1、柴油機運行數據采集處理系統:Accordingtomonitoringofdieselengine,utilizingDAQhardwareofNIUSB-6009andsoftwareofLabVIEW,adataacquisitionsystemisdesignedbyvirtualinstrumentstechnology,thestructureandfunctionsofthesystemareintroduced.Itisprovedthatthissystemisfeasibleandhasbetterperformanceondatadisplay,preservationan

2、dreadingthroughsomeexperiments.Otherwise,ithasbetterexpansibilityandprevalentusability.0引言近年來,隨著自動控制與計算機控制的快速發展,針對機艙自動化系統的研究正向著數字化、智能化、模塊化的方向發展。1不管其采用何種監控系統、監控手段和監控方法,對監控對象的運行數據進行采集和處理是整個監控系統的基礎與前提,而數據采集量,數據采集及時性與精度直接影響監控系統對設備監控的正確性與精確性。虛擬儀器技術綜合運用了計算機技術、數字信號處理技術、標準總線技術和軟件工程技術,代表了測量儀器與自動測試系統的未來發展方向。采

3、用虛擬儀器技術構建的數據采集系統,不僅可以對系統進行靈活的設計,而且系統由計算機控制,使數據采集的質量和效率大為提高,同時,隨著電路集成度的提高,數據采集系統的體積越來越小,可靠性越來越高,擴大了數據采集系統的適應范圍,便于實現動態測量,能滿足精確控制的要求。21 系統的組成柴油機運行的監控參數主要有轉速,滑油壓力和溫度,冷卻水溫度和排煙溫度。因此測量的信號有420mA»流電流信號,05V、010V直流電壓信號和正弦信號。3這就要求所選擇的數據采集卡具有同時采集以上三種信號的能力,軟件系統能同時調理分析的能力。1.1 系統硬件選擇針對系統要求,采用NI公司的NIUSB-6009DA懷

4、為數據采集硬件。該數據采集卡由多路選擇開關MUX程控放大器PGA模數車換器ADC輸入暫存器AIFIFO共四個單元組成。2該采集卡有8個模擬輸入通道AI0AI7,差分模式下為4個輸入通道,AI0+AI0-、AI1+AI1-、AI2+AI2-、AI3+AI3-。在差分模式下可輸入負值的信號。1.2 系統軟件選擇為了與硬件設備相兼容,軟件選擇NI公司的LabVIEWLabVIEW不僅提供了一個非常直觀的編程環境,還是一種用于測量和自動化的特定應用程序開發環境;其用于測量和自動化應用程序的能力與通用編程的能力相互增強和拓展,成為測試測量和控制行業的標準軟件平臺。42 信號采集及濾波設計2.1 信號采集

5、柴油機運行時,傳感器測量的信號分為兩種:直流信號和交流信號。而直流信號又包括420mA的電流信號和05V、010V的電壓信號,因數據采集卡采集的是電壓信號,故采集直流電流信號之前要將電流信號轉換成電壓信號。因為NIUSB-6009DAQt#的采集量程為010V,系統采用較為經濟和實用的調理電路,即將每路得電流信號串連一個精度為±0.1%的500Q的電阻，將420mA勺電流信號轉化為210V的電壓信號,輸入連接圖如圖1所示。交流信號只有柴油機的轉速測量信號,需要測量其頻率,因為交流信號有正負之分,需采用差分接線模式,使得數據采集卡的采集量程為±10V,滿足測量要求其信號線連接

6、采集卡的AI3+和AI3-兩個接線口。2.2 信號濾波設計信號采集濾波程序如圖2所示,交流信號因為要測量其頻率,濾波系統采用二階帶通的Butterworth濾波系統,帶通范圍由轉速信號的最低頻率和最高頻率確定,并通過單頻測量程序來獲取正弦信號的頻率信息。直流信號的濾波主要是排除高頻的噪聲信號的干擾,因此采用二階低通的Butterworth濾波系統，截止頻率定為30Hz,取其均方根值作為測量值。3 數據顯示與保存讀取3.1 數據即時顯示圖3為數據即時顯示的程序框圖與前面板顯示圖。這個程序每隔一秒從輸入信號中提取測量數據進行顯示,公式節點的作用是根據傳感器輸出值與柴油機運行數據的關系將測量值轉換為

7、柴油機的運行數據,并將數據測量值與報警參數值進行比較,若出現報警情況時輸出報警信號,報警指示燈亮。3.2 數據定時儲存圖4為數據定時儲存系統程序框圖。這個程序分為定時器模塊和數據儲存模塊,定時器模塊每到用戶設定的時間間隔（分鐘）就輸出一個TRUE1,用來觸發數據儲存模塊。5由于信號的更新間隔為1秒鐘,為了避免運行數據的重復記錄,增加一個秒觸發,與定時器一起作用,使得在記錄時間（分鐘）的第0秒觸發數據儲存模塊,進行數據儲存。數據儲存模塊除了儲存以外還有同步顯示功能,通過創建表格使每次的輸入數據在表格中依次顯示,便于實時觀察分析。1.3 報警數據自動儲存圖5為報警數據自動儲存系統程序框圖。這個程序

8、分為報警觸發、定時掃描和數據儲存三個模塊:報警觸發模塊的功能是當其中一個或多個信號值出現報警時,在輸出一個TURE®的同時輸出該報警數據值，而未報警的信號則輸出“0”值；定時掃描模塊控制報警觸發模塊輸出TURE直的時機,本程序中對于轉速和滑油壓力信號,每十秒允許報警觸發模塊輸出TURE1,對于滑油溫度等其他信號，每分鐘允許報警觸發模塊輸出TURE1；在按下報警數據儲存鍵后，數據儲存模塊可以連續的對報警數據進行儲存。1.4 數據讀取圖6為數據讀取程序框圖。用來讀取柴油機的歷史運行數據記錄文件,文件讀取后首先通過表格控件進行顯示。另外可以對文件中的任意兩個運行數據用波形圖同時進行顯示,可以直觀的觀察運行數據的變化曲線,分析其相互之間的關系。4 結論本系統針對某型柴油機進行了數據采集處理試驗,圖7為整個數據采集處理系統的前面板設計,上面的數據為試驗采集數據表格中為同步顯示記錄數據,波形圖中的曲線為柴油機運行的數據變化曲線圖。通過試驗證明了該系統的可行性,而且具有比傳統系統更靈活和實用的操作手段,為柴油機監控系統的整個程序