LabVIEW設(shè)備監(jiān)測與故障預(yù)警

渠長威+朱性福+蔣海洋

摘要：傳統(tǒng)的測控儀器由于費用高，并且效率低下，準(zhǔn)確度不高，LabVIEW具有開放性、靈活性等特點，將其運用在機電設(shè)備的故障監(jiān)測和預(yù)警中，具有較高的精度、穩(wěn)定性和可靠性。本文將研究LabVIEW在設(shè)備監(jiān)測與故障預(yù)警中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；設(shè)備；故障；預(yù)警

中圖分類號：TH277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）01-0059-01

1 LabVIEW的基本原理

傳統(tǒng)的測控儀器智能化程度較低，而且技術(shù)周期較長，效率不高，在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)要求下逐漸的滯后。而計算機的虛擬化工具具有高效率，靈活性、開放性等優(yōu)點，LabVIEW軟件就貫徹了這些優(yōu)點，在測試精度、穩(wěn)定性和可靠性方面具有顯著的優(yōu)勢。

LabVIEW本身是一個功能完整的軟件開發(fā)環(huán)境，利用 LabVIEW 開發(fā)出的程序統(tǒng)稱為 VI，這是一種具有層次化和結(jié)構(gòu)化特征的程序。LabVIEW 具有三種操作模板，包括工具模板、控件模板、函數(shù)模板。本文以帶式運輸機的設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷為例分析LabVIEW的應(yīng)用。

2 基于LabVIEW故障監(jiān)測的總體設(shè)計

基于LabVIEW下的帶式運輸機的設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)所要實現(xiàn)的主要功能包括以下幾點；實時監(jiān)測帶式輸送機運行狀態(tài)，監(jiān)測動態(tài)張力、運行速度等指標(biāo)，通過指標(biāo)的參數(shù)設(shè)定來給出預(yù)警功能，顯示出輸送帶的張力和速度，保存數(shù)據(jù)分析和處理的結(jié)果。

2.1 硬件與軟件結(jié)構(gòu)

基于LabVIEW故障監(jiān)測的總體硬件如下：壓電加速度傳感器-->電荷放大器-->數(shù)據(jù)接口箱-->數(shù)據(jù)采集卡-->終端設(shè)備輸出。

整個系統(tǒng)包含了可編程的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)的高速采集、動態(tài)顯示和實時的狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析研判，輸出。傳感器是整個系統(tǒng)所需信號的源頭，采用朗斯LC0405壓電傳感器，電荷放大器是LC0602 型，采集卡型號NI USB-6259BNC，采用USB接口，擁有16個高速采集通道。

監(jiān)測帶式輸送機輸送帶的位置可以使輸送帶在正常的位置運轉(zhuǎn)，不會跑偏，溫度指標(biāo)的檢測是為了防止輸送帶溫度過高而起火，速度指標(biāo)的異?？梢苑从吵鲚斔蛶欠癜l(fā)生了打滑問題，張力指標(biāo)則是防止輸送帶張力過大而撕裂、斷裂等問題，通過對參數(shù)的設(shè)定，當(dāng)上述的監(jiān)測指標(biāo)發(fā)生了異常時，系統(tǒng)會自動的判斷并發(fā)出預(yù)警的信號，提示問題的所在位置，并給出維修的建議，見圖1。

2.2 數(shù)據(jù)模塊

數(shù)據(jù)模塊包括數(shù)據(jù)的采集、分析和處理三個步驟。數(shù)據(jù)的信號采集主要采集卡、硬件驅(qū)動程序、數(shù)據(jù)采集VI、以及采集函數(shù)構(gòu)成，這也是DAQ模塊的主要功能。DAQ設(shè)備由多路模擬開關(guān)、可編程放大器、數(shù)據(jù)緩沖與接口電路、邏輯控制單元構(gòu)成，實現(xiàn)模擬量輸入輸出，定時/計數(shù)等功能。

連續(xù)采集程序模型如下：

Al Config--> Al Start--> Al Read--> Data Process -->Al Clear

LabVIEW軟件中自己帶有數(shù)據(jù)存儲子VI，數(shù)據(jù)采集之后可以選擇寫入一個新創(chuàng)建的文件中，數(shù)據(jù)可以以動態(tài)的信號波形來顯示，在借助讀取模塊來對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行去均值預(yù)處理，并顯示了數(shù)據(jù)的有效值和波形指標(biāo)。

數(shù)據(jù)處理則包含帶通濾波、包絡(luò)檢波、低通濾波，時域信號經(jīng)過帶通濾波模塊之后進(jìn)入包絡(luò)檢波，經(jīng)過兩個模塊形成解調(diào)信號，最后經(jīng)歷低通濾波器，得到可進(jìn)行診斷的數(shù)據(jù)。

2.3 參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置主要作用是用戶成功進(jìn)入系統(tǒng)后，設(shè)定需要監(jiān)測的各個參數(shù)的臨界值，用來作為發(fā)生故障報警的根據(jù)，并且能夠?qū)?shù)全部置零，即實現(xiàn)初始化。參數(shù)的設(shè)置以設(shè)備的實際正常運行條件和狀態(tài)為準(zhǔn)，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的采集和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比，形成數(shù)據(jù)的研判分析，實現(xiàn)狀態(tài)的監(jiān)測。

2.4 可視化

不同參數(shù)值可以在前面板上以曲線的形式呈現(xiàn)出來，曲線中的坐標(biāo)系可以自行設(shè)定，因為不同的指標(biāo)幅值大小差距較大，因此為了更為清楚的展現(xiàn)指標(biāo)，為參數(shù)設(shè)置了不同的坐標(biāo)系，并且對不同的指標(biāo)的反映曲線提供了不同的顏色區(qū)分，觀察指標(biāo)也更加直觀和明顯。

3 結(jié)語

目前設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和故障預(yù)警不斷的智能化、自動化，通過計算機技術(shù)，監(jiān)測實時狀態(tài)，發(fā)出故障預(yù)警，并快速的定位故障，找到問題所在。LabVIEW 功能強大，并且和其他語言也能夠很好的結(jié)合，支持多種總線，具有較好的靈活性，相對傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)在準(zhǔn)確性、實時性、綜合性等方面更有優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1]宋輝，陸古兵，金傳喜.基于Labview的核動力蒸汽發(fā)生器故障診斷系統(tǒng)研究[J]四川兵工學(xué)報，2015（2）：80-83.

[2]賀凱，張海濤，劉躍.基于Labview平臺的礦用設(shè)備故障診斷和預(yù)知維護(hù)系統(tǒng)[J].煤礦機械，2015，36（1）：269-271.