基于無線網絡通訊的隔膜泵參數在線檢測系統設計

張巖

【摘要】 無線通訊網絡的應用可以方便的利用移動節點或有線難以訪問的節點，從而簡化維護工作，降低服務成本和停機時間，使工作人員達到最佳的分配效果。傳統的參數在線檢測系統，從控制室到控制現場的布線比較復雜，會對正常的生產運行造成一定的影響，針對這種情況，本文提出了基于無線網絡通訊的隔膜泵參數在線檢測系統，實現了具有高度靈活性的隔膜泵參數在線檢測。

【關鍵詞】 無線通訊網絡 隔膜泵 在線檢測

一、前言

大型隔膜泵工作條件惡劣，價格昂貴，結構復雜，故障激勵不可能逐一查出這就需要開發一個智能化的在線檢測系統。本文設計出一種基于無線網絡通訊的隔膜泵參數在線檢測系統，通過對輸送介質物理特性，包括振動、流量、壓力、濃度和溫度等參數的采集和分析，及時對隔膜泵的運行情況及趨勢做出判斷，從而有效的對隔膜泵故障臨界狀態進行預估，降低隔膜泵的故障率。

二、系統的硬件設計

隔膜泵參數在線檢測系統架構圖如圖1所示。

（1）數據采集卡的選擇。本系統中選擇了西安達泰USB接口高精度數據采集卡，該產品為16位高精度USB2.0接口采集卡，A/D 轉換器分辨率為16bit ，數據傳輸是通過USB接口，支持即插即用，具有傳輸速度快，攜帶方便等優點，適用于高精度實時數據采集。（2）傳感器的選擇。根據隔膜泵振動信號的特點，本系統中測量振動的傳感器選擇了美國measurement公司生產的EGPE-4B系列加速度傳感器。之所以選擇加速度振動傳感器，是因為在相同的工作條件下，設備同一部位的加速度值最大，其次是速度值和位移值，說明加速度對振動信號比較靈敏，用加速度測量更合理。

（3）PLC的選擇和配置

PLC選擇西門子S7-300系列，具體配置見表1所示。

（4）無線網絡的選擇。SCALANCE W系列無線通訊產品在可靠性、堅固性和安全性方面表現出眾。通過工業無線局域網（IWLAN）基本技術，使得IEEE802.11標準加以延伸，以符合工業領域用戶的要求，尤其是對確定性響應和冗余性有較高要求的用戶。通過該產品，用戶將首次實現一種單一的無線網絡即用于對數據要求嚴格的過程應用（IWLAN）以及一般通訊應用（WLAN）。

三、隔膜泵參數在線檢測系統的功能描述

（1）數據采集。由于傳感器傳輸到A/D板上的信號是模擬信號，要采用計算機對數據分析處理，就必須將模擬信號轉變為計算機能識別的數字信號， 這就存在一個采樣頻率確定的問題。根據香農定理，要避免采用信號低頻和高頻的頻混現象，必須使采樣頻率不小于2倍的采樣信號的最高頻率。考慮本系統所檢測的設備中，電機的轉速最高，所以，采樣頻率設定為基頻的25倍。（2）數據顯示。本系統中的數據顯示主要有兩種形式：直接數據顯示和波形圖顯示。波形圖顯示可以直觀的看到數據的趨勢，是否超過臨界值，從而有效地對隔膜泵故障臨界狀態進行預估，對異常工作狀態進行報警。（3）數據分析。采用db2和db4小波的變換程序，根據以下原則變換：若沒有發生故障時，一般選擇db2，因為該小波的支撐集窄，衰減快，細化能力好，可以將細微的信號識別出來；若有預警時，選擇db4小波，因為該小波提取故障信號的能力較強，可以將故障信號突兀的顯示出來。（4）數據存儲。該系統以數據庫為核心，所有檢測的數據都在數據庫中保存。為了提高系統的準確性，首先要保證數據的完整性。一方面，數據庫要記錄隔膜泵運行的相關參數；另一方面，數據庫還要記錄歷史的隔膜泵檢測數據。

四、結語

隔膜泵參數在線檢測系統已經成功應用于鞍山東鞍山燒結廠的管道化輸送系統。通過對隔膜泵輸送介質的物理特性的采集和分析，該系統能夠對隔膜泵的運行情況及趨勢做出判斷，從而有效的對故障臨界狀態進行預估，避免了大量不必要的停機檢修，有效降低了隔膜泵的故障率，具有很好的推廣應用價值。

參考文獻

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