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基于虚拟仪器的双转盘破碎机监测系统设计
发布时间：2013-10-16 11:18 来源：未知
双转盘破碎机是一种新型的高效、低能耗破碎设备。在工作过程中，内、外转盘与物料不断地进行强烈冲击，系统转速较高且内转盘直径尺寸较大，在运转过程中受离心力及打击力的影响容易发生弯曲变形。因此在运转过程中，应对破碎机进行状态监测，经常注意设备的振动情况，发现问题及时解决，以免影响生产，造成经济损失。
1、便携式监测系统
在线式系统主要适用于对某一台或几台关键设备的部分关键参数进行连续的状态监测与故障诊断，具有系统构成复杂，费用昂贵，使用限制多等缺陷；便携式监测系统可以进行定时或不定时的巡检，不仅对量大面广的中小型机器来说具有极大的优势，即使是大型机组，也可方便地获得大量影响其性能发挥的参数，保障系统安全有效地工作。
针对破碎机实际使用情况，开发基于虚拟仪器技术的便携式破碎机监测系统。该系统具有一般的数据采集、分析功能，便于及早发现机组运行异常并进行报警；同时，系统又能不断地积累设备的运行数据，为设备管理和维修提供科学依据和原始材料。
从目前已有的便携式数据采集分析与诊断系统来看，大多采用传统编程语言来进行开发，如DOS系统下的汇编语言、C、BASIC，WINDOWS系统环境下的vc++、VB等。要熟练掌握并使用这些编程语言需要有丰富的编程经验，这使得开发这样的便携式数据采集分析与诊断系统需要比较长的时间。如果采用图形化编程方法，则不需要开发人员有太多的编程经验，并且可以大大缩短软件系统开发周期。美国国家仪器公司的bbVIEW虚拟仪器是目前较有代表性的图形化开发平台，具有简单易学、编程效率高、通用性好等优点。
2、虚拟仪器技术
2.1虚拟仪器的概念及其特点
虚拟仪器是计算机技术在仪器仪表领域的应用所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类，它是计算机硬件资源、仪器测／控硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的软件之间的有效结合。与传统仪器相比，虚拟仪器的特点在于：
(1)可以根据不同的要求，量身定做各种测量、测试仪器，以提高工作效率；
(2)可以自行开发软件来升级各种测量、测试仪器，以适应不断发展的需求；
(3)强调“软件就是仪器”的新概念，软件在仪器中充当了以往由硬件实现的角色，升级周期短，维护和开发的费用大大降低。
2.2虚拟仪器系统的构成
虚拟仪器的硬件一般分为基础硬件平台和外围硬件设备�；∮布教壳翱梢匝≡窀骼嘈偷募扑慊�；而外围硬件设备则主要包括各种计算机内置插卡和外置测试设备。
虚拟仪器的软件结构主要包括两个层次：用户应用程序和设备驱动程序。其中，用户应用程序是用户为实现特定目的而编写的的程；设备驱动程序是联系用户应用程序与底层硬件设备的基础。
3、破碎机监测系统的开发
3.1系统硬件的构成
系统硬件结构如图l所示。
3.1.1测振传感器
振动测量，要求选用对故障反应最敏感的的诊断参数来进行测量，这种参数被称为“敏感因子”。该破碎机属中频振动；此外，对大多数机器来说，最佳诊断参数是速度，因为它是反映振动强度的理想参数，国际上许多振动判断标准也都是采用速度有效值(Vnns)作为判别参数。鉴于以上分析，本系统采用磁电式速度传感器为测振传感器。
传感器测点选择的正确与否，关系到能否获得所需的真实完整的状态信息。测点一般应满足对振动反应敏感、信息丰富、适于安置传感器、符合安全操作等要求。因此，根据该破碎机实际情况，本系统取内转盘轴承、外传盘轴承、地脚以及机体外壳作为主要测点。
3.1.2其它硬件配置
信号调理电路对被测信号进行放大、滤波、隔离等处理，调理后的信号经数据采集卡进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号。数据采集由美国国家仪器(NI)公司的PCI总线数据采集卡完成。PCI总线传输速度快，数据的转换率高，是目前计算机系统中进行数据采集的主要方式笔记本计算机要求Pentium处理器166M HZ以上，256MB RAM以上，硬盘有足够的软件安装空间和数据存储空间。
3.2系统软件构成
3.2.1软件开发平台
本设计采用的是美国M公司的LabVIEW平台。它通过建立和连接图标来构成虚拟仪器程序，而无需象传统的文本编辑形式那编写源代码来实现。LabVIEW程序包括前面板和流程图两部分。前面板是LabVIEW程序的图形用户接口，此接口集成了用户输入，并显示程序的输出。前面板包括旋钮、按钮、图形和其他的控制与显示对象。每一前面板都有一框图程序与之对应。
3.2.2软件组成
本系统软件�？槿缤�2所示。各�？楣δ苋缦拢�
(1)操作类型选择。
操作类型选择用来确定操作类型。如果是进行实时数据采集，则需要进行设备和通道的初始化设置�？梢匝≡裆栉现档纳璞负藕屯ǖ篮�，也可以根据需要设置新的设备号和通道号；如果进行图形回放，则从历史文件库里选择即可。
(2)数据采集。
数据采集部分在整个程序中有很重要的地位。数据采集部分的参数设置正确与否，直接影响到后面的分析、处理、显示等功能能否实现。这部分的参数设置主要包括：设备与通道设置、采样频率设置等。
(3)频谱分析。
频谱分析�？榭梢越新瞬ù翱诘难≡�，可以选择汉宁窗、海明窗等窗口中的一种，也可选择不进行窗口滤波操作；谱分析功能包括幅值谱分析、功率谱分析、互谱分析等。
(4)波形显示。
波形显示类型可选频谱曲线线显示或时域信号显示。此外，波形显示时还有标尺，可以用它方便地读出任意点的坐标值。
(5)数据存储。
采集进来的信号可存于ACCESS等桌面数据库，供以后分析研究，也可以通过外接打印机直接打印出来。
3.3系统程序
本系统LabVIEW程序的前面板如图3所示。
4、结语
基于虚拟仪器技术的双转盘冲击破碎机监测系统的设计与实现，充分运用了计算机的强大功能，不仅实现了一般的频谱分析仪所具有的功能，而且增强了分析处理能力。
虚拟仪器除了可以进行现场试验外，还可以进行远程联网试验。随着计算机软、硬件的快速发展，虚拟仪器技术将广泛应用于机械工程测量领域，大大降低固定资产的投入，提高测试质量。
