基于LabVIEW的电机运转状态监测系统研究

王维正，臧玉萍，李 晶

长春工业大学人文信息学院，吉林长春 130122

1 监测系统研究的重要性

现代机械工业基本实现了生产设备从原始的自动化、连续性、大型设备、高速程度化的过渡。从生产的产业成本到人工成本低和生产效率的高品质量的提高、废产品机率的降低等几方面的优点。同样在现代机械常规设备的使用过程中，由于突然或者是经常的出现机械事故，造成了停产的情况激增多，因此引起维修费成本提高。开发和研究一种在工作状态下的监测运行系统，实现对设备的电机进行不间断监测与故障的分析是大势所趋，并且意义重大：

1）如果发现电机机组的运行有异常现象，就马上进行行之有效的措施，以预防为主、规避大型事故的风险，保证事故早发现早解决，保障高效的运行和设备安全，将所有风险因素解决事故初期；

2）一旦有机械事故的发生，在工作过程中的监测系统将会主动记录，也可以将数据等资料自动的保存，以便于事故后的分析，可以使事故连续发的概率降低；

3）进行不间断的机械状态的跟踪，时刻把握设备的性能指标的变化，完善维修体制从定期向预期的进步。

2 监测系统的分析

1）系统状态的连续，通常的系统采用的一个机组为一个单元的周期监测，如不间断的监测和监测连续的对目标系统的一切通道，所有信息进行实时线上监测，它的突出优点是能准确、及时的预报一些突发事故；

2）所有信息化的数据收集，可以让采集的数据准确并可以顺利的了解机组的所有运行状态，收集的内容大体包括：信息具有代表性，信息多通道传送，对机组的各种状态进行彻底分析和处理；

3）不间断的信息处理，此技术的特点是能大幅度提升处理数据的能力，诊断与监测的不间断性将大幅度的提高。

对电机机组进行在线全面监测，能有效的发现电机机组的故障，于是实施在线全面监测的保障措施及信号监测，在电机机组发生故障时，经过系统自动报警，以便立即排查故障源头，保障电机机组良性的运行，为保障系统稳定、高效的运行提供强有力支撑。因为现场操作人员，对信号的处理方面知识比较匮乏，为了能让他们有比较直观的掌握电机机组的运行状况，就要求在线系统监测部分不仅要作通过信号处理后，做一些定性分析外，更要采用直观便捷的方式，使现场工人能在最短时间内，对机械设备的运行情况作出准确判断。

3 线监测系统的组成

1）现场的大部分信息资料采集的构成是检测基本单元与现场的监测。因为监测外的机械境况不同，运用的方法就因地而异。如果当时运用的是位移传感器及相关设备的监测振动信号，我们同时也可以取得被监测机械的振动信号，利用多种工作将信号传输到工控计算机中，就可以转换成可运用的数据，再远程数据传输，在工控的计算机做数据存储，最终可以成功的优化采集等功能；

2）终端监测的系统分析，是控制室的最前端，非本地用户也可以通过网络进行远程的访问，就可以对远程系统进行实时的现场监测，还可以对不同信的RMS值进行分析与运算，可以以停车和警示为底层参数，经过对照，可以取得监测对象的运行基本信息，处理所有的实时数据，并比较同一设备的历史数据及相关故障数据一起进行综合性分析，既而可以得出问题的原因及发生的机率。

4 终端监测分析综合设计

构成监测系统分析的模块，一般使用比较固定的系统框架，这样的主要是可以对通信协议接口统一化，还可以为以后的扩展预留出足够的空间。我们对固定架的设计，采用了子系重复调用的方法，大大的降低了成本，同时可以使监测系统安全高效的工作。利用这样的想法，要多方面考虑不同的因素，主要体现在主体系统和系统的兼容性。这个系统的最大特点是可以根据我们对现场要求的变化而随时变化，提高了工作效率，在保证数据的准确性的前提下加强了对子系统的掌控。

5 监测系统仿真

对系统仿真采用以下的测试方案：利用LabVIEW，可以在计算机上编写和测试程序、使用服务器的模式运作。硬件是使用NI PCI-4472，（最高 102.4 KS/s 的采样率，通过8通道并行采集），利用模拟信号发生器，发射出1个信道的标准正弦信号源，利用仿真程序，将它和其余七个通道的噪声数据一起采集后同时发送到另一台仿真计算机上，在这个仿真实验过程中，通过设置两点数据参数，以其变化量的大小来完成对系统的性能调试工作。

1）可以通过变化FFT 的运算点数及采样的频率，来测定在线监测系统效率的最高数值。它的工作原理是由于FFT 者数据采样频率偏高或运算点数较少，会直接影响图形的刷新率和运算率的提高，结果是计算机系统将处于高负荷状态，使系统实时性遭到至命破坏。

2）可以通过变化模拟的正弦信号源的幅值和频率，将信号发生器上的示数值和系统的分析结果一起比较，对系统运算能力的精确作出具体测试和进一步验证，而且可以同时检验系统的自动保存功能。

6 结论

在现在的工业社会要求的驱使下，保证机组的安全性、平稳性、高效性的运转，避免或减少设备问题的发生机率，是当今社会高端机械设备生产厂商及企业急于解决的主要矛盾。本论文在诸多工作现场的综合测试、分析的基础上，经过长期大量的实验，研制出了基于LabVIEW的电机运转状态监测系统研究，它的功能之处是可以实现远程监测的系统，可以顺利的监测电机设备的实时运行状态及监控故障的发生可能性，这种设计思路可以有效的避免重大、恶性事故的发生概率，还可以减少对电机设备的成本投入，对系统工作效率的提高，为机械设备的可靠性、安全性、高效性的运行，都提供了比较有力的安全保障。

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