工程機械參數(shù)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)研究

張朝

摘要：本文以卡特320C型挖掘機為研究對象，提出了參數(shù)監(jiān)測及故障診斷總體設計方案。以Labview軟件為人機對話平臺，設計了挖掘機參數(shù)監(jiān)測及故障診斷的軟件系統(tǒng)，采用計算機與虛擬儀器相結(jié)合，實現(xiàn)了挖掘機參數(shù)監(jiān)測及故障診斷的信號分析和數(shù)據(jù)處理功能。本系統(tǒng)將各參數(shù)傳感器、數(shù)據(jù)采集器（NI CDAQ-9184）和WiFi無線傳輸裝置（AWK-3121）集成并安裝在挖掘機上，監(jiān)測人員在施工現(xiàn)場WiFi覆蓋的地方，通過筆記本電腦運行相應軟件，便可對多臺挖掘機在不停機狀態(tài)下，實現(xiàn)參數(shù)監(jiān)測、故障診斷、狀態(tài)報警、數(shù)據(jù)存儲和報表生成等功能。在卡特320C挖掘機上進行了現(xiàn)場實驗，結(jié)果證明：系統(tǒng)工作可靠，操作簡單，故障診斷便捷，使用效果良好，可應用于所有工程機械，市場前景廣闊。

關(guān)鍵詞：挖掘機；參數(shù)監(jiān)測；故障診斷；WiFi；Labview

一.引言

為提高機械出勤率、完好率，保障施工進度，本文以挖掘機為研究對象，提出了基于WiFi和虛擬儀器的工程機械參數(shù)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)研究，可以在WiFi覆蓋范圍內(nèi)，對現(xiàn)場施工機械在不停機狀態(tài)下，進行在線實時監(jiān)測及故障診斷。對提高機械效率，保障出勤率、完好率和施工進度方面均具有重要意義。

二.總體設計

本文以卡特320C型挖掘機為研究對象，系統(tǒng)總體方案如圖1所示。挖掘機施工作業(yè)時，先導壓力、主泵壓力、振動、水溫、機油壓力、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、液壓油溫等傳感器信號傳至數(shù)據(jù)采集器，經(jīng)信號轉(zhuǎn)化、處理后通過信號發(fā)射器以無線WiFi的形式傳至計算機。監(jiān)測人員通過運行相應軟件，便可對參數(shù)進行在線實時監(jiān)測，若挖掘機出現(xiàn)故障也可通過故障診斷軟件進行故障預診斷，方便了故障預警與排查。

三.系統(tǒng)設計與服務

3.1 硬件設計

硬件系統(tǒng)設計方案如圖2所示。硬件系統(tǒng)主要由各傳感器、接口及信號調(diào)理電路板、NI9215數(shù)據(jù)采集器、NI9191無線發(fā)射器、無線路由器、筆記本電腦等組成。

3.2 軟件設計

軟件系統(tǒng)主要有監(jiān)測程序和故障診斷程序，界面包括登錄界面、監(jiān)測平臺界面、#號工程機械參數(shù)監(jiān)測界面和電壓、水溫、轉(zhuǎn)速、主泵壓力、先導壓力等參數(shù)的故障診斷界面，如圖3。

3.3 系統(tǒng)服務

（1）信號無線傳輸功能。本系統(tǒng)將采集后的信號以無線WiFi的形式傳遞給上位機，操作人員可在施工現(xiàn)場無線WiFi覆蓋的區(qū)域，監(jiān)測多臺挖掘機的工作狀態(tài)。

（2）在線參數(shù)監(jiān)測功能。通過監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)對挖掘機各參數(shù)的在線實時監(jiān)測。將采集后的水溫、液壓油溫、電壓、電流、先導壓力、主泵壓力、機油壓力、轉(zhuǎn)速、缸蓋振動信號實時顯示在筆記本電腦，并將所測數(shù)據(jù)存盤、建立數(shù)據(jù)庫和生成報表。

（3）在線故障診斷功能。監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)將采集后的水溫、液壓油溫、電壓、電流、先導壓力、主泵壓力、機油壓力、轉(zhuǎn)速、缸蓋振動信號進行故障診斷，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)進行報警，并輸出故障診斷結(jié)果。

四.創(chuàng)新點

（1）提出了基于WiFi和虛擬儀器的工程機械參數(shù)在線監(jiān)測及故障診斷技術(shù)，解決了工程機械不停機參數(shù)監(jiān)測及故障診斷問題，提高了機械效率。

（2）將傳感器、計算機檢測和WiFi無線傳輸技術(shù)集成并安裝于工程機械上，開發(fā)了數(shù)據(jù)監(jiān)測及故障診斷軟件，實現(xiàn)了挖掘機故障監(jiān)測智能化。

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