工程机械远程网络监测与诊断系统

2012-11-09 10:56:22来源: 21ic
1 国外工程机械远程监测与诊断技术现状

近年来,随着建筑施工规模的扩大,对工程机械的需求量迅速增加,因而对其可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求。随着微电子技术的渗透,现代工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展。

工程机械产品由于其系统复杂,工作环境恶劣,通常高负荷、长时间运行,因此系统常出现各种故障。随着电子技术的发展,传统的事后维修已变为故障预报和整机在线维修。有必要对其实现在线工作状态的监测以及常规故障机理的综合分析研究,以便对其故障的事先诊断分析。

国外一些著名的工程机械公司在故障诊断、远程监控系统及整机智能控制方面取得了较大进展。例如卡特彼勒公司利用GPS(全球卫星定位系统)、GIS和GSM技术并将其雄伟计划命名为"采矿铲土运输技术系统(METS)"。METS包括多种多样的技术产品,如无线电数据通信、机器监测、诊断、工作与业务管理软件和机器控制装置等,由计算机辅助铲土运输系统(CAES)、关键信息管理系统(VIMS)以及CAESoffice软件三部分组成。

卡特彼勒公司90年代开发的F系列和G系列装载机都安装有电子计算机监控系统(CMS),用以取代E系列装载机上安装的电子监控系统(EMS)。其司机台上装有条形液晶显示屏,微机监控系统能同时监控发动机燃油液面高度、冷却水温、变速箱油温和液压油温等11种功能。该监控系统还具有故障诊断能力,并可向司机提供三级报警。1998年推出的Cat 950G计算机监控系统还配备有Cat指导诊断系统和以维修工具为基础的Cat软件包,使维修人员坐在汽车里用笔记本电脑就能迅速而容易地诊断和排除故障。Cat 992G在监控装载机各功能状况并作出诊断的同时还能把这些信息数据作为履历记录下来,无线传送到办公室用计算机进行分析,从而防患于未然。Cat 994D安装有关键信息管理系统(VIMS),可密切监视机器的健康状态并诊断故障。LeTourneau集成网络控制系统通过显示在机载计算机屏幕的出错信息,提示司机出错原因,并以信号表示发动机、液压系统、电气和电子系统的各种状态。目前,该系统已安装在L1350型矿用装载机上。

沃尔沃(Volvo)公司的L系列装载机上也安装有Matris软件包,用以监控和分析装载机的工作状态;其小型装载机上配有电子伺服控制及信息系统(ESIS),由液晶显示屏和键盘组成,用来显示和记录各种信息,其自动诊断功能记录机器故障并储存所有相关信息,通过编码可以防盗。 凯斯(Case)公司21B、C系列装载机也采用计算机监控系统,其微处理器安装在司机座椅的右侧,也具有故障诊断和工作状态液晶显示功能。

2 虚拟仪器技术

美国国家仪器公司的创新产品--基于C语言的开发环境LabVIEW的出现,使得"虚拟仪 器"的思想为工业界所接受。所谓虚拟仪器,就是在通用计算机平台上,用户根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能,其实质是将传统仪器硬件和最新计算机软件技术充分结合起来,以实现并扩展传统仪器的功能。与传统仪器相比,虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面均具有明显的技术优势。

LabVIEW(Laboratory Virtual lnstrument En-gineeringWorkbench)是目前国际上首推应用最广的虚拟仪器开发环境之一,主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域,并适用于Windows 3.1/95/98、 Windows NT、 Macintosh、UNX等多种不同的操作系统平台。与传统程序语言不同,LabVIEW采用强大的图形化语言(C语言)编程,面向测试工程师而非专业程序员,编程非常方便,人机交互界面直观友好,具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点。

虚拟仪器系统概念是对传统仪器系统概念的重大突破,是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它充分利用计算机系统的数据处理、显示和储存的强大功能。使用虚拟仪器系统技术,用户可用较少的资金实现系统开发和维护,用比过去更少的时间开发出功能更强、质量更可靠的产品和系统。

远程状态监测与故障诊断是利用现代化通信技术实现异地间监测诊断行为。它将设备故障诊断技术与计算机网络技术结合起来,一方面在企业内部设立状态监测服务器,在关键设备上设立状态监测点,将实时采集的数据存人服务器;另一方面在技术力量较强的科研院所建立相应的故障诊断中心,设立故障诊断服务器,可随时为企业提供远程技术支持和一系列服务,在企业和科研院所之间形成一个跨越地理位置的互联诊断通信网络。

基于虚拟仪器的机械设备远程网络状态监测与故障诊断技术是一项具有发展前景的新技术。为提高网络故障诊断的准确性,引入智能控制技术,如神经网络方法,效果更加理想。

3 电子检测与故障诊断系统

电子检测系统是故障诊断的基础,因为各部位的工况是以来自传感器的数据作为依据的。以TYl65EH型工业推土机为例,在线监控系统由三大部分组成:各种参量信号采集部分,信号处理分析部分,工作状态、数据联检处理及报警系统。本检测系统采用液晶屏上棒条模拟量显示加分级声光报警的形式,显示的主要内容有:冷却液温度、发动机转速、小时计、燃油液位、柴油机机油压力、变矩器油温、变速箱油温、蓄电池电压,同时显示模式、档位状态和转向状态;根据故障的严重程度分级报警,这些信号主要有:柴油机空滤负压、液压系统精滤器、柴油机机油低压、冷却液高温等。此外,还有故障巡回检查、故障回放、故障查询、液晶灰度自动调节等功能。

故障巡回检查:当有故障出现时,故障巡回检查模块自动切换到故障界面,并在相应位置按国际标准符号显示故障图标。

故障回放:查看每次故障的内容和发生时间,并指出故障部位。

故障查询:统计故障发生的次数,计算发生概率,以作为故障智能搜索的依据。

液晶灰度自动调节:可根据作业环境温度的变化调节液晶显示屏灰度,使它在整个环境温度范围内保持较好的清晰度。

图1为TYl65EH型工业推土机电子检测和故障巡回检查显示系统。

通过以上电子检测系统实现了部分重要参数的在线检测和故障诊断,但要实现深层的故障预报和在线维修则需要建立故障树,并利用智能搜索策略来实现知识库的更新。
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关键字:工程机械  远程网络监测  诊断系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/1109/article_6295.html
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