數(shu)控卷闆(pan)機的狀(zhuang)态監測(cè)與故障(zhàng)診斷系(xì)統是一(yī)個集信(xin)号采集(jí)、工況分(fèn)析、狀态(tài)顯示以(yi)及故障(zhang)診斷于(yu)一體的(de)多任務(wù)信息處(chu)理系統(tong)。為了解(jie)決狀态(tài)監測和(hé)故障診(zhen)斷中多(duo)任務與(yu)實時性(xìng)的矛盾(dun)，整✔️個系(xì)統⛷️由狀(zhuang)态監測(cè)🌐與故障(zhang)診斷兩(liang)個子系(xì)統組成(chéng)，其中前(qián)一個子(zǐ)系統完(wán)成數控(kòng)卷闆機(ji)狀态實(shí)♉時監測(ce)功能，後(hou)一個子(zi)系⁉️統完(wán)成數控(kong)卷闆機(ji)故障診(zhen)斷功能(néng)。

系統結(jié)構的實(shi)現有兩(liang)種形式(shì)。

(1)數(shu)控卷闆(pan)機上、下(xià)位機組(zu)成的系(xi)統。

這類(lèi)系統往(wǎng)往由機(jī)上和機(jī)下兩部(bù)分組成(chéng)，安裝于(yú)🏃🏻卷😘闆機(ji)上的部(bù)分進行(háng)工況監(jian)測、數據(ju)記錄和(hé)狀态顯(xiǎn)示，而診(zhen)斷計🔞算(suàn)機則置(zhi)于控制(zhi)室。當需(xū)要對卷(juan)闆機上(shang)的🏃🏻‍♂️部分(fen)進行檢(jiǎn)查時，插(chā)人手持(chí)式終端(duan)，讀取現(xiàn)場采集(ji)的全部(bù)工況數(shù)據并存(cún)儲；然後(hou)取下手(shǒu)持式終(zhong)端，在控(kong)制室中(zhōng)将數據(jù)輸入診(zhěn)斷計算(suàn)機中，就(jiu)可以診(zhen)斷液壓(ya)系統、動(dòng)力系統(tong)、機構和(hé)裝置系(xì)統😄、附屬(shu)系統等(děng)各部分(fèn)的故障(zhàng)，同時也(yě)能診斷(duàn)自身的(de)故障。采(cǎi)🐪用這種(zhǒng)方式可(ke)以讓多(duō)台卷闆(pǎn)機共享(xiǎng)一套診(zhen)斷計算(suàn)機終端(duan)，節省費(fèi)用，也便(bian)于維護(hu)、備件管(guan)理♌及打(da)印報表(biao)等。

(2)數控卷(juàn)闆機随(sui)機安裝(zhuāng)的系統(tong)。

這類系(xì)統采用(yong)彩色液(ye)晶顯示(shi)器，能動(dong)态反映(yìng)主機系(xi)統的參(can)數變化(hua)，部分關(guān)鍵參數(shu)用曲線(xiàn)實時跟(gen)蹤指示(shi)✏️；還能🆚利(lì)用經驗(yan)知識⭐，綜(zong)合利用(yòng)實時數(shu)據，進行(hang)故障的(de)推理，從(cóng)♻️而找出(chū)故障點(diǎn)。有的還(hai)💛可以進(jin)行作業(yè)量統計(ji)。這類系(xi)統通常(cháng)具有黑(hei)匣子的(de)功能，即(jí)記錄故(gù)障過去(qu)的發展(zhan)狀況，便(biàn)于區别(bie)是機器(qi)本身的(de)🏃🏻故障還(hái)是操作(zuo)人員違(wéi)反操作(zuo)規程引(yǐn)起的損(sǔn)壞，并對(dui)不合理(lǐ)的操作(zuo)予以提(tí)⭕示。

上述(shù)兩種形(xíng)式是目(mù)前大多(duō)數液壓(ya)卷闆機(jī)狀态監(jian)⛷️測✨與故(gù)障診斷(duan)系統所(suǒ)采用的(de)，但國内(nèi)成功的(de)應用實(shí)例仍然(ran)很少🏃🏻‍♂️。在(zai)線診斷(duan)😍的實現(xiàn)受制于(yu)被診斷(duan)系統的(de)構造、運(yùn)行方式(shì)和工作(zuò)場💘所等(děng)多方面(mian)因素，因(yīn)此本系(xì)統結構(gòu)采用第(dì)一種形(xíng)式，完成(cheng)液壓卷(juàn)闆機運(yun)行狀态(tài)的在線(xiàn)監測和(he)離線故(gù)障診👌斷(duan)功能，該(gai)形式的(de)缺點是(shì)信🐪息數(shu)量有限(xiàn)。

數控卷(juan)闆機系(xi)統模型(xing)的構建(jiàn)

液(ye)壓卷闆(pan)機工作(zuo)時産生(shēng)噪聲、振(zhèn)動、污染(rǎn)、高溫，且(qie)存在着(zhe)不穩🌐定(dìng)因素，所(suo)以本系(xi)統工作(zuo)環境惡(e)劣。為完(wán)成預定(dìng)功能，系(xì)統對❓參(cān)數采集(jí)精度、運(yun)行的穩(wěn)定性和(he)可靠性(xing)等要求(qiú)都較✌️高(gao)，但控制(zhì)方面沒(méi)有什麼(me)要求。因(yin)此，下🙇‍♀️位(wei)機隻要(yào)采用高(gao)性能的(de)單片📐機(jī)，并配以(yi)相應的(de)數據處(chu)理和抗(kàng)幹🧑🏾‍🤝‍🧑🏼擾技(jì)術，就能(néng)滿足系(xì)統實🏃‍♂️時(shi)性要求(qiu)；上位機(ji)則采用(yòng)普通的(de)PC。上(shang)、下位機(ji)之間采(cǎi)用 RS一232串口通(tōng)信，由下(xià)位機保(bǎo)存液壓(yā)卷闆機(ji)約4h的工況(kuàng)數據，然(rán)後插入(ru)掌上電(diàn)腦讀取(qǔ)該數據(jù)，再傳送(song)給🈲上位(wei)機。系統(tong)的模型(xíng)如圖1所示(shi)。

數控卷(juan)闆機狀(zhuàng)态監測(cè)系統

1.系(xì)統功能(néng)分析，液(ye)壓卷闆(pan)機狀态(tài)監測與(yu)故障診(zhěn)斷☀️系統(tong)模型

本系(xi)統以SWE4．2液壓卷(juàn)闆機為(wéi)監測對(dui)象，選取(qu)發動機(ji)轉速、燃(ran)油油位(wèi)、機👉油壓(yā)力📧、主泵(beng)1和(hé)2的(de)壓力、液(yè)壓油溫(wēn)度、液壓(ya)油油位(wei)、冷卻水(shuǐ)溫度、冷(leng)卻水水(shui)🌍位、濾🍉清(qīng)🛀🏻器差壓(yā)、空濾器(qì)負壓、蓄(xù)電池電(diàn)壓、啟動(dòng)開關😍和(he)行走速(sù)度開關(guān)共14項參數(shù)為檢測(ce)項目，通(tōng)過對這(zhè)些參數(shu)的自動(dong)監測和(hé)工況分(fèn)😘析，為液(yè)壓卷闆(pan)機的運(yun)行狀态(tài)趨勢分(fen)析和故(gù)障診斷(duàn)打下基(jī)礎。系統(tong)的主要(yao)功能如(rú)下。

(1)數(shù)據采集(ji)功能。自(zi)動采集(jí)液壓卷(juàn)闆機14項運(yun)行工況(kuang)參數，包(bao)括發動(dong)機轉速(su)、燃油油(you)位、機油(you)壓力等(děng)。

(2)數據(jù)處理和(he)存儲功(gong)能。自動(dòng)進行采(cǎi)集數據(jù)的處理(lǐ)，包括清(qīng)除誤差(cha)、曲線拟(ni)合等，并(bing)生成數(shù)據文件(jiàn)存儲起(qi)來供二(èr)次處🥵理(li)使用。

(3)顯示功(gōng)能。通過(guò)液晶顯(xian)示器顯(xiǎn)示當前(qián)的運行(háng)狀态。

(4)報警功(gōng)能。設備(bèi)故障或(huò)運行參(can)數超限(xian)時均能(neng)發出報(bào)警，可根(gen)據異常(chang)情況的(de)嚴重程(cheng)度進行(háng)三級報(bao)警，并記(ji)👅錄報警(jǐng)信息。

(5)曲線繪(hui)制和打(da)印功能(neng)。能夠自(zì)動繪制(zhì)特性曲(qǔ)線，并做(zuò)出趨勢(shì)分🙇🏻析。

(6)通信功(gōng)能。通過(guo)RS一(yi)232串(chuan)口向上(shang)位機傳(chuán)送所采(cai)集的數(shù)據信息(xī)。

系(xì)統單片(piàn)機選用(yòng)ATMEL89C51，同(tóng)時擴充(chong)64K EPROM用(yong)于存儲(chǔ)報警限(xian)值和相(xiàng)應的檢(jian)測程序(xù)，擴充帶(dai)掉電保(bǎo)護的64K RAM用于(yu)存儲液(yè)壓卷闆(pan)機的4h工況(kuang)數據。系(xì)統的結(jie)構如圖(tu)5—58所示(shì)。

系統測(cè)試原理(lǐ)如下：将(jiang)傳感器(qì)檢測到(dao)的發動(dòng)機轉🐉速(su)、發動機(ji)油壓、冷(lěng)卻液溫(wēn)度、液壓(ya)油油位(wei)、行走速(sù)度開關(guan)等參數(shù)值♌送人(rén)微機⛱️，進(jìn)行分析(xī)計算，并(bìng)将實測(cè)值與内(nèi)置的标(biao)🈲準值比(bǐ)較，判斷(duan)液壓卷(juàn)闆機運(yùn)行狀态(tài)是否良(liáng)🌈好；對異(yì)常征兆(zhao)用發光(guāng)二極管(guan)、閃光報(bào)警💔燈和(hé)報警喇(la)叭進行(hang)三級報(bào)警；同時(shi)将相關(guān)數值保(bǎo)存下來(lai)，傳送🥰到(dào)上位機(ji)進行曲(qu)線繪制(zhi)、趨勢分(fèn)㊙️析和打(da)印輸出(chu)。

2.數(shù)控卷闆(pǎn)機狀态(tài)監測系(xì)統結構(gou)

系統硬(yìng)件設計(ji)

系(xi)統硬件(jian)按功能(neng)的不同(tong)劃分為(wéi)主處理(lǐ)器模塊(kuài)、信🧑🏾‍🤝‍🧑🏼号處(chu)🔞理模☎️塊(kuai)、電源模(mó)塊、通信(xin)模塊、狀(zhuang)态與報(bao)警模塊(kuài)5個(ge)部分。

主(zhǔ)處理器(qì)模塊。

系統(tǒng)采用ATMEL89C51微處(chu)理器，擴(kuò)充帶掉(diao)電保護(hù)的64K RAM用于存(cun)儲液壓(ya)卷闆機(ji)的4h工況數(shu)據。該模(mó)塊由EPROM、RAM、I/O、掉(diào)電保護(hu)以及液(ye)晶顯示(shì)驅動組(zu)成。

信号(hao)處理模(mo)塊。

①輸入信(xìn)号處理(lǐ)電路。輸(shū)入信号(hào)處理電(diàn)路是微(wēi)處理器(qì)與外界(jiè)聯系的(de)通道。輸(shu)入信号(hào)處理電(dian)路的第(di)一部分(fen)用于接(jiē)收數字(zi)信号，數(shù)字信号(hao)來自啟(qi)動開關(guan)等；輸入(ru)信号處(chù)理電路(lù)的第二(èr)部分用(yòng)于接收(shōu)和轉換(huàn)各種傳(chuán)感器輸(shu)入的模(mo)拟信号(hào)；輸入信(xìn)号處理(lǐ)電路的(de)第三部(bu)分用于(yu)與其他(tā)計算機(jī)控制系(xì)統進行(háng)通信聯(lian)系，信号(hào)形式為(wei)脈沖數(shu)字信号(hao)；輸入信(xìn)号處理(li)電路的(de)第四部(bu)分用于(yú)接收診(zhěn)斷觸發(fa)信号，也(ye)是脈沖(chòng)數字信(xìn)号。其中(zhong)，模拟信(xin)号輸入(ru)通道的(de)任務是(shì)将傳感(gan)器産生(shēng)的模拟(ni)信号轉(zhuan)換為數(shu)字信号(hào)後輸入(ru)微處理(li)器。模拟(ni)信号輸(shū)人通道(dào)主要由(you)信号處(chù)理裝置(zhì)、多路選(xuan)擇開關(guan)、采樣保(bǎo)持器和(he)模數(A/D)轉換(huàn)器組成(cheng)。信号處(chu)理裝置(zhi)包括标(biāo)度變換(huàn)、電平轉(zhuan)換💯和💋信(xìn)号濾波(bō)等。

在本監(jiān)測系統(tong)中，發動(dong)機試驗(yàn)過程中(zhong)的機油(yóu)壓力‼️經(jing)轉換成(cheng)電壓信(xin)号并放(fàng)大後，送(sòng)入A/D闆的輸(shu)入端進(jin)行采集(ji)；反映溫(wen)度量的(de)熱電阻(zǔ)信号經(jing)過熱電(dian)😘阻調理(lǐ)闆後，再(zài)經隔離(li)放大闆(pan)，送到A/D闆的(de)輸入端(duān)進行數(shù)據采集(ji)。系統采(cǎi)用的A/D和D/A都為(wéi)12bit，因(yin)此系統(tǒng)的檢測(cè)、控制精(jīng)度均能(néng)滿足試(shi)驗的要(yao)求。對于(yu)發動🈚機(ji)的轉速(su)，不能由(yóu)A/D轉(zhuǎn)換直接(jie)得到。霍(huò)爾傳感(gǎn)器測得(de)的轉速(su)信号經(jīng)隔離整(zhěng)形後接(jie)到單片(pian)機的輸(shū)入端ISl，利用(yòng)外部脈(mò)沖計數(shu)中斷來(lái)計算發(fā)動機的(de)轉速。 盡(jin)管監測(cè)系🔴統中(zhong)的啟動(dòng)開關信(xin)号是數(shù)字信号(hao)，但是📐這(zhè)些信号(hào)并不🐪能(neng)直接由(yóu)微處理(li)器進行(hang)處理，還(hái)需要數(shu)字信号(hao)輸入通(tōng)道♍進行(háng)電🚶‍♀️平轉(zhuan)換和抗(kang)幹擾等(deng)🏃‍♂️處理。隻(zhī)有将輸(shu)入的數(shù)字信号(hao)轉換為(wéi)TTL電(dian)平，才能(neng)被微處(chu)理器接(jie)收。

②輸出信(xin)号處理(li)電路。

該(gai)電路的(de)作用是(shi)在微處(chù)理器和(he)顯示器(qì)以及報(bao)警電路(lù)之間建(jiàn)立聯系(xì)。由于微(wēi)處理器(qi)産生的(de)控制信(xin)号都是(shi)數字信(xin)号，因此(cǐ)輸出信(xìn)号處理(li)電路為(wéi)數字信(xin)号輸出(chu)通道。數(shu)字信号(hao)輸出通(tōng)道的作(zuò)用是将(jiāng)微處理(lǐ)器産生(shēng)的數字(zi)控制信(xin)号傳輸(shu)給數字(zì)信号控(kong)制的報(bao)警電路(lu)。

(3)電源(yuan)模塊。

系(xi)統各種(zhong)傳感器(qi)、信号處(chù)理電路(lu)、單片機(jī)主機及(ji)外圍芯(xīn)片、通🌈信(xin)電路等(děng)都需要(yao)合适的(de)電源才(cái)能正常(cháng)🔞工作🙇‍♀️，它(ta)們所需(xu)電壓并(bìng)不相同(tóng)。對系統(tǒng)電源模(mó)塊的要(yao)求為：處(chu)于惡劣(liè)環境中(zhōng)仍能正(zheng)常工作(zuo)，能适應(ying)較寬的(de)供電電(diàn)壓變化(huà)範圍，能(néng)防止從(cóng)電源地(di)線引入(rù)的幹擾(rao)，采用💃高(gāo)可靠性(xing)元☂️件，功(gong)率及電(dian)壓裕度(du)也較大(da)。

(4)通信(xìn)模塊。

使用(yòng)RS一(yī)232串(chuàn)口通信(xìn)。該模塊(kuai)的功能(neng)是處理(li)主機和(hé)單片機(jī)之間💰的(de)❗通🏃🏻信，主(zhu)機給下(xia)位機發(fā)送指令(lìng)，下位機(ji)給主機(jī)發送✏️監(jiān)測數據(ju)。該模塊(kuai)傳送的(de)信息包(bāo)括：

①命令信(xìn)息，上位(wei)機的控(kong)制指令(ling)發送到(dào)下位機(ji)；

②數(shù)據信息(xī)，單片下(xià)位機檢(jian)測到的(de)狀态信(xin)息發送(song)到上位(wei)PC中(zhong)，以便主(zhǔ)機進行(hang)監控和(hé)進一步(bu)的數據(ju)分析處(chù)理。

(5)狀(zhuang)态與報(bao)警模塊(kuài)。

為了将(jiang)程度不(bú)同的緊(jǐn)急狀況(kuang)傳遞給(gei)司機，系(xì)統根✌️據(ju)檢測🌂的(de)參數性(xing)質采用(yòng)三級報(bào)警的方(fang)法。

①第一級(jí)報警：通(tong)過裝置(zhì)上相應(ying)的二極(ji)管發光(guang)實現。它(ta)隻是提(tí)醒司機(jī)注意，在(zai)這種情(qing)況下機(ji)器還能(néng)工作一(yi)段時間(jiān)，如燃油(yóu)液位超(chāo)過低限(xiàn)等。

②第二級(ji)報警：通(tong)過總報(bào)警燈和(he)故障項(xiang)發光二(èr)極管同(tóng)時🔴發光(guang)報警。這(zhe)種報警(jing)要求司(sī)機密切(qiē)關注故(gù)障的發(fa)展，但不(bu)需要立(li)即關機(ji)。這類故(gu)障多屬(shǔ)高溫問(wèn)題，如液(yè)壓系統(tǒng)油溫過(guo)🏃‍♂️高、發動(dòng)機溫度(dù)過高等(deng)。

③第(di)三級報(bao)警：通過(guò)報警喇(la)叭、總報(bao)警燈和(he)故障項(xiang)發光二(èr)極管同(tóng)時動作(zuò)來報警(jǐng)。第三級(ji)報警内(nèi)容包括(kuò)❗發動機(ji)油壓過(guo)🏒低、液壓(ya)油位過(guò)低、無冷(leng)卻液等(děng)。對第三(san)級報警(jǐng)，司機應(ying)立即✔️關(guan)機檢查(chá)并修理(lǐ)。

數控卷(juan)闆機系(xì)統軟件(jiàn)要求如(ru)下：

軟件(jiàn)結構清(qing)晰、簡潔(jie)，流程合(he)理。各功(gōng)能實現(xiàn)模塊化(huà)、子程序(xù)📧化，這樣(yang)既便于(yú)調試，又(you)便于移(yí)植和修(xiu)改。具🏃有(you)自診斷(duan)功能，在(zai)系統工(gōng)🌈作前先(xian)運行自(zì)診斷程(chéng)序。采用(yòng)軟件抗(kang)幹擾措(cuò)施，提高(gāo)系統的(de)可靠性(xing)。

所(suo)示為A/D采樣(yàng)模塊流(liu)程，如圖(tu)2所(suǒ)示為檢(jiǎn)測參數(shù)模塊流(liu)程。

3．故(gù)障診斷(duan)系統

提取(qǔ)下位機(jī)各檢測(ce)項的數(shù)據，進行(háng)曲線繪(huì)制和趨(qū)勢分析(xī)🍓，同時對(duì)時域信(xin)号進行(hang)FFT變(bian)換，利用(yòng)頻譜分(fèn)析的方(fāng)法，對液(ye)壓卷闆(pan)機系統(tong)進🙇‍♀️行故(gu)障檢測(ce)和診斷(duan)。

系統收(shou)集、整理(lǐ)液壓卷(juàn)闆機的(de)故障知(zhī)識，構建(jian)完整的(de)♻️故障知(zhi)💜識㊙️庫，将(jiang)專家知(zhi)識、檢測(ce)系統傳(chuán)來的信(xìn)息以及(jí)人機😄交(jiao)互的信(xin)息進行(háng)融合分(fèn)析，通過(guò)一定的(de)推理機(jī)制進行(hang)故障定(ding)位，并提(tí)出維修(xiū)⛱️方案。　　　　

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