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液壓系統(tǒng)以其快速響應(yīng)、大功率、高性能及易于遠程操作與控制等特點被作為一種主要動力裝置廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中。其規(guī)模與復(fù)雜性日益提高，元件及系統(tǒng)的故障與失效原因也變得更加復(fù)雜，因此迫切需要提高系統(tǒng)運行可靠性與安全性的有效方法與措施。

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)可以有效地提高設(shè)備運行的可靠性與安全性，它將傳統(tǒng)意義上的設(shè)備定期維護提升為按需維護與預(yù)測維護。通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)并綜合運用各種故障診斷新技術(shù)與新方法，對液壓元件及系統(tǒng)的運行狀態(tài)及故障進行實時在線監(jiān)測及診斷將是提高液壓系統(tǒng)運行可靠性與安全性的一種有效手段。

14.2.1  液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測目的與內(nèi)容

對液壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)測的主要目的應(yīng)該是：

實時地、真實地反映系統(tǒng)的運行狀態(tài),保證系統(tǒng)正常工作,防止意外事故發(fā)生；

對系統(tǒng)中主要元件如電機、液壓泵、換向閥、壓力閥、伺服元件及過濾裝置等的工作狀態(tài)進行監(jiān)測，對潛在故障進行預(yù)報，防止元件突然失效導致系統(tǒng)出現(xiàn)故障；

預(yù)測系統(tǒng)狀態(tài)變化趨勢,對未來的運行趨勢進行預(yù)報，對將要發(fā)生的故障進行報警并且給出故障處理方法及措施。

為達到以上目的，對液壓系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)測時，監(jiān)測系統(tǒng)的主要監(jiān)測對象與內(nèi)容一般是液壓系統(tǒng)的主要工作參數(shù)，具體來說有如下幾方面內(nèi)容：

1) 壓力。系統(tǒng)壓力綜合反映了系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)元件的工作狀態(tài)，通過對液壓泵進出油口、重要管道內(nèi)及執(zhí)行機構(gòu)進出油口的壓力(或壓力差)的監(jiān)測，可以對系統(tǒng)失壓、壓力不可調(diào)、壓力波動與不穩(wěn)等與壓力相關(guān)的故障進行監(jiān)視;

2) 流量。系統(tǒng)內(nèi)流量的變化可以反映系統(tǒng)容積效率的變化,而容積效率的變化又反映了系統(tǒng)內(nèi)元件的磨損與泄漏情況?？梢酝ㄟ^監(jiān)測重要元件流量變化狀況達到對系統(tǒng)及元件的容積效率及元件磨損狀況的監(jiān)視目的;

3) 溫度。設(shè)計合理的液壓系統(tǒng)其工作溫度變化范圍是有限制的,系統(tǒng)溫度的異常升高往往意味著系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)故障。通過監(jiān)測系統(tǒng)溫度變化可以實現(xiàn)對與溫度變化有密切聯(lián)系的故障的監(jiān)視,如系統(tǒng)內(nèi)泄漏增加、環(huán)境溫度過高、冷卻器故障或效率降低、執(zhí)行機構(gòu)運動速度降低或出現(xiàn)爬行導致溢流量增加等;

4) 泄漏量。泄漏量的大小直接反映了元件的磨損情況及密封性能的好壞，一般說來對于液壓泵和液壓馬達的泄漏量的監(jiān)測比較容易實現(xiàn)，對于其他元件泄漏量的監(jiān)測則不太容易實現(xiàn)。除了通過監(jiān)測以上工作參數(shù)達到對系統(tǒng)工作狀態(tài)進行監(jiān)視的目的外，還可以監(jiān)測系統(tǒng)的振動、噪聲、油液污染程度、伺服元件的工作電流與顫振信號、電磁閥的通電狀況等，實現(xiàn)對系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)視。具體選用哪些參數(shù)作為監(jiān)測量要根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用場合、信號采集的難易程度和資金多少等合理確定，在可能的情況下應(yīng)該盡可能多的選取被監(jiān)測量，以便更全面地了解系統(tǒng)工作情況，綜合分析系統(tǒng)運行趨勢并為故障診斷與定位提供充分依據(jù)。

12.2.2  狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模型

（1）監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原則

在設(shè)計針對液壓系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)時需要充分考慮以下因素：

1)所采用的技術(shù)的先進性；

2)系統(tǒng)實現(xiàn)的可能性與難易程度；

3)是否需要實現(xiàn)實時、在線監(jiān)測及遠程監(jiān)測；

4)與相關(guān)系統(tǒng)(如機械、電氣等監(jiān)測控制系統(tǒng))的兼容性與統(tǒng)一性；

5)是否需要與控制系統(tǒng)統(tǒng)一成一個監(jiān)控系統(tǒng)等；

6)監(jiān)測系統(tǒng)自身的可靠性與維護難易程度。

從當前及今后的技術(shù)發(fā)展趨勢看，監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該優(yōu)先采用基于網(wǎng)絡(luò)的實時、在線監(jiān)測與診斷技術(shù)模式。

（2）基于網(wǎng)絡(luò)與ＰＬＣ的監(jiān)控系統(tǒng)模型

圖14-1基于網(wǎng)絡(luò)與PLC的液壓監(jiān)控系統(tǒng)模型

圖14-1所示為一種基于網(wǎng)絡(luò)與PLC的液壓監(jiān)控系統(tǒng)模型。該模型是一種分級的層次化結(jié)構(gòu)形式，從下到上依次為設(shè)備層、車間級監(jiān)控層、廠級監(jiān)視診斷層與遠程監(jiān)視診斷中心層等。

系統(tǒng)操作人員通過HMI(人機交互界面)發(fā)出的操作指令經(jīng)由車間以太網(wǎng)送到PLC主站,再經(jīng)過現(xiàn)場PLC分站的ＡＯ、ＤＯ模塊與設(shè)備總線對液壓系統(tǒng)中相關(guān)元件進行調(diào)節(jié)與控制；同時液壓系統(tǒng)運行過程中的狀態(tài)參數(shù)經(jīng)過設(shè)備總線與現(xiàn)場PLC分站的ＡＩ、ＤＩ模塊送到PLC主站，再經(jīng)過車間以太網(wǎng)送到監(jiān)視站。工程技術(shù)人員可以通過工程師站對系統(tǒng)運行環(huán)境、參數(shù)進行設(shè)定、修改和維護。設(shè)在車間級的ＷＷＷ服務(wù)器還可以將液壓系統(tǒng)運行的狀態(tài)參數(shù)經(jīng)過廠局域網(wǎng)送到廠信息中心，供廠級監(jiān)視診斷中心和遠程監(jiān)視診斷中心使用。

此模型具有以下幾個主要特點：

將監(jiān)測、診斷與控制功能統(tǒng)一到一個系統(tǒng)中實現(xiàn)；

系統(tǒng)構(gòu)成上實現(xiàn)了分布式、模塊化與層次化,既易于實現(xiàn)又便于維護，同時為今后系統(tǒng)升級提供了方便；

從網(wǎng)絡(luò)觀點看整個系統(tǒng)實際上構(gòu)成一個監(jiān)控診斷局域網(wǎng)，為最終實現(xiàn)實時、在線及遠程監(jiān)控奠定了基礎(chǔ)。

（3）應(yīng)用

基于以上模型的某廠的一臺大型混合機液壓系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)。該液壓系統(tǒng)主要完成混合鍋的上升、下降及鍋在工作位置的保壓(保壓時間要求超過4ｈ)。

監(jiān)控系統(tǒng)主要由PLC、上位監(jiān)視主機、工程師站、操作員HMI和音視頻系統(tǒng)等組成，具有自動和手動調(diào)試兩種工作方式。

該監(jiān)控系統(tǒng)可以通過PLC按工況要求對系統(tǒng)與執(zhí)行機構(gòu)進行控制與調(diào)節(jié),同時對液壓系統(tǒng)中泵的出口壓力、液壓缸工作壓力、蓄能器壓力、過濾器進出口壓差、油箱內(nèi)液位、油液溫度及電磁閥的電磁鐵通電狀況進行監(jiān)測。

監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計時考慮了多種安全聯(lián)鎖保護和故障報警、解除與自動恢復(fù)措施，能最大限度地提高系統(tǒng)運行的可靠性與安全性。

另外系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)被監(jiān)測對象歷史運行曲線顯示、趨勢預(yù)報、故障分析與定位、報表打印與數(shù)據(jù)遠程上傳等功能。

系統(tǒng)工作參數(shù)的實時在線綜合監(jiān)測與控制，對于保障系統(tǒng)正常工作,提高系統(tǒng)運行的可靠性與安全性，讓操作者及時了解系統(tǒng)的工作狀況，以及對液壓系統(tǒng)故障的早期預(yù)防和診斷等均有重要意義。

第7節(jié)  建筑機械液壓故障診斷與在線監(jiān)測

建筑機械工作環(huán)境差、使用頻率高，加之其液壓系統(tǒng)復(fù)雜，由于油液而產(chǎn)生故障的頻率相當高，憑經(jīng)驗診斷主觀因素較大，已經(jīng)不能適應(yīng)當前科技日益發(fā)展和工程實際的需要。因此采用事前的計算機故障診斷預(yù)報技術(shù)和計算機輔助故障分析技術(shù)是目前的主要趨勢。

14.7.1 建筑機械液壓系統(tǒng)在線監(jiān)控與故障預(yù)報單片機系統(tǒng)

在建筑工程的施工中，施工進度成為建筑施工管理的首要因素，如果建筑機械頻頻發(fā)生故障，將嚴重影響整個的施工進度，從而影響了工程的建設(shè)。因此要求建筑機械在設(shè)備的運行過程中能自動地根據(jù)運行狀況提供可靠性方面的資料，比較準確地發(fā)出故障預(yù)報信號，以便在施工的間隙期或者立即停機進行維修，減小設(shè)備的損耗，因此采用一種自動的故障預(yù)報系統(tǒng)具有重要的意義。

圖14-13 單片機在線監(jiān)控與故障預(yù)報系統(tǒng)

單片機是一種具有計算機基本功能的工業(yè)控制器件，由于其體積小、成本低在工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，此處采用的單片機是MCS-51單片機。由于建筑設(shè)備的故障主要是由液壓系統(tǒng)的故障引起的所以將液壓系統(tǒng)的主要特征參數(shù)進行監(jiān)控，從而判斷該設(shè)備的工作狀況，這些主要特征參數(shù)包括液壓系統(tǒng)的壓力、流量和油液的污染度。圖14-13是單片機在線監(jiān)控與故障預(yù)報系統(tǒng)的示意圖，表征液壓系統(tǒng)主要工況的壓力、流量和污染度的信息分別被壓力傳感器、流量傳感器和污染傳感器采集后，得到比較微弱的模擬電信號，這些信號不足以驅(qū)動單片機，故必須進行信號放大、整流、篩選等必需的信號處理，但這樣的信號仍是模擬信號，是單片機系統(tǒng)不能處理的，所以必須再經(jīng)過A/D模/數(shù)的轉(zhuǎn)換，導入MCS51單片機，該單片機芯片8031中存儲有壓力、流量和污染度的指標參數(shù)，經(jīng)過預(yù)先編制的程序，單片機將采集到的信號與存儲在其中的指標參數(shù)進行比較分析和判斷，確定系統(tǒng)是否即將發(fā)生故障，還要經(jīng)歷多長時間發(fā)生故障，如果是，則在顯示屏上顯示各項參數(shù)并發(fā)出相應(yīng)的警報，提醒設(shè)備的操作者采取相應(yīng)的措施。

14.7.2 建筑機械液壓故障計算機輔助故障診斷分析

對于復(fù)雜的建筑機械來說，故障樹是一種較為理想的分析診斷方法。采用故障樹技術(shù)，可以對復(fù)雜的建筑機械發(fā)生的故障進行快速而準確的診斷與分析。

建筑機械液壓系統(tǒng)較為復(fù)雜，故障產(chǎn)生的原因較多，故障樹樹形復(fù)雜，用傳統(tǒng)的方法來繪制故障樹較為棘手并容易出錯，并且不利于計算機的進一步處理，所以要將故障樹的繪制工作改由計算機用專門編制的軟件來完成，這樣既減輕了繪樹的工作量，同時也便于計算機故障診斷的處理。圖14-14是計算機繪故障樹的結(jié)構(gòu)框圖，程序初始化后，按照程序界面的要求輸入故障樹的一些參數(shù)，用Visual C++語言編寫界面和應(yīng)用程序，采用對話框的形式詢問用戶共有幾個邏輯門，每個邏輯門的種類及輸入事件數(shù)，確定其代號，完成故障樹參數(shù)的輸入，該軟件具有良好的人機對話功能。然后利用AutoCAD軟件平臺來繪制故障樹并保存，根據(jù)需要進行打印，并可以以后續(xù)處理程序要求的格式輸入診斷程序中進行計算機的故障診斷。

圖14-14  計算機繪故障樹的結(jié)構(gòu)框圖

第8節(jié)  采煤機液壓系統(tǒng)工況監(jiān)測

當前我國煤炭開采所使用的主要是液壓牽引采煤機。液壓牽引采煤機突出的矛盾是可靠性較差，故障率高。因此導致工作面開機率低，綜采工作面的開機率僅為27%一35%。采用微機監(jiān)控技術(shù)對采煤機運行工況進行監(jiān)測可大大縮短排除故障的時間，提高開機率。國外早在20世紀80年代生產(chǎn)的液壓牽引采煤機就具有工況監(jiān)測系統(tǒng)。例如，德國艾克霍夫公司的EDW一450/1100L采煤機、英國安德森公司的AS600采煤機和美國JOY公司的3LS采煤機等。我國對液壓牽引采煤機的工況監(jiān)測研究起步較晚。由于我國采煤機生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的采煤機不帶工況監(jiān)測系統(tǒng)。所以，要使采煤機具備工況監(jiān)測系統(tǒng)必須對采煤機進行一些改造。

14.8.1主要監(jiān)測部位及被監(jiān)測參數(shù)

采煤機主要由截割部、牽引部和輔助系統(tǒng)組成。采煤機需要監(jiān)測的主要參數(shù)如下。

1）截割部主電機溫度。截割部主電機提供截割動力，該電機功率大、空間小，在實際工作中容易發(fā)生故障，所以應(yīng)是重點監(jiān)測對象。根據(jù)現(xiàn)場大量事故資料統(tǒng)計，截割電機最常發(fā)生的故障是電機軸承燒壞。

2）截割部主電機電流。在滿負荷情況，主電機的電流與截割部電機的功率成正比，因此，電機電流可反映電機負荷狀況，是一重點的被監(jiān)測參數(shù)。

3）牽引部流量、壓力和油溫。采煤機牽引部是采煤機中最復(fù)雜的系統(tǒng)，牽引部液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，空間小，壓力高，污染嚴重，因此采煤機牽引部故降率最高，對采煤機正常運轉(zhuǎn)影響最大。采煤機牽引部中最常見的液壓參數(shù)為液壓泵(馬達)的流量、壓力以及油液溫度。

4）采煤機牽引部油液清潔度。采煤機牽引部采用的液壓系統(tǒng)，由于長期處在惡劣環(huán)境，所以污染嚴重。及時監(jiān)測液壓油的清潔情況，對保證采煤機正常運轉(zhuǎn)意義十分重大，因此油液清潔度是采煤機重要的監(jiān)測參數(shù)。

5）采煤機位置和速度采煤機在工作面的位置可反映采煤機工作運動情況，因此需要監(jiān)測采煤機的所處位置和運行速度，這些參數(shù)為生產(chǎn)調(diào)度提供依據(jù)。

14.8.2工況監(jiān)測系統(tǒng)方案

（1）傳感器+KJ礦井監(jiān)控系統(tǒng)(方案一)

這種方案的思路是各種物理量由傳感器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號，這些電信號向地面的傳輸采用現(xiàn)成的KJ礦井監(jiān)控系統(tǒng)。該方案可用圖l4-15表示。在圖14-15中，整個監(jiān)測系統(tǒng)由下三部分組成：

圖14-15  傳感器+KJ礦井監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的監(jiān)側(cè)系統(tǒng)

1)傳感器主要將采煤機上被監(jiān)測的各種物理量轉(zhuǎn)換成電信號。為提高系統(tǒng)抗干擾能力，所有傳感器的輸出按頻率標準轉(zhuǎn)換成200~1000Hz方波信號。系統(tǒng)中的截割部電機電流、電機軸承溫度、采煤機位置、速度和油液污染度傳感器為獨立式。牽引部油液壓力、流量和油液溫度傳感器集成在一起構(gòu)成多功能液壓參數(shù)傳感器;

2)信號采集與傳輸系統(tǒng)采用的是現(xiàn)成的KJ系列煤礦環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)傳感器的數(shù)量和傳感器分布位置，該系統(tǒng)設(shè)置了兩個數(shù)據(jù)采集分站。

3)信號處理部分主要由主計算機、顯示器和打印機組成。主要功能是接收、處理傳感器的數(shù)據(jù)，并可存貯工作狀況，計算機根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)狀況，利用故障診斷系統(tǒng)進行故障分析和預(yù)測。同時還可將信號發(fā)送到地面模擬盤，對采煤機位置和運行速度進行實時顯示，以便進行調(diào)度指揮。

這一方案實施起來比較容易。

（2）傳感器+機載單片機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)+遠距離傳輸系統(tǒng)(方案二)

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖14-16所示。這種方案的思路為:各種被監(jiān)測物理量轉(zhuǎn)換成電信號。電信號的形式可為模擬信號或頻率信號，主要從抗干擾角度考慮電信號的形式。這些電信號傳輸?shù)綑C載單片機系統(tǒng)，機載單片機系統(tǒng)可對這些信號進行存貯和顯示，并能根據(jù)故障判斷準則診斷故障狀況，供采煤機司機人員快速處理故障用。同時機載單片機系統(tǒng)可留有通訊接口，該通訊接口可將機載單片機的信息傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度室主計算機，信號經(jīng)主計算機處理分析后，供指揮調(diào)度使用。

 圖14-16 傳感.+機載單片機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)+遠距離傳輸系統(tǒng)構(gòu)成的監(jiān)側(cè)系統(tǒng)

此方案的機載單片機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可實時顯示采煤機運行工況，采煤機出現(xiàn)故障時，及時顯示故障部位，所以非常有利于采煤機現(xiàn)場人員掌握采煤機運行工況和處理各種故障。另外，因機載系統(tǒng)具備人機對話功能，采煤機司機還可以通過鍵盤設(shè)定參數(shù)對采煤機進行控制。因此方案二在結(jié)構(gòu)上是非常合理的一種方案。由于要設(shè)計機載單片機系統(tǒng)，特別是滿足礦井防爆要求，所以工作量大一些，做起來相對困難一些，但如果有較強的單片機開發(fā)經(jīng)驗和開發(fā)能力，也能較快的完成此項工作。

第9節(jié)  液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測測試器及其應(yīng)用

14.9.1  監(jiān)測器的結(jié)構(gòu)與原理

監(jiān)測器的結(jié)構(gòu)如圖14-17所示。測試器可連接在液壓系統(tǒng)的相應(yīng)部位,檢測時進入系統(tǒng),正常工作時可退出以恢復(fù)正常工況。測試座1做成三通管接頭,類型與規(guī)格可與所連液壓系統(tǒng)的相應(yīng)位置相匹配。測試桿2垂直于管道中心線安裝,密封圈6防止泄漏,頂蓋7與座1用螺紋牢固聯(lián)接。測試時,調(diào)節(jié)螺桿9順時針旋轉(zhuǎn),測試桿5進入測試位置(圖示位置)。磁性材料制成的葉輪3在管內(nèi)壓力油的作用下旋轉(zhuǎn)(葉輪3由兩側(cè)板4支撐著)。葉輪3的上方裝有磁敏電阻5,用以接受磁力變化信號,并將該信號輸出給二次儀表。二次儀表制成臺式(在線監(jiān)測用)或便攜式(巡回檢修、檢測用,對于野外更是方便)。二次儀表測出葉輪2的轉(zhuǎn)速,進而推算出管內(nèi)的流速和流量。每個測試都經(jīng)過標定,以保證測試精度。一般流量計的測量精度在0.5～2%之間,本測試器控制在5%以內(nèi),對故障診斷來說已足夠了。如用兩個磁敏電阻前后排列并左右錯位,則可測出管內(nèi)液體流向。如需測壓力、溫度時,可將測試座1做成四通或五通,將壓力傳感器和溫度傳感器接上即可。

1.油泵2、5、6測試器3.溢流閥4.換向閥7、10.壓力表8.液壓缸9.溢流閥11.過濾器

  圖14-17測試器結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)系統(tǒng)的具體情況來決定液壓系統(tǒng)到底需要安裝幾個測試器。測試器的安裝如同普通管接頭一樣方便。測試器測得信號由金屬屏蔽線輸送,將輸出端集中在屏蔽線長5ｍ范圍內(nèi),檢測十分方便,檢測時工作,不檢測時可不工作。測試器內(nèi)部材質(zhì)是不銹鋼和銅,加之液壓油的潤滑,故使用壽命很長。

1.測試座2.測試桿3.葉輪4.磁敏電阻5.密封圈6.頂桿7.調(diào)節(jié)螺桿

圖14-18液壓系統(tǒng)圖

14.9.2 應(yīng)用實例

如圖14-18所示,系統(tǒng)裝有3個測試器，即可對系統(tǒng)故障部位進行診斷。故障分析過程圖如圖14-19所示。

在線測試器的應(yīng)用，對液壓系統(tǒng)的故障診斷而言能夠事半功倍,為查找分析故障原因提供了可靠的依據(jù)。此方法既實用又簡便,值得有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

第10節(jié)  軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)

    熱軋生產(chǎn)線現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，存在著如振動沖擊、高溫、強電磁場干擾，以及機械磨損、電氣老化等各種因素，這些因素隨時可能對機組造成危害，并引發(fā)機組故障。利用現(xiàn)代科技最新成果如計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能、故障診斷技術(shù)、信號處理等，建立具有針對性的工況監(jiān)測系統(tǒng)意義重大。在此簡要介紹某引進熱軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)。

14.1.1  系統(tǒng)的基本構(gòu)成

（1）系統(tǒng)概況

軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)屬軋機基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)(一級機)，其中與液壓在線監(jiān)測有關(guān)的單元如圖14-20所示。

系統(tǒng)由若干個西門子可編程控制器SIMADYND系統(tǒng)、工業(yè)型鍵盤、彩色顯示器、HP彩色打印機、COROS OS可視化人機接口等組成。系統(tǒng)的主要功能是軋機系統(tǒng)測量值和極限值的監(jiān)視、系統(tǒng)的總開關(guān)、故障信號的顯示與存檔等。

 圖14-20  軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)

（2）SIMADYN D系統(tǒng)

西門子公司于1994年更新的SIMADYN D系統(tǒng)，是一種可自由配置的、全數(shù)字控制的、具有高速功能的多處理器系統(tǒng)，它最適合于開環(huán)和閉環(huán)的控制與計算、現(xiàn)場監(jiān)視、通訊與協(xié)議等應(yīng)用場合，以及某些對相應(yīng)時間要求較高的場合。

SIMADYN D系統(tǒng)的處理器是MIPS公司的R3000型32位處理器，其脈沖頻率為25MHz。

SIMADYN D系統(tǒng)主要由CPU(處理器)、通訊模塊、編程器、輸入輸出模塊等組成。

該系統(tǒng)的主要特點如下：

所有控制環(huán)均有很高的精確度、重復(fù)精度、線性度和穩(wěn)定性，短的循環(huán)處理時間，操作系統(tǒng)允許中斷。

寬的調(diào)節(jié)范圍，可進行數(shù)字的、單值的和可精確重復(fù)的設(shè)置。

所監(jiān)控的重要技術(shù)參數(shù)能清楚地顯示在當?shù)孛姘?，能實現(xiàn)遠距離參數(shù)修正。

各個處理器模塊的7段數(shù)碼管顯示狀態(tài)、錯誤信息和自檢結(jié)果。

可實現(xiàn)當?shù)鼗蜻h距離操作、生產(chǎn)過程監(jiān)控．操作面板的狀態(tài)和報警信息按時間順序排列，能一數(shù)字顯示機器的實際測量值。

通過在線設(shè)備的標準串行接口，可廣泛利用系統(tǒng)的信息、程序、參數(shù)和其他功能。

廣泛的軟件與硬件的自測功能和與用戶友好的診斷幫助。

操作系統(tǒng)具有不易丟失的EPROM和EEPROM子模塊，用戶軟件和可編程參數(shù)。每個處理器的RAM帶后備電池。

具有數(shù)據(jù)和程序存儲器的異步多處理器功能，通過“郵件”實現(xiàn)總線傳輸?shù)母涌刂啤?/b>

所有模擬、數(shù)字和二進制信號都按要求在其接口模塊被整理、轉(zhuǎn)化、保護和分類，然后才進入控制器作進一步處理。

報警信息可通過串行端口(V24RS—232或TTY)與打印機直接連接。

具有標準組件軟件系列、多任務(wù)監(jiān)測程序、診斷程序和大約200個應(yīng)用軟件模塊，使用戶編程工作量大為減少。

此系統(tǒng)用于在線監(jiān)測能給用戶帶來以下便利：

測量值、狀態(tài)信息、報警信息及自動聯(lián)機打印能通過不同的途徑向監(jiān)控人員提供系統(tǒng)的有關(guān)信息。

能在線監(jiān)測系統(tǒng)所有的重要部位，易于修改和設(shè)定參數(shù)。

通過報警監(jiān)控、聯(lián)機故障保護處理，并借助于故障診斷與排除指南等資料，可將故障帶來的各類損失降至最低水平。

（3）COROR—B可視化人機接口系統(tǒng)

COROSLS—B是在線監(jiān)測系統(tǒng)可視化的人機接口軟件系統(tǒng)，其作用是將計算機的信息在顯示屏上直觀地顯示出來，并將監(jiān)控人員輸入的信息、設(shè)定值、指令等轉(zhuǎn)化為計算機能接受的數(shù)據(jù)．

COROS LS—B人機接口的軟件主要是：

MS—DOS V6.2操作系統(tǒng)．

Micrsoft Windows NT．

SURPERVISOR過程監(jiān)控軟件組，包括圖象可視化系統(tǒng)；用于歸檔和分析的信息系統(tǒng)；

為用戶提供專用報告的報告系統(tǒng)；帶輸出接口的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)Dbase VI；用于和SIMADYN D連接的通訊系統(tǒng)；使用點聯(lián)絡(luò)接口系統(tǒng)。

CONFIG構(gòu)形工具軟件組，包括GRAPHICS構(gòu)圖軟件；ALARMS信息構(gòu)建行；REPORTS報告構(gòu)建軟件；ARCED歸檔和背景構(gòu)建軟件；COMED過程連接和制表軟件；U—TILITIES支持軟件；LSBSCOPE診斷工具軟件；LSBSIM仿真程序等。

COROS LS—B的硬件主要部分是可視化部件VDV，它完成性能顯示、數(shù)據(jù)輸入、圖像設(shè)計和存儲、字符／數(shù)字／線條／曲線等的顯示。COROS LS—B也能承擔數(shù)據(jù)校驗的任務(wù)。

COROS OS—N57操作臺是COROS LS—B的硬件系統(tǒng)之一，它是基于辦公室PC的操作與監(jiān)測裝置，被用作軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)主要終端。該系統(tǒng)具有如下特點：

臺式PC計算機，在辦公室的環(huán)境下保護等級為IP20，裝有Intel Pentium處理器(速率200MHz)，當?shù)啬妇€(PCI)，基本存儲能力為16Mb，最大存儲能力為128Mb，2．1Gb硬盤，3.5”/1.44Mb軟盤，8速CD—ROM。標準鍵盤和鼠標。VGA成像系統(tǒng)(Cirrus GD 5446)帶2Mb影像存儲器．4個ISA長槽插孔；接口分別是LPTl、COMl和COM2．適用于辦公室和工業(yè)監(jiān)測。接口COMl帶有396R／AS511適配連線．MPI、SINECL2或SINHl通訊板。

COROS OP47操作面板COROS OP47操作面板也是COROS LS—B的硬件系統(tǒng)之一，它在珠鋼軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)中被廣泛用于當?shù)夭僮?、?shù)據(jù)設(shè)定與監(jiān)測．這種裝置的主要特點是：

19”框架式結(jié)構(gòu)面板，保護等級為IP 65。帶75MHz InteI Pentium處理器，存儲能力為16Mb(最大為128Mb)。850Mb硬盤，3.5”／1.44Mb軟盤，5個擴展槽，帶28個功能鍵的膜片式鍵盤，8個LS—B專用軟件盤，以及32個其他鍵。帶640x480圖案和256彩色標志的VGA成像系統(tǒng)，10”TFT彩色顯示器。鼠標接口COM2，打印機接口COMl或lPTl，一個軟驅(qū)。COMl接口帶3964R／AS5ll型適配連線，與SIMADYN D連接的MPI接口，SINCEL2或Hl通訊板。

（4）ET200遠程I／O裝置

軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)采用E1200遠程I／O裝置作數(shù)據(jù)采集器。

ET200的主要特點是它能通過PROFIBUS實現(xiàn)CPU與I／O口之間的快速遠距離數(shù)據(jù)通訊，同時它具有很強的抗電磁場干擾能力。

ET200由主單元和若干從屬單元組成，它們之間用PROFIBUS連接．E1200帶有COM—PROFIBUS參數(shù)化軟件，可用它進行系統(tǒng)的設(shè)定與配置。

PROFIBUS是一種母線系統(tǒng)，適用于小型網(wǎng)絡(luò)通訊。當數(shù)據(jù)量較少時，它是理想的高速和循環(huán)通訊裝置，傳送速度可達12M波特。如果采用銅線電纜，傳輸距離可達10km；如果采用光纖電纜，傳輸距離可延長到90km。

主單元可通過PROFIBUS與其它單元進行數(shù)據(jù)交換，軋機中的ET200主單元由S5—95CPU與DP接口組成。從屬單元只能與主單元進行數(shù)據(jù)交換。一個ET200系統(tǒng)可操縱124個從屬單元。從屬單元可以是各類傳感器，也可以是執(zhí)行元件。

COM PROFIBUS參數(shù)化軟件用作ET200的直接參數(shù)化和初始化操作。COM PROFIBUS在Windows的環(huán)境下運行。它能提供一個圖像化的用戶接口，包括主單元和從屬單元的直接初始化、通過PROFIBUS實行與主單元的直接數(shù)據(jù)通訊、根據(jù)I／O狀態(tài)啟動PROFIBUS、詳細的文件初始化等功能。COM PROFIBUS具有在線幫助功能，以幫助人們順利完成參數(shù)化工作。

（5）傳感器

軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)中包含大量的壓力、位置和溫度傳感器。

壓力傳感器主要采用HERION公司的FLUDTRONIK 32D型數(shù)字式壓力傳感器，它主要由一個壓力感應(yīng)器、一個集成電路測試單元和一個輸出單元組成。這種傳感器由LED顯示實際壓力，使用壓力范圍是0~70MPa，模擬量輸出為0~10V或4~20mA，精度為0.1MPa，線性度為滿量程的0.5％。它也可兼作壓力開關(guān)，使用壽命達1億次。這種壓力傳感器具有使用方便、測量范圍大、可靠性高的優(yōu)點。

MTS公司的TEMPOSONICS H電磁式位置傳感器被用于CVC缸的位置測試。它由傳感器頭、傳感器桿、磁鐵等組成。傳感器頭是一個裝有集成電路的堅硬殼體．傳感器桿用于保護其內(nèi)的感應(yīng)元件TEMPOSONICS磁至伸縮的波導管．磁鐵是運動的感應(yīng)件，測試長度取決于磁鐵的位置。這種傳感器能連接模擬或數(shù)字接口，測試長度為50—750mm，線性度小于0.05％，重復(fù)精度小于0.001％，并具有很高的可靠性。SONY公司的MD50—2N／—4N型位置傳感器用于AGC液壓缸的位置測試，其測試精度達1μm。

14.10.2  系統(tǒng)的主要功能及其應(yīng)用效果

（1）報警及防故障處理

報警及防故障處理的過程如下：

1)遠程I／O口ET200通過傳感器采集到現(xiàn)場信息后將其送入SIMADYN D的數(shù)據(jù)存儲單元。

2)SIMADYN D系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)設(shè)備與工藝人員的參數(shù)設(shè)定值對實際參數(shù)進行分析判斷，并將結(jié)果送COROS I—S—B系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲單元。

3)COROS LS—B將SIMADYN D系統(tǒng)傳送過來的報警信息作可視(聽)化的轉(zhuǎn)化，通過顯示器和打印機等實現(xiàn)文字提示，圖樣色彩提示(變紅)、發(fā)聲、自動打印報警功能等．

4)與此同時，SIMADYN D系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果對軋機系統(tǒng)進行防故障處理，即判明實際參數(shù)超出閾值時，SIMADYN D系統(tǒng)向ET200發(fā)出相應(yīng)的控制指令，借此保護軋機及液壓系統(tǒng)．例如，當判明油箱液面過低或油溫過高時，發(fā)出停止泵電機運行的指令，報警及防故障處理的過程如圖14-21所示。

投產(chǎn)以來的實踐證明，CSC系統(tǒng)的報警及防故障處理的功能可很大程度地滿足現(xiàn)場要求，主要是它能非常及時地將大量故障信息通知給操控人員，并能主動采取防止進一步故障的聯(lián)動措施，由此把故障損失降到了最低的程度。

 圖14-21  報警及防故障處理過程

（2）原始采樣數(shù)據(jù)保存（黑匣子功能）

原始采樣數(shù)據(jù)中有利用價值的部分(主要是故障信息和操作信息等)從SIMADYN D系統(tǒng)送入COROSLS—B系統(tǒng)的存儲單元后作為檔案被保存下來。系統(tǒng)所能存儲的最大信息量為1000條。存儲單元能對存入的信息流動刷新。對軋機及液壓系統(tǒng)進行故障分析時，可從中調(diào)出所需的信息。

（3）軋機液壓執(zhí)行機構(gòu)動態(tài)曲線的生成及打印

系統(tǒng)中裝有PDA軟件，它從SIMADYN D數(shù)據(jù)存儲單元中讀取液壓執(zhí)行機構(gòu)有關(guān)數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為圖形，可利用打印機將圖形打印出來。通過這些曲線圖，可直觀地察看執(zhí)行機構(gòu)的運動和動力特征，并能從曲線的變化中判斷出液壓系統(tǒng)的故障或故障苗頭。這一功能對系統(tǒng)動態(tài)特性分析非常有用。利用它可判斷液壓缸、伺服閥、反饋及控制元件的多種故障。

小結(jié)

軋機液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)采用高性能計算機、先進傳感器、以及LAN網(wǎng)等技術(shù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單清晰、使用方便、人機界面友好、診斷與監(jiān)測功能豐富。現(xiàn)場實踐也充分證明此系統(tǒng)能勝任各診斷與監(jiān)測任務(wù)且工作可靠，在生產(chǎn)工藝及設(shè)備維修中發(fā)揮重要作用。該系統(tǒng)屬分布式集散系統(tǒng)，具有分散數(shù)據(jù)采集、集中管理、統(tǒng)一調(diào)度的優(yōu)點，適合多對象的軋機液壓系統(tǒng)的在線監(jiān)測。該系統(tǒng)與軋鋼工藝控制系統(tǒng)共用部分硬件資源，以利簡化系統(tǒng)和降低造價，其方式方法亦有典型意義。