基于LabVIEW的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

王維正，臧玉萍，李 晶

長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130122

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的重要性

現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備從原始的自動(dòng)化、連續(xù)性、大型設(shè)備、高速程度化的過(guò)渡。從生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)成本到人工成本低和生產(chǎn)效率的高品質(zhì)量的提高、廢產(chǎn)品機(jī)率的降低等幾方面的優(yōu)點(diǎn)。同樣在現(xiàn)代機(jī)械常規(guī)設(shè)備的使用過(guò)程中，由于突然或者是經(jīng)常的出現(xiàn)機(jī)械事故，造成了停產(chǎn)的情況激增多，因此引起維修費(fèi)成本提高。開(kāi)發(fā)和研究一種在工作狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)運(yùn)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的電機(jī)進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)與故障的分析是大勢(shì)所趨，并且意義重大：

1）如果發(fā)現(xiàn)電機(jī)機(jī)組的運(yùn)行有異常現(xiàn)象，就馬上進(jìn)行行之有效的措施，以預(yù)防為主、規(guī)避大型事故的風(fēng)險(xiǎn)，保證事故早發(fā)現(xiàn)早解決，保障高效的運(yùn)行和設(shè)備安全，將所有風(fēng)險(xiǎn)因素解決事故初期；

2）一旦有機(jī)械事故的發(fā)生，在工作過(guò)程中的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)主動(dòng)記錄，也可以將數(shù)據(jù)等資料自動(dòng)的保存，以便于事故后的分析，可以使事故連續(xù)發(fā)的概率降低；

3）進(jìn)行不間斷的機(jī)械狀態(tài)的跟蹤，時(shí)刻把握設(shè)備的性能指標(biāo)的變化，完善維修體制從定期向預(yù)期的進(jìn)步。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析

1）系統(tǒng)狀態(tài)的連續(xù)，通常的系統(tǒng)采用的一個(gè)機(jī)組為一個(gè)單元的周期監(jiān)測(cè)，如不間斷的監(jiān)測(cè)和監(jiān)測(cè)連續(xù)的對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的一切通道，所有信息進(jìn)行實(shí)時(shí)線上監(jiān)測(cè)，它的突出優(yōu)點(diǎn)是能準(zhǔn)確、及時(shí)的預(yù)報(bào)一些突發(fā)事故；

2）所有信息化的數(shù)據(jù)收集，可以讓采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確并可以順利的了解機(jī)組的所有運(yùn)行狀態(tài)，收集的內(nèi)容大體包括：信息具有代表性，信息多通道傳送，對(duì)機(jī)組的各種狀態(tài)進(jìn)行徹底分析和處理；

3）不間斷的信息處理，此技術(shù)的特點(diǎn)是能大幅度提升處理數(shù)據(jù)的能力，診斷與監(jiān)測(cè)的不間斷性將大幅度的提高。

對(duì)電機(jī)機(jī)組進(jìn)行在線全面監(jiān)測(cè)，能有效的發(fā)現(xiàn)電機(jī)機(jī)組的故障，于是實(shí)施在線全面監(jiān)測(cè)的保障措施及信號(hào)監(jiān)測(cè)，在電機(jī)機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，以便立即排查故障源頭，保障電機(jī)機(jī)組良性的運(yùn)行，為保障系統(tǒng)穩(wěn)定、高效的運(yùn)行提供強(qiáng)有力支撐。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)操作人員，對(duì)信號(hào)的處理方面知識(shí)比較匱乏，為了能讓他們有比較直觀的掌握電機(jī)機(jī)組的運(yùn)行狀況，就要求在線系統(tǒng)監(jiān)測(cè)部分不僅要作通過(guò)信號(hào)處理后，做一些定性分析外，更要采用直觀便捷的方式，使現(xiàn)場(chǎng)工人能在最短時(shí)間內(nèi)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況作出準(zhǔn)確判斷。

3 線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

1）現(xiàn)場(chǎng)的大部分信息資料采集的構(gòu)成是檢測(cè)基本單元與現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)外的機(jī)械境況不同，運(yùn)用的方法就因地而異。如果當(dāng)時(shí)運(yùn)用的是位移傳感器及相關(guān)設(shè)備的監(jiān)測(cè)振動(dòng)信號(hào)，我們同時(shí)也可以取得被監(jiān)測(cè)機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)，利用多種工作將信號(hào)傳輸?shù)焦た赜?jì)算機(jī)中，就可以轉(zhuǎn)換成可運(yùn)用的數(shù)據(jù)，再遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，在工控的計(jì)算機(jī)做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，最終可以成功的優(yōu)化采集等功能；

2）終端監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)分析，是控制室的最前端，非本地用戶也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程的訪問(wèn)，就可以對(duì)遠(yuǎn)程系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，還可以對(duì)不同信的RMS值進(jìn)行分析與運(yùn)算，可以以停車(chē)和警示為底層參數(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)照，可以取得監(jiān)測(cè)對(duì)象的運(yùn)行基本信息，處理所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并比較同一設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)及相關(guān)故障數(shù)據(jù)一起進(jìn)行綜合性分析，既而可以得出問(wèn)題的原因及發(fā)生的機(jī)率。

4 終端監(jiān)測(cè)分析綜合設(shè)計(jì)

構(gòu)成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析的模塊，一般使用比較固定的系統(tǒng)框架，這樣的主要是可以對(duì)通信協(xié)議接口統(tǒng)一化，還可以為以后的擴(kuò)展預(yù)留出足夠的空間。我們對(duì)固定架的設(shè)計(jì)，采用了子系重復(fù)調(diào)用的方法，大大的降低了成本，同時(shí)可以使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全高效的工作。利用這樣的想法，要多方面考慮不同的因素，主要體現(xiàn)在主體系統(tǒng)和系統(tǒng)的兼容性。這個(gè)系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是可以根據(jù)我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)要求的變化而隨時(shí)變化，提高了工作效率，在保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的前提下加強(qiáng)了對(duì)子系統(tǒng)的掌控。

5 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仿真

對(duì)系統(tǒng)仿真采用以下的測(cè)試方案：利用LabVIEW，可以在計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)和測(cè)試程序、使用服務(wù)器的模式運(yùn)作。硬件是使用NI PCI-4472，（最高 102.4 KS/s 的采樣率，通過(guò)8通道并行采集），利用模擬信號(hào)發(fā)生器，發(fā)射出1個(gè)信道的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)源，利用仿真程序，將它和其余七個(gè)通道的噪聲數(shù)據(jù)一起采集后同時(shí)發(fā)送到另一臺(tái)仿真計(jì)算機(jī)上，在這個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)設(shè)置兩點(diǎn)數(shù)據(jù)參數(shù)，以其變化量的大小來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)的性能調(diào)試工作。

1）可以通過(guò)變化FFT 的運(yùn)算點(diǎn)數(shù)及采樣的頻率，來(lái)測(cè)定在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)效率的最高數(shù)值。它的工作原理是由于FFT 者數(shù)據(jù)采樣頻率偏高或運(yùn)算點(diǎn)數(shù)較少，會(huì)直接影響圖形的刷新率和運(yùn)算率的提高，結(jié)果是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將處于高負(fù)荷狀態(tài)，使系統(tǒng)實(shí)時(shí)性遭到至命破壞。

2）可以通過(guò)變化模擬的正弦信號(hào)源的幅值和頻率，將信號(hào)發(fā)生器上的示數(shù)值和系統(tǒng)的分析結(jié)果一起比較，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)算能力的精確作出具體測(cè)試和進(jìn)一步驗(yàn)證，而且可以同時(shí)檢驗(yàn)系統(tǒng)的自動(dòng)保存功能。

6 結(jié)論

在現(xiàn)在的工業(yè)社會(huì)要求的驅(qū)使下，保證機(jī)組的安全性、平穩(wěn)性、高效性的運(yùn)轉(zhuǎn)，避免或減少設(shè)備問(wèn)題的發(fā)生機(jī)率，是當(dāng)今社會(huì)高端機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)廠商及企業(yè)急于解決的主要矛盾。本論文在諸多工作現(xiàn)場(chǎng)的綜合測(cè)試、分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期大量的實(shí)驗(yàn)，研制出了基于LabVIEW的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究，它的功能之處是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，可以順利的監(jiān)測(cè)電機(jī)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及監(jiān)控故障的發(fā)生可能性，這種設(shè)計(jì)思路可以有效的避免重大、惡性事故的發(fā)生概率，還可以減少對(duì)電機(jī)設(shè)備的成本投入，對(duì)系統(tǒng)工作效率的提高，為機(jī)械設(shè)備的可靠性、安全性、高效性的運(yùn)行，都提供了比較有力的安全保障。

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