數(shu)控卷闆(pan)機的狀(zhuàng)态監測(ce)與故障(zhàng)診斷系(xì)統是一(yī)個集信(xin)号采集(jí)、工況分(fen)析、狀态(tai)顯示以(yi)及故障(zhàng)診斷于(yu)一體的(de)多任💜務(wù)信💚息處(chù)理系統(tǒng)。為了解(jiě)決狀态(tai)監測和(he)故障診(zhen)斷中多(duo)任務與(yǔ)實時性(xìng)的矛盾(dun)，整個系(xì)統由狀(zhuàng)态監測(cè)與故障(zhàng)診斷兩(liang)個子系(xì)統組成(chéng)，其中前(qián)一個子(zi)系統💯完(wan)成數控(kòng)卷闆機(ji)狀态實(shi)時監測(cè)功能，後(hòu)一個子(zǐ)系統完(wan)成數控(kong)卷🐕闆機(jī)故障診(zhěn)斷功能(neng)。

系統結(jie)構的實(shí)現有兩(liǎng)種形式(shì)。

(1)數(shu)控卷闆(pǎn)機上、下(xia)位機組(zǔ)成的系(xì)統。

這類(lèi)系統往(wang)往由機(jī)上和機(jī)下兩部(bu)分組成(cheng)，安裝于(yu)卷闆🔴機(ji)上的部(bu)分進行(háng)工況監(jian)測、數據(ju)記錄和(he)狀态🐆顯(xiǎn)示，而診(zhěn)斷計算(suan)機則置(zhì)于控制(zhì)室。當需(xū)要對卷(juan)闆機上(shàng)的部分(fen)進行檢(jian)查時，插(chā)人手持(chí)式終端(duān)，讀取現(xiàn)😄場采集(jí)的全部(bu)工況✏️數(shu)據并存(cún)儲；然後(hòu)取下手(shou)持式終(zhong)端，在控(kòng)制室中(zhong)将數據(ju)輸入診(zhen)斷計算(suan)機中，就(jiù)可⭐以診(zhěn)斷液壓(yā)系統、動(dòng)力系統(tǒng)、機構和(hé)裝置系(xi)統、附屬(shu)系統等(děng)各部分(fèn)的💰故障(zhang)，同時也(yě)能診斷(duàn)自身的(de)故障。采(cai)用這種(zhong)方式可(ke)以讓多(duo)台卷闆(pǎn)機共享(xiǎng)一套診(zhěn)斷計算(suan)機終端(duān)，節省費(fei)用，也便(bian)于維護(hù)、備件管(guan)理及打(dǎ)印報表(biao)等。

(2)數控卷(juàn)闆機随(suí)機安裝(zhuang)的系統(tong)。

這類系(xi)統采用(yong)彩色液(ye)晶顯示(shi)器，能動(dong)态反映(yìng)主機♋系(xì)統的♻️參(can)數❄️變化(hua)，部分關(guān)鍵參數(shu)用曲線(xian)實時跟(gēn)蹤指示(shì)；還能♌利(lì)用經驗(yan)知識，綜(zong)合利用(yong)實時數(shu)據，進行(hang)㊙️故障的(de)推理，從(cong)而找出(chū)故障點(diǎn)。有的還(hái)可以進(jìn)行作業(yè)量統計(ji)。這類系(xi)統👌通常(chang)具有黑(hei)匣子的(de)功能，即(jí)記錄故(gu)障過去(qù)🎯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(li)的操作(zuo)予以提(ti)示。

上述(shu)兩種形(xing)式是目(mu)前大多(duo)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(nei)成功的(de)應用🈚實(shi)例仍然(ran)很少。在(zai)線診斷(duàn)的實現(xiàn)受制于(yú)被診斷(duan)系㊙️統的(de)構造、運(yun)行方式(shì)和工作(zuo)場所等(deng)多方面(miàn)因素，因(yīn)此本系(xì)統結構(gou)采用第(dì)一種形(xíng)式，完成(cheng)液💰壓卷(juàn)闆機運(yùn)行狀态(tai)的在線(xiàn)監測和(he)離線故(gù)障診斷(duàn)功能，該(gāi)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(jian)

液(yè)壓卷闆(pǎn)機工作(zuò)時産生(sheng)噪聲、振(zhen)動、污染(rǎn)、高溫，且(qiě)存在着(zhe)不穩定(dìng)🚩因素，所(suǒ)以本系(xi)統工作(zuo)環境惡(è)劣。為完(wan)成預定(ding)功♍能，系(xì)統對參(can)數采集(jí)精度、運(yùn)行的穩(wěn)定性和(hé)可靠性(xing)等要求(qiú)都較高(gāo)，但控制(zhì)方面沒(méi)有什麼(me)要求。因(yīn)此，下位(wei)機隻要(yao)采用高(gāo)性🔞能的(de)單片機(jī)，并配以(yi)♻️相應的(de)數據處(chù)理和抗(kàng)幹🎯擾技(ji)術，就能(néng)滿足系(xi)統實時(shí)性要求(qiú)；上位機(jī)則采用(yòng)普通的(de)PC。上(shàng)、下位機(jī)之間采(cai)用 RS一232串口通(tōng)信，由下(xia)位機保(bao)存液壓(ya)卷闆機(jī)約4h的工況(kuàng)數據，然(ran)後插入(rù)掌上電(diàn)腦讀取(qu)該數據(jù)，再傳送(song)給上位(wèi)機。系統(tong)的模型(xíng)如圖1所示(shì)。

數控卷(juan)闆機狀(zhuàng)态監測(cè)系統

1.系(xi)統功能(néng)分析，液(yè)壓卷闆(pan)機狀态(tai)監測與(yu)故障診(zhěn)斷系統(tǒng)模型

本系(xi)統以SWE4．2液壓卷(juan)闆機為(wei)監測對(dui)象，選取(qǔ)發動機(ji)轉速、燃(rán)油油🚩位(wèi)、機💛油壓(ya)👅力🤞、主泵(beng)1和(he)2的(de)壓力、液(ye)壓油溫(wēn)度、液壓(ya)油油位(wèi)、冷卻水(shuǐ)溫度、冷(leng)卻水水(shuǐ)位、濾清(qīng)🐅器差壓(ya)、空濾器(qì)負壓、蓄(xu)電池電(dian)壓、啟動(dòng)開關和(hé)行走速(sù)🌈度開關(guan)共14項參數(shu)為檢測(ce)項目，通(tong)過對這(zhe)些參數(shu)的自動(dong)監測和(hé)工況分(fen)析，為液(ye)壓卷闆(pǎn)機的運(yun)行狀态(tài)趨勢分(fèn)析🌐和故(gù)障診🏃🏻‍♂️斷(duàn)打🌏下基(jī)礎。系♍統(tǒng)的主要(yào)功能如(rú)下。

(1)數(shu)據采集(ji)功能。自(zi)動采集(ji)液壓卷(juan)闆機14項運(yùn)行工況(kuang)參數，包(bao)括發動(dòng)機轉速(sù)、燃油油(yóu)位、機油(yóu)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(li)⭐，包括清(qing)除誤差(cha)、曲線拟(nǐ)合等，并(bìng)生成數(shu)據文件(jian)存儲起(qǐ)來👉供二(èr)次處理(li)使用。

(3)顯示功(gong)能。通過(guo)液晶顯(xiǎn)示器顯(xian)示當前(qian)的運行(háng)狀态。

(4)報警功(gong)能。設備(bei)故障或(huò)運行參(can)數超限(xian)時均能(néng)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(jì)🌈錄報🌂警(jing)信息。

(5)曲線繪(huì)制和打(dǎ)印功能(néng)。能夠自(zi)動繪制(zhì)特性曲(qǔ)線，并做(zuo)出💋趨🌂勢(shì)分析。

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

系(xi)統單片(piàn)機選用(yong)ATMEL89C51，同(tóng)時擴充(chong)64K EPROM用(yòng)于存儲(chǔ)報警限(xian)值和相(xiàng)應的檢(jian)測程序(xu)，擴充帶(dài)掉電保(bǎo)護的64K RAM用于(yu)存儲液(ye)壓卷闆(pǎn)機的4h工況(kuàng)數據。系(xi)統的結(jié)構如圖(tu)5—58所示(shi)。

系統測(ce)試原理(lǐ)如下：将(jiang)傳感器(qi)檢測到(dào)的發動(dòng)機轉速(su)、發動機(jī)油壓、冷(leng)卻液溫(wēn)度、液壓(yā)油油位(wèi)、行走速(su)度開關(guān)等參‼️數(shù)值送人(ren)🌈微機，進(jìn)行分析(xī)計算，并(bing)将實測(ce)😍值與内(nei)♋置的标(biāo)準值比(bǐ)較，判斷(duàn)液壓卷(juàn)闆機運(yùn)行狀态(tai)是否良(liang)好；對異(yi)常征兆(zhào)用發光(guāng)二極管(guan)、閃光報(bào)警🈲燈和(he)報警喇(lǎ)叭進行(hang)三級報(bào)警；同時(shi)将相關(guan)數值保(bǎo)🏒存下來(lái)，傳送到(dao)上位機(ji)進行曲(qǔ)線繪制(zhi)、趨勢分(fèn)析和打(da)印輸出(chū)。

2.數(shu)控卷闆(pan)機狀态(tai)監測系(xi)統結構(gòu)

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(li)器模塊(kuài)、信🈲号處(chu)理模塊(kuài)、電源模(mó)塊、通信(xin)模塊、狀(zhuang)态與報(bào)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(chù)理器，擴(kuò)充帶掉(diao)電保護(hu)的64K RAM用于存(cun)儲液壓(ya)卷闆機(jī)的4h工況數(shù)據。該模(mo)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(mó)塊。

①輸入信(xin)号處理(lǐ)電路。輸(shū)入信号(hao)處理電(diàn)路是微(wei)處理器(qi)與外界(jiè)聯系的(de)通道。輸(shū)入信号(hao)處理電(dian)路的第(di)一部分(fen)用于接(jie)收數字(zi)信号，數(shu)字信号(hao)來自啟(qi)動開關(guan)等；輸入(rù)信号處(chu)理電路(lu)的第二(èr)部分用(yòng)于接收(shōu)和轉換(huan)各種傳(chuan)感器輸(shu)入的模(mó)拟信号(hao)；輸入信(xìn)号處理(li)電路的(de)第三部(bù)分用于(yú)與其他(ta)計算機(ji)控制系(xi)統進行(háng)通信聯(lian)系，信号(hao)形式為(wei)脈沖數(shu)字信号(hao)；輸入信(xìn)号處理(lǐ)電路的(de)第四部(bu)分用于(yu)接收診(zhěn)斷觸發(fa)信号，也(ye)是脈沖(chong)數字信(xìn)号。其中(zhōng)，模拟信(xìn)号輸入(rù)通道的(de)任務是(shi)将傳感(gǎn)器産生(sheng)的模拟(ni)信号轉(zhuǎn)換為數(shù)字信号(hao)後輸入(rù)微處理(li)器。模拟(ni)信号輸(shū)人通道(dao)主要由(you)信号處(chu)理裝置(zhi)、多路選(xuan)擇開關(guan)、采樣保(bao)持器和(hé)模數(A/D)轉換(huàn)器組成(chéng)。信号處(chu)理裝置(zhi)包括标(biao)度變換(huàn)、電平轉(zhuan)🏃🏻‍♂️換和信(xin)号濾🥵波(bo)等。

在本監(jiān)測系統(tǒng)中，發動(dòng)機試驗(yàn)過程中(zhōng)的機油(you)壓力經(jīng)轉🏃🏻換成(chéng)電壓信(xin)号并放(fang)大後，送(sòng)入A/D闆的輸(shu)入端進(jìn)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(li)闆後，再(zai)經隔離(lí)放大闆(pǎn)，送到A/D闆的(de)輸入端(duan)進行數(shu)據采集(jí)。系統采(cǎi)用的A/D和D/A都為(wéi)12bit，因(yīn)此系統(tǒng)的檢測(cè)、控制精(jīng)度均能(neng)滿足試(shì)驗的要(yào)求🐆。對于(yú)發👉動機(ji)的轉速(su)，不能由(yóu)A/D轉(zhuǎn)換直接(jiē)得到。霍(huo)爾傳感(gǎn)器測得(dé)的轉速(su)信号經(jing)隔離整(zhěng)形後接(jiē)到單片(pian)機的輸(shū)入端ISl，利用(yòng)外部脈(mò)沖計數(shù)中斷來(lái)計算發(fā)動機的(de)轉速。 盡(jin)管監💞測(ce)系統中(zhōng)的啟動(dong)開關信(xin)号是數(shu)字信号(hào)，但是這(zhe)些信号(hao)并不⁉️能(neng)直接由(yóu)微處理(lǐ)器進行(háng)處理，還(hái)需要數(shù)字信号(hao)輸入通(tong)道進行(háng)電平轉(zhuan)換和抗(kàng)幹擾等(deng)處理。隻(zhi)有将輸(shu)入的數(shù)字信号(hào)轉換為(wei)TTL電(dian)平，才能(néng)被微處(chu)理器接(jiē)收。

②輸出信(xin)号處理(li)電路。

該(gāi)電路的(de)作用是(shì)在微處(chù)理器和(he)顯示器(qi)以及報(bào)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(shì)數字信(xin)号，因此(cǐ)輸出信(xin)号處理(li)電路為(wéi)數字信(xin)号輸出(chū)通道。數(shu)字信号(hào)輸出通(tōng)道的作(zuò)用是将(jiang)微處理(li)器産生(sheng)的數字(zì)控制信(xìn)号傳輸(shū)給數字(zi)信号控(kòng)制的報(bào)警電路(lù)。

(3)電源(yuan)模塊。

系(xi)統各種(zhǒng)傳感器(qì)、信号處(chu)理電路(lù)、單片機(jī)主機及(ji)外圍芯(xīn)片、通信(xìn)電路等(děng)都需要(yao)合适的(de)電源才(cái)能正常(chang)💞工作🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，它(tā)們所需(xū)電壓并(bìng)不相同(tong)。對系統(tǒng)電源模(mo)塊的要(yào)求為：處(chu)于惡🧑🏾‍🤝‍🧑🏼劣(liè)環境中(zhong)仍能♍正(zheng)常工作(zuò)，能适應(yīng)較寬的(de)供電電(diàn)壓變化(hua)範圍，能(neng)防止從(cong)電源地(dì)線引入(rù)的幹擾(rǎo)，采用高(gāo)可靠性(xing)元件，功(gōng)率及電(dian)壓裕度(dù)也較🌈大(dà)。

(4)通信(xin)模塊。

使用(yong)RS一(yi)232串(chuan)口通信(xìn)。該模塊(kuài)的功能(néng)是處理(li)主機和(hé)單片機(jī)之間👄的(de)🤞通信，主(zhǔ)機給下(xià)位機發(fā)送指令(lìng)，下位機(ji)給主機(jī)發送監(jian)測數據(ju)👄。該模塊(kuài)傳送的(de)信息包(bāo)括：

①命令信(xìn)息，上位(wèi)機的控(kong)制指令(lìng)發送到(dào)下位機(jī)；

②數(shu)據信息(xi)，單片下(xià)位機檢(jiǎn)測到的(de)狀态信(xìn)息發送(song)到上位(wei)PC中(zhong)，以便主(zhu)機進行(háng)監控和(hé)進一步(bu)的數據(ju)分析處(chù)理。

(5)狀(zhuang)态與報(bào)警模塊(kuài)。

為了将(jiāng)程度不(bu)同的緊(jin)急狀況(kuang)傳遞給(gěi)司機，系(xi)統根據(ju)檢測的(de)參⭐數性(xìng)質采用(yong)三級報(bao)警的方(fāng)法。

①第一級(jí)報警：通(tong)過裝置(zhì)上相應(yīng)的二極(ji)管發光(guang)實現。它(ta)隻是提(tí)醒司機(ji)注意，在(zai)這種情(qing)況下機(jī)器還能(neng)工作一(yī)✨段時間(jian)，如燃油(yóu)液位🌈超(chao)過低限(xiàn)等。

②第二級(ji)報警：通(tong)過總報(bao)警燈和(he)故障項(xiang)發光二(èr)極管同(tong)時發光(guang)報⭐警。這(zhe)種報警(jǐng)要求司(si)機密切(qie)關注故(gù)障的發(fa)展，但不(bu)需要立(lì)即關機(jī)。這類故(gù)障多屬(shǔ)高溫問(wèn)題，如液(yè)壓系統(tong)油溫過(guo)🌈高、發動(dòng)機溫度(du)過高等(deng)。

③第(di)三級報(bao)警：通過(guo)報警喇(lǎ)叭、總報(bào)警燈和(he)故障項(xiang)發光二(èr)極管同(tong)時動作(zuò)來報警(jǐng)。第三級(jí)報警内(nèi)容包括(kuo)發動🥰機(ji)油壓過(guò)低、液壓(yā)油位過(guò)低、無冷(lěng)卻液等(děng)。對第⚽三(sān)級報警(jing)，司機📧應(yīng)立即關(guan)機檢查(cha)并修理(lǐ)。

數控卷(juan)闆機系(xi)統軟件(jian)要求如(ru)下：

軟件(jian)結構清(qing)晰、簡潔(jié)，流程合(he)理。各功(gong)能實現(xiàn)模塊化(huà)、子程序(xù)化，這樣(yang)既便于(yu)調試，又(yòu)便于移(yí)植和修(xiu)改。具⛱️有(yǒu)自診斷(duan)功能🔞，在(zài)系統工(gōng)作前先(xian)運行自(zi)診斷程(cheng)序😘。采用(yong)軟件抗(kàng)幹擾措(cuò)施，提高(gao)系統的(de)可靠性(xing)。

所(suǒ)示為A/D采樣(yang)模塊流(liu)程，如圖(tú)2所(suo)示為檢(jian)測參數(shu)模塊流(liú)程。

3．故(gù)障診斷(duàn)系統

提取(qu)下位機(ji)各檢測(ce)項的數(shù)據，進行(hang)曲線繪(hui)制和趨(qu)勢分析(xi)，同時對(dui)時域信(xin)号進行(háng)FFT變(bian)換，利用(yong)頻譜分(fen)析的方(fāng)法，對液(yè)壓卷闆(pǎn)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(juan)闆機的(de)故障知(zhī)識，構建(jiàn)完整的(de)故⭐障知(zhi)識庫，将(jiang)專家知(zhi)識、檢測(ce)系統傳(chuan)來的信(xìn)息🚶‍♀️以及(jí)人機交(jiāo)互的信(xìn)息進行(háng)融合分(fen)析，通過(guo)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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