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

王維正，臧玉萍，李 晶

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

1 監(jiān)測系統(tǒng)研究的重要性

現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)基本實現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備從原始的自動化、連續(xù)性、大型設(shè)備、高速程度化的過渡。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。同樣在現(xiàn)代機(jī)械常規(guī)設(shè)備的使用過程中，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。開發(fā)和研究一種在工作狀態(tài)下的監(jiān)測運(yùn)行系統(tǒng)，實現(xiàn)對設(shè)備的電機(jī)進(jìn)行不間斷監(jiān)測與故障的分析是大勢所趨，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，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，在工作過程中的監(jiān)測系統(tǒng)將會主動記錄，也可以將數(shù)據(jù)等資料自動的保存，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)采用的一個機(jī)組為一個單元的周期監(jiān)測，如不間斷的監(jiān)測和監(jiān)測連續(xù)的對目標(biāo)系統(tǒng)的一切通道，所有信息進(jìn)行實時線上監(jiān)測，它的突出優(yōu)點是能準(zhǔn)確、及時的預(yù)報一些突發(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)的特點是能大幅度提升處理數(shù)據(jù)的能力，診斷與監(jiān)測的不間斷性將大幅度的提高。

對電機(jī)機(jī)組進(jìn)行在線全面監(jiān)測，能有效的發(fā)現(xiàn)電機(jī)機(jī)組的故障，于是實施在線全面監(jiān)測的保障措施及信號監(jiān)測，在電機(jī)機(jī)組發(fā)生故障時，經(jīng)過系統(tǒng)自動報警，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。因為現(xiàn)場操作人員，對信號的處理方面知識比較匱乏，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)測部分不僅要作通過信號處理后，做一些定性分析外，更要采用直觀便捷的方式，使現(xiàn)場工人能在最短時間內(nèi)，對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況作出準(zhǔn)確判斷。

3 線監(jiān)測系統(tǒng)的組成

1）現(xiàn)場的大部分信息資料采集的構(gòu)成是檢測基本單元與現(xiàn)場的監(jiān)測。因為監(jiān)測外的機(jī)械境況不同，運(yùn)用的方法就因地而異。如果當(dāng)時運(yùn)用的是位移傳感器及相關(guān)設(shè)備的監(jiān)測振動信號，我們同時也可以取得被監(jiān)測機(jī)械的振動信號，利用多種工作將信號傳輸?shù)焦た赜嬎銠C(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，在工控的計算機(jī)做數(shù)據(jù)存儲，最終可以成功的優(yōu)化采集等功能；

2）終端監(jiān)測的系統(tǒng)分析，是控制室的最前端，非本地用戶也可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程的訪問，就可以對遠(yuǎn)程系統(tǒng)進(jìn)行實時的現(xiàn)場監(jiān)測，還可以對不同信的RMS值進(jìn)行分析與運(yùn)算，可以以停車和警示為底層參數(shù)，經(jīng)過對照，可以取得監(jiān)測對象的運(yùn)行基本信息，處理所有的實時數(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，既而可以得出問題的原因及發(fā)生的機(jī)率。

4 終端監(jiān)測分析綜合設(shè)計

構(gòu)成監(jiān)測系統(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。我們對固定架的設(shè)計，采用了子系重復(fù)調(diào)用的方法，大大的降低了成本，同時可以使監(jiān)測系統(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。這個系統(tǒng)的最大特點是可以根據(jù)我們對現(xiàn)場要求的變化而隨時變化，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)了對子系統(tǒng)的掌控。

5 監(jiān)測系統(tǒng)仿真

對系統(tǒng)仿真采用以下的測試方案：利用LabVIEW，可以在計算機(jī)上編寫和測試程序、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8通道并行采集），利用模擬信號發(fā)生器，發(fā)射出1個信道的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號源，利用仿真程序，將它和其余七個通道的噪聲數(shù)據(jù)一起采集后同時發(fā)送到另一臺仿真計算機(jī)上，在這個仿真實驗過程中，通過設(shè)置兩點數(shù)據(jù)參數(shù)，以其變化量的大小來完成對系統(tǒng)的性能調(diào)試工作。

1）可以通過變化FFT 的運(yùn)算點數(shù)及采樣的頻率，來測定在線監(jiān)測系統(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)算點數(shù)較少，會直接影響圖形的刷新率和運(yùn)算率的提高，結(jié)果是計算機(jī)系統(tǒng)將處于高負(fù)荷狀態(tài)，使系統(tǒng)實時性遭到至命破壞。

2）可以通過變化模擬的正弦信號源的幅值和頻率，將信號發(fā)生器上的示數(shù)值和系統(tǒng)的分析結(jié)果一起比較，對系統(tǒng)運(yùn)算能力的精確作出具體測試和進(jìn)一步驗證，而且可以同時檢驗系統(tǒng)的自動保存功能。

6 結(jié)論

在現(xiàn)在的工業(yè)社會要求的驅(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)備問題的發(fā)生機(jī)率，是當(dāng)今社會高端機(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)場的綜合測試、分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)過長期大量的實驗，研制出了基于LabVIEW的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究，它的功能之處是可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測的系統(tǒng)，可以順利的監(jiān)測電機(jī)設(shè)備的實時運(yùn)行狀態(tài)及監(jiān)控故障的發(fā)生可能性，這種設(shè)計思路可以有效的避免重大、惡性事故的發(fā)生概率，還可以減少對電機(jī)設(shè)備的成本投入，對系統(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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