工程機械參數監測及故障診斷系統研究

張朝

摘要：本文以卡特320C型挖掘機為研究對象，提出了參數監測及故障診斷總體設計方案。以Labview軟件為人機對話平臺，設計了挖掘機參數監測及故障診斷的軟件系統，采用計算機與虛擬儀器相結合，實現了挖掘機參數監測及故障診斷的信號分析和數據處理功能。本系統將各參數傳感器、數據采集器（NI CDAQ-9184）和WiFi無線傳輸裝置（AWK-3121）集成并安裝在挖掘機上，監測人員在施工現場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下，實現參數監測、故障診斷、狀態報警、數據存儲和報表生成等功能。在卡特320C挖掘機上進行了現場實驗，結果證明：系統工作可靠，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。

關鍵詞：挖掘機；參數監測；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監測及故障診斷系統研究，可以在WiFi覆蓋范圍內，對現場施工機械在不停機狀態下，進行在線實時監測及故障診斷。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，系統總體方案如圖1所示。挖掘機施工作業時，先導壓力、主泵壓力、振動、水溫、機油壓力、電流、電壓、轉速、液壓油溫等傳感器信號傳至數據采集器，經信號轉化、處理后通過信號發射器以無線WiFi的形式傳至計算機。監測人員通過運行相應軟件，便可對參數進行在線實時監測，若挖掘機出現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.系統設計與服務

3.1 硬件設計

硬件系統設計方案如圖2所示。硬件系統主要由各傳感器、接口及信號調理電路板、NI9215數據采集器、NI9191無線發射器、無線路由器、筆記本電腦等組成。

3.2 軟件設計

軟件系統主要有監測程序和故障診斷程序，界面包括登錄界面、監測平臺界面、#號工程機械參數監測界面和電壓、水溫、轉速、主泵壓力、先導壓力等參數的故障診斷界面，如圖3。

3.3 系統服務

（1）信號無線傳輸功能。本系統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場無線WiFi覆蓋的區域，監測多臺挖掘機的工作狀態。

（2）在線參數監測功能。通過監測及故障診斷系統實現對挖掘機各參數的在線實時監測。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、轉速、缸蓋振動信號實時顯示在筆記本電腦，并將所測數據存盤、建立數據庫和生成報表。

（3）在線故障診斷功能。監測及故障診斷系統將采集后的水溫、液壓油溫、電壓、電流、先導壓力、主泵壓力、機油壓力、轉速、缸蓋振動信號進行故障診斷，一旦出現故障，系統進行報警，并輸出故障診斷結果。

四.創新點

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

（2）將傳感器、計算機檢測和WiFi無線傳輸技術集成并安裝于工程機械上，開發了數據監測及故障診斷軟件，實現了挖掘機故障監測智能化。

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