柴油机运行数据采集处理系统

1、柴油机运行数据采集处理系统:Accordingtomonitoringofdieselengine,utilizingDAQhardwareofNIUSB-6009andsoftwareofLabVIEW,adataacquisitionsystemisdesignedbyvirtualinstrumentstechnology,thestructureandfunctionsofthesystemareintroduced.Itisprovedthatthissystemisfeasibleandhasbetterperformanceondatadisplay,preservationan

2、dreadingthroughsomeexperiments.Otherwise,ithasbetterexpansibilityandprevalentusability.0引言近年来,随着自动控制与计算机控制的快速发展,针对机舱自动化系统的研究正向着数字化、智能化、模块化的方向发展。1不管其采用何种监控系统、监控手段和监控方法,对监控对象的运行数据进行采集和处理是整个监控系统的基础与前提,而数据采集量,数据采集及时性与精度直接影响监控系统对设备监控的正确性与精确性。虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程技术,代表了测量仪器与自动测试系统的未来发展方向。采

3、用虚拟仪器技术构建的数据采集系统,不仅可以对系统进行灵活的设计,而且系统由计算机控制,使数据采集的质量和效率大为提高,同时,随着电路集成度的提高,数据采集系统的体积越来越小,可靠性越来越高,扩大了数据采集系统的适应范围,便于实现动态测量,能满足精确控制的要求。21 系统的组成柴油机运行的监控参数主要有转速,滑油压力和温度,冷却水温度和排烟温度。因此测量的信号有420mA»流电流信号,05V、010V直流电压信号和正弦信号。3这就要求所选择的数据采集卡具有同时采集以上三种信号的能力,软件系统能同时调理分析的能力。1.1 系统硬件选择针对系统要求,采用NI公司的NIUSB-6009DA怀

4、为数据采集硬件。该数据采集卡由多路选择开关MUX程控放大器PGA模数车换器ADC输入暂存器AIFIFO共四个单元组成。2该采集卡有8个模拟输入通道AI0AI7,差分模式下为4个输入通道,AI0+AI0-、AI1+AI1-、AI2+AI2-、AI3+AI3-。在差分模式下可输入负值的信号。1.2 系统软件选择为了与硬件设备相兼容,软件选择NI公司的LabVIEWLabVIEW不仅提供了一个非常直观的编程环境,还是一种用于测量和自动化的特定应用程序开发环境;其用于测量和自动化应用程序的能力与通用编程的能力相互增强和拓展,成为测试测量和控制行业的标准软件平台。42 信号采集及滤波设计2.1 信号采集

5、柴油机运行时,传感器测量的信号分为两种:直流信号和交流信号。而直流信号又包括420mA的电流信号和05V、010V的电压信号,因数据采集卡采集的是电压信号,故采集直流电流信号之前要将电流信号转换成电压信号。因为NIUSB-6009DAQt#的采集量程为010V,系统采用较为经济和实用的调理电路,即将每路得电流信号串连一个精度为±0.1%的500Q的电阻，将420mA勺电流信号转化为210V的电压信号,输入连接图如图1所示。交流信号只有柴油机的转速测量信号,需要测量其频率,因为交流信号有正负之分,需采用差分接线模式,使得数据采集卡的采集量程为±10V,满足测量要求其信号线连接

6、采集卡的AI3+和AI3-两个接线口。2.2 信号滤波设计信号采集滤波程序如图2所示,交流信号因为要测量其频率,滤波系统采用二阶带通的Butterworth滤波系统,带通范围由转速信号的最低频率和最高频率确定,并通过单频测量程序来获取正弦信号的频率信息。直流信号的滤波主要是排除高频的噪声信号的干扰,因此采用二阶低通的Butterworth滤波系统，截止频率定为30Hz,取其均方根值作为测量值。3 数据显示与保存读取3.1 数据即时显示图3为数据即时显示的程序框图与前面板显示图。这个程序每隔一秒从输入信号中提取测量数据进行显示,公式节点的作用是根据传感器输出值与柴油机运行数据的关系将测量值转换为

7、柴油机的运行数据,并将数据测量值与报警参数值进行比较,若出现报警情况时输出报警信号,报警指示灯亮。3.2 数据定时储存图4为数据定时储存系统程序框图。这个程序分为定时器模块和数据储存模块,定时器模块每到用户设定的时间间隔（分钟）就输出一个TRUE1,用来触发数据储存模块。5由于信号的更新间隔为1秒钟,为了避免运行数据的重复记录,增加一个秒触发,与定时器一起作用,使得在记录时间（分钟）的第0秒触发数据储存模块,进行数据储存。数据储存模块除了储存以外还有同步显示功能,通过创建表格使每次的输入数据在表格中依次显示,便于实时观察分析。1.3 报警数据自动储存图5为报警数据自动储存系统程序框图。这个程序

8、分为报警触发、定时扫描和数据储存三个模块:报警触发模块的功能是当其中一个或多个信号值出现报警时,在输出一个TURE®的同时输出该报警数据值，而未报警的信号则输出“0”值；定时扫描模块控制报警触发模块输出TURE直的时机,本程序中对于转速和滑油压力信号,每十秒允许报警触发模块输出TURE1,对于滑油温度等其他信号，每分钟允许报警触发模块输出TURE1；在按下报警数据储存键后，数据储存模块可以连续的对报警数据进行储存。1.4 数据读取图6为数据读取程序框图。用来读取柴油机的历史运行数据记录文件,文件读取后首先通过表格控件进行显示。另外可以对文件中的任意两个运行数据用波形图同时进行显示,可以直观的观察运行数据的变化曲线,分析其相互之间的关系。4 结论本系统针对某型柴油机进行了数据采集处理试验,图7为整个数据采集处理系统的前面板设计,上面的数据为试验采集数据表格中为同步显示记录数据,波形图中的曲线为柴油机运行的数据变化曲线图。通过试验证明了该系统的可行性,而且具有比传统系统更灵活和实用的操作手段,为柴油机监控系统的整个程序