狀态是否(fou)良好；對異(yì)常征兆用(yong)發光二極(jí)管、閃光報(bào)警✌️燈和報(bao)警喇☂️叭進(jin)行三級報(bao)警；同時将(jiang)❓相關數值(zhi)保存下來(lai)，傳送到上(shàng)位機進行(háng)曲線繪制(zhì)、趨勢分析(xi)和♻️打印輸(shu)出。

2.數(shu)控卷闆機(ji)狀态監測(ce)系統結構(gòu)

系統硬件(jian)設計

系統硬件(jian)按功能的(de)不同劃分(fèn)為主處理(lǐ)器模塊、信(xin)号處理模(mó)塊、電源模(mó)塊、通信模(mó)塊、狀态與(yu)報警模塊(kuài)5個部(bu)分。

主處理(li)器模塊。

系統采(cai)用ATMEL89C51微(wei)處理器，擴(kuò)充帶掉電(diàn)保護的64K RAM用于存(cun)儲液壓卷(juàn)闆機的4h工況數(shù)據。該模塊(kuài)由EPROM、RAM、I/O、掉(diao)電保護以(yi)及液晶顯(xiǎn)示驅動組(zu)成。

信号處(chu)理模塊。

①輸入信(xìn)号處理電(dian)路。輸入信(xìn)号處理電(diàn)路是微處(chù)理器與外(wài)界聯系的(de)通道。輸入(rù)信号處理(lǐ)電路的第(dì)一部分用(yong)于接收數(shu)字信号，數(shu)字信号來(lái)自啟動開(kāi)關等；輸入(rù)信号處理(lǐ)電路的第(di)二部分用(yòng)于接收和(he)轉換各種(zhong)傳感器輸(shu)入的模拟(nǐ)信号；輸入(ru)信号處理(li)電路的第(di)三部分用(yong)于與其他(ta)計算機控(kòng)制系統進(jìn)行通信聯(lián)系，信号形(xíng)式為脈沖(chong)數字信号(hào)；輸入信号(hào)處理電路(lù)的第四部(bù)分用于接(jiē)收診斷觸(chu)發信号，也(ye)是脈沖數(shu)字信号。其(qi)中，模拟信(xin)号輸入通(tōng)道的任務(wu)是将傳感(gan)器産生的(de)模拟信号(hao)轉換為數(shu)字信号後(hòu)輸入微處(chu)理器。模拟(nǐ)信号輸人(rén)通道主要(yao)由信号處(chù)理裝置、多(duō)路選擇開(kāi)關、采樣保(bǎo)持器和模(mó)數(A/D)轉(zhuan)換器組成(cheng)。信号處理(li)裝置包括(kuo)标度變換(huan)、電平轉換(huàn)和💞信号濾(lǜ)波等。

在本監測(ce)系統中，發(fā)動機試驗(yàn)過程中的(de)機油壓力(li)㊙️經轉換成(cheng)👣電壓信号(hao)并放大後(hòu)，送入A/D闆的輸入(rù)端進行采(cǎi)集；反映溫(wen)度量的熱(re)電阻信号(hào)經過熱電(diàn)阻調理闆(pǎn)後，再經隔(gé)離放大闆(pan)，送到A/D闆的輸入(rù)端進行數(shu)據采集。系(xi)統采用的(de)A/D和D/A都為12bit，因此系(xì)統的檢測(ce)、控制精度(du)均能滿足(zú)試驗的要(yao)求。對于發(fa)動機的轉(zhuan)速，不能由(you)A/D轉換(huàn)直接得到(dao)。霍爾傳感(gan)器測得的(de)轉速信号(hào)經隔離整(zheng)⁉️形後🔱接到(dao)單片機的(de)輸入端ISl，利用外(wai)部脈沖計(ji)數中斷來(lái)計算發動(dòng)機的轉速(sù)。 盡管監測(cè)系統中的(de)啟動開關(guan)信号是數(shù)字信号，但(dàn)是這些信(xin)号并不能(néng)直接由微(wēi)處理器進(jìn)行處理，還(hai)需要數字(zì)信号輸入(ru)通道進行(hang)電平轉換(huàn)和抗幹擾(rao)等處理。隻(zhī)有将輸入(ru)的⭕數字信(xin)号轉換為(wei)TTL電平(píng)，才能被微(wēi)處理器接(jiē)收。

②輸(shū)出信号處(chù)理電路。

該(gāi)電路的作(zuo)用是在微(wēi)處理器和(he)顯示器以(yi)及報警電(diàn)路之間建(jiàn)立聯系。由(yóu)于微處理(lǐ)器産生的(de)控制信号(hào)都是數字(zi)信号，因此(ci)輸出信号(hào)處理電路(lù)為數字信(xìn)号輸出通(tong)道。數字信(xin)号輸出通(tōng)道的作用(yong)是将微處(chù)理器産生(shēng)的數字控(kong)制信号傳(chuán)輸給數字(zi)信号控制(zhi)的報警電(diàn)路。

(3)電源模(mó)塊。

系統各(gè)種傳感器(qi)、信号處理(li)電路、單片(pian)機主機及(jí)外💯圍芯片(piàn)、通信電路(lù)等都需要(yào)合适的電(dian)源才能正(zhèng)常工作✔️，它(tā)們所需🌈電(dian)壓并不相(xiàng)同。對系統(tǒng)電源模塊(kuai)的☁️要求為(wéi)：處于惡劣(liè)環境🤩中仍(reng)能💜正常工(gōng)作，能适應(ying)較😘寬的供(gòng)電電壓變(biàn)化範圍，能(néng)防🌈止從電(diàn)源🔆地線引(yǐn)入的幹擾(rǎo)，采用高可(ke)靠性元😍件(jian)，功率及電(dian)壓裕度也(ye)較⚽大。

(4)通信(xìn)模塊。

使用RS一232串(chuan)口通信。該(gāi)模塊的功(gong)能是處理(li)主機和單(dan)片機之間(jian)的⁉️通信，主(zhu)🔞機給下位(wei)機發送指(zhǐ)令，下位機(ji)給主機發(fa)送監測數(shu)據。該模塊(kuai)傳送的信(xin)息包括：

①命令信(xin)息，上位機(ji)的控制指(zhǐ)令發送到(dào)下位機；

②數據信(xin)息，單片下(xia)位機檢測(cè)到的狀态(tai)信息發送(sòng)到上位PC中，以便(biàn)主機進行(hang)監控和進(jin)一步的數(shù)據分析處(chù)理。

(5)狀态與(yu)報警模塊(kuài)。

為了将程(cheng)度不同的(de)緊急狀況(kuàng)傳遞給司(si)機，系統根(gēn)據檢測的(de)👄參數性質(zhi)采用三級(ji)報警的方(fāng)法。

①第(dì)一級報警(jǐng)：通過裝置(zhi)上相應的(de)二極管發(fā)光實現。它(ta)隻是提醒(xing)司機注意(yi)，在這種情(qing)況下機器(qì)還能工作(zuò)一段時間(jiān)，如燃油液(yè)位超過低(dī)限等。

②第二級報(bào)警：通過總(zǒng)報警燈和(hé)故障項發(fā)光二極管(guan)同時♌發光(guang)報警。這種(zhǒng)報警要求(qiú)司機密切(qie)關注故障(zhang)🏃🏻的發展，但(dan)不需要立(lì)🏃‍♀️即關機。這(zhè)類故障多(duō)屬高溫問(wèn)題，如液壓(yā)系統油溫(wēn)過高、發動(dòng)機溫度過(guo)高等。

③第三級報(bao)警：通過報(bao)警喇叭、總(zǒng)報警燈和(he)故障項發(fa)♍光🍓二極⁉️管(guǎn)同時動作(zuò)來報警。第(di)三級報警(jǐng)内容包括(kuò)發動機油(yóu)壓過低、液(yè)💯壓油位過(guò)低、無冷卻(què)液等。對第(di)三級報警(jing)，司機☀️應立(lì)即關機檢(jian)📞查并修理(li)。

數控卷闆(pan)機系統軟(ruan)件要求如(ru)下：

軟件結(jie)構清晰、簡(jiǎn)潔，流程合(hé)理。各功能(néng)實現模塊(kuai)化、子程序(xù)✊化，這樣既(ji)便于調試(shì)，又便于移(yí)植和修改(gǎi)。具☎️有自診(zhěn)斷功能，在(zài)系🌂統工作(zuo)前先運行(háng)自診斷程(chéng)序🙇🏻。采用軟(ruan)件抗幹擾(rǎo)措施❄️，提高(gāo)系統的可(ke)㊙️靠性。

所示為A/D采樣模(mó)塊流程，如(rú)圖2所(suǒ)示為檢測(cè)參數模塊(kuai)流程。

3．故障(zhàng)診斷系統(tong)

提取(qu)下位機各(gè)檢測項的(de)數據，進行(háng)曲線繪制(zhi)和趨🐆勢分(fen)析，同時✔️對(dui)時域信号(hao)進行FFT變換，利用(yòng)頻譜分析(xi)的方法，對(dui)液壓卷闆(pǎn)機系統進(jìn)🌈行故障檢(jiǎn)測和診斷(duan)。

系統收集(jí)、整理液壓(yā)卷闆機的(de)故障知識(shi)，構建完整(zhěng)🐆的故障知(zhi)📧識庫，将專(zhuān)家知識、檢(jiǎn)測系統傳(chuán)來的信息(xī)以及人機(ji)交互的信(xin)息進行融(róng)合分析，通(tong)過一定的(de)推理機制(zhì)進行故障(zhang)定位，并提(ti)出維修方(fāng)案。　　　　

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