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高炉运料车是频繁启停、正反可逆运行的重点关键设备,是高炉设备维护的重点。根据某炼铁厂委托重庆大学研制“高炉上料卷扬机组在线状态监测与故障诊断系统”的技术要求,为了实现对卷扬机组的两台高炉运料车在线监测与故障诊断,设计了本振动信号数据采集及无线传输系统。
通过对料车运行特点、现场工作环境的分析,设计了一路传感器信号对应一路A/D的单通道数据采集系统。该系统主要完成对所监测料车振动信号的拾取,通过对传感器输出的电压信号进行放大滤波、A/D采样,将采样数据通过串口采用无线方式传输到地面的接收装置,地面接收装置再将接收到的数据传送到上位PC机。
本文的重点是数据采集系统的硬件设计和软件设计。系统硬件主要由程控放大与程控滤波模块、A/D转换模块、数据缓存模块及系统工作参数保存模块组成。本文对数据采集系统的核心器件的选择做了深入的分析和比较,对信号的放大与滤波、A/D转换及数据的存储、传输等关键技术进行了研究。
本文还完成了数据采集系统的软件设计。基于采集系统硬件,设计的软件系统主要包括:系统初始化模块、采样参数的保存模块、A/D转换与采集数据的缓冲模块以及数据打包按帧传输的数据无线传输模块。通过对汇编语言与C语言的分析比较,选用了C语言作为系统的开发语言。文中特别介绍了采用数据打包按帧传输的数据协议的定义与实现,使得采集过程易于控制、采集结果误差减小。
整个系统设计通过了全面的测试,实验结果表明系统能够准确的采集到振动信号,实现了对传感器输出信号的程控增益和程控滤波功能,A/D转换精度较高,无线传输的可靠性较好。整体上本系统的设计达到了预定技术指标,料车振动信号数据采集系统不久即将应用在工业现场。