基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊的隔膜泵參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張巖

【摘要】 無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以方便的利用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或有線難以訪問(wèn)的節(jié)點(diǎn)，從而簡(jiǎn)化維護(hù)工作，降低服務(wù)成本和停機(jī)時(shí)間，使工作人員達(dá)到最佳的分配效果。傳統(tǒng)的參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)，從控制室到控制現(xiàn)場(chǎng)的布線比較復(fù)雜，會(huì)對(duì)正常的生產(chǎn)運(yùn)行造成一定的影響，針對(duì)這種情況，本文提出了基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊的隔膜泵參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了具有高度靈活性的隔膜泵參數(shù)在線檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】 無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò) 隔膜泵 在線檢測(cè)

一、前言

大型隔膜泵工作條件惡劣，價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障激勵(lì)不可能逐一查出這就需要開(kāi)發(fā)一個(gè)智能化的在線檢測(cè)系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)出一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊的隔膜泵參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)輸送介質(zhì)物理特性，包括振動(dòng)、流量、壓力、濃度和溫度等參數(shù)的采集和分析，及時(shí)對(duì)隔膜泵的運(yùn)行情況及趨勢(shì)做出判斷，從而有效的對(duì)隔膜泵故障臨界狀態(tài)進(jìn)行預(yù)估，降低隔膜泵的故障率。

二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

隔膜泵參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

（1）數(shù)據(jù)采集卡的選擇。本系統(tǒng)中選擇了西安達(dá)泰USB接口高精度數(shù)據(jù)采集卡，該產(chǎn)品為16位高精度USB2.0接口采集卡，A/D 轉(zhuǎn)換器分辨率為16bit ，數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)USB接口，支持即插即用，具有傳輸速度快，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于高精度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。（2）傳感器的選擇。根據(jù)隔膜泵振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，本系統(tǒng)中測(cè)量振動(dòng)的傳感器選擇了美國(guó)measurement公司生產(chǎn)的EGPE-4B系列加速度傳感器。之所以選擇加速度振動(dòng)傳感器，是因?yàn)樵谙嗤墓ぷ鳁l件下，設(shè)備同一部位的加速度值最大，其次是速度值和位移值，說(shuō)明加速度對(duì)振動(dòng)信號(hào)比較靈敏，用加速度測(cè)量更合理。

（3）PLC的選擇和配置

PLC選擇西門(mén)子S7-300系列，具體配置見(jiàn)表1所示。

（4）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的選擇。SCALANCE W系列無(wú)線通訊產(chǎn)品在可靠性、堅(jiān)固性和安全性方面表現(xiàn)出眾。通過(guò)工業(yè)無(wú)線局域網(wǎng)（IWLAN）基本技術(shù)，使得IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)加以延伸，以符合工業(yè)領(lǐng)域用戶的要求，尤其是對(duì)確定性響應(yīng)和冗余性有較高要求的用戶。通過(guò)該產(chǎn)品，用戶將首次實(shí)現(xiàn)一種單一的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)即用于對(duì)數(shù)據(jù)要求嚴(yán)格的過(guò)程應(yīng)用（IWLAN）以及一般通訊應(yīng)用（WLAN）。

三、隔膜泵參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)的功能描述

（1）數(shù)據(jù)采集。由于傳感器傳輸?shù)紸/D板上的信號(hào)是模擬信號(hào)，要采用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)分析處理，就必須將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)， 這就存在一個(gè)采樣頻率確定的問(wèn)題。根據(jù)香農(nóng)定理，要避免采用信號(hào)低頻和高頻的頻混現(xiàn)象，必須使采樣頻率不小于2倍的采樣信號(hào)的最高頻率?？紤]本系統(tǒng)所檢測(cè)的設(shè)備中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速最高，所以，采樣頻率設(shè)定為基頻的25倍。（2）數(shù)據(jù)顯示。本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示主要有兩種形式：直接數(shù)據(jù)顯示和波形圖顯示。波形圖顯示可以直觀的看到數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，是否超過(guò)臨界值，從而有效地對(duì)隔膜泵故障臨界狀態(tài)進(jìn)行預(yù)估，對(duì)異常工作狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。（3）數(shù)據(jù)分析。采用db2和db4小波的變換程序，根據(jù)以下原則變換：若沒(méi)有發(fā)生故障時(shí)，一般選擇db2，因?yàn)樵撔〔ǖ闹渭?，衰減快，細(xì)化能力好，可以將細(xì)微的信號(hào)識(shí)別出來(lái)；若有預(yù)警時(shí)，選擇db4小波，因?yàn)樵撔〔ㄌ崛」收闲盘?hào)的能力較強(qiáng)，可以將故障信號(hào)突兀的顯示出來(lái)。（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。該系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，所有檢測(cè)的數(shù)據(jù)都在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存。為了提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，首先要保證數(shù)據(jù)的完整性。一方面，數(shù)據(jù)庫(kù)要記錄隔膜泵運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)；另一方面，數(shù)據(jù)庫(kù)還要記錄歷史的隔膜泵檢測(cè)數(shù)據(jù)。

四、結(jié)語(yǔ)

隔膜泵參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于鞍山東鞍山燒結(jié)廠的管道化輸送系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)隔膜泵輸送介質(zhì)的物理特性的采集和分析，該系統(tǒng)能夠?qū)Ω裟け玫倪\(yùn)行情況及趨勢(shì)做出判斷，從而有效的對(duì)故障臨界狀態(tài)進(jìn)行預(yù)估，避免了大量不必要的停機(jī)檢修，有效降低了隔膜泵的故障率，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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