基于CAN的燃?xì)廨啓C(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)

GTD一350燃?xì)廨啓C(jī)是國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)的一個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)、帶自由渦輪的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。它是設(shè)計(jì)用作Mi2型輕量級(jí)直升飛機(jī)的動(dòng)力裝置。為了在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步研究其作為聯(lián)合動(dòng)力裝置原動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)是GTD一350燃機(jī)安全、可靠運(yùn)行的重要保證。遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)是在故障診斷技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，由于工業(yè)過(guò)程對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制的急切需求而迅速發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用技術(shù)。它通過(guò)工業(yè)局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)把分布于各個(gè)局部現(xiàn)場(chǎng)、獨(dú)立完成特定功能的設(shè)備互聯(lián)起來(lái)，以達(dá)到協(xié)同工作、集中監(jiān)測(cè)的目的，最大限度地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和高效性來(lái)完成遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)測(cè)與故障診斷。

　　1 監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1 監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的組成

　　本文設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)捷、可靠的基于CAN總線的燃?xì)廨啓C(jī)分布式監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，可以方便地調(diào)用各種故障診斷方法，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。它主要由傳感器子系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)采集處理與監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)視子系統(tǒng)、分析診斷子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等部分組成。綜合了信號(hào)處理、人工智能、通信、DSP（Digital signal processing）、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等成熟的技術(shù)，將一個(gè)完整的在線監(jiān)測(cè)和診斷任務(wù)分解到不同層的計(jì)算機(jī)上，相互配合，共同實(shí)現(xiàn)分布式的監(jiān)測(cè)過(guò)程。

　　1.1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)視子系統(tǒng)

　　子系統(tǒng)在設(shè)備層，由多個(gè)以DSP為核心的嵌人式系統(tǒng)等智能采集處理單元組元。DSP具有高速數(shù)字信號(hào)處理能力，配合外圍的智能傳感器和濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等采集處理電路，采集到燃?xì)廨啓C(jī)的各種在線狀態(tài)信號(hào)，再經(jīng)過(guò)軟件濾波等預(yù)處理，可獲得需要的狀態(tài)原始數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)相關(guān)監(jiān)測(cè)算法對(duì)這些數(shù)據(jù)加以處理，最終通過(guò)設(shè)備層的總線將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測(cè)診斷層，而某個(gè)DSP監(jiān)測(cè)算法要從其他DSP子系統(tǒng)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，需要各采集處理子系統(tǒng)之間能相互通信。采用CAN總線將各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集與監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)連接起來(lái)，組成分布式的現(xiàn)場(chǎng)采集處理與監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。

　　1.1.2 傳感器及信號(hào)調(diào)理子系統(tǒng)

　　GTD350燃?xì)廨啓C(jī)信號(hào)調(diào)理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離、放大、濾波、轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，采用模塊化、總體式設(shè)計(jì)。由測(cè)速模塊，振動(dòng)信號(hào)濾波放大模塊，溫度信號(hào)放大模塊，壓力和流量信號(hào)直通模塊等模塊組成。各模塊實(shí)現(xiàn)專一的信號(hào)調(diào)理任務(wù)，根據(jù)測(cè)試信號(hào)的不同，可以自由組合，實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)理硬件的組態(tài)化。

　　1.1.3 現(xiàn)場(chǎng)采集處理與監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

　　現(xiàn)場(chǎng)采集處理與監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)由DSP、高速A/D數(shù)據(jù)采集卡和慢變信號(hào)A/D采集卡組成。轉(zhuǎn)速和振動(dòng)信號(hào)選用高速A/D同時(shí)對(duì)通道模擬信號(hào)進(jìn)行同步采樣；溫度、壓力、流量、用慢變信號(hào)AID采集卡采集。

　　現(xiàn)場(chǎng)采集監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、報(bào)警和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。采集的數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)在文件服務(wù)器，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，數(shù)據(jù)存人本地磁盤，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后由服務(wù)器調(diào)用。

　　1.1.4 分析診斷子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

　　在監(jiān)測(cè)診斷層，利用以太網(wǎng)將監(jiān)測(cè)主機(jī)、文件服務(wù)器、多個(gè)診斷控制計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)等設(shè)備連接起來(lái)。分析診斷系統(tǒng)包含豐富的分析診斷軟件，實(shí)現(xiàn)故障的精密診斷、自動(dòng)診斷和趨勢(shì)報(bào)表分析。監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)通信計(jì)算機(jī)接收設(shè)備層采集的原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，可調(diào)用監(jiān)測(cè)界面模塊將其顯示出來(lái)，并進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警和常規(guī)的數(shù)據(jù)分析。