测控技术与仪器专业论文36220.doc

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1、基于MCGS的小松挖掘机电液故障诊断系统软件设计第1章 绪论1.1 挖掘机故障诊断系统研究的意义挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，是现代工程建设中的关键设备。但由于该设备运转的连续性以及结构的复杂性, 势必会出现大量的振动、可靠性等问题, 挖掘机损坏事故也时有发生, 给国家、企业带来巨大的损失。因此挖掘机的维修与故障诊断越来越被企业所重

2、视。在现代测量中，MCGS系统能更迅捷、更经济、更灵活地解决测试问题。基于MCGS(Monitor and Control Generated System，监视与控制通用系统)的挖掘机电液故障诊断系统可大大提高挖掘机的维修效率。加强和开展对挖掘机运行状态的研究，具有以下重要意义:(1)可早期报警，以便采取措施，减少和避免故障扩大和机器损坏。提高设备运行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障损失降到最低。(2)及时检测确诊，正确维修，以减少维修时间，提高维修质量，节约维修费用，应使重要的设备能按其状态进行维修（即视情维修或预知维修），随时掌握设备性能的发展变化情况，并逐步实现定期强迫维修制度向预

3、知维修转变。(3)取得设备寿命周期的大量数据，可充分了解设备性能，保证设备发挥最大的能力，制订合理的检测维修制度，以便在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长服役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用。(4)作为一种科学的设备管理思想，它比传统的设备管理与维修更有效、更科学，大大提高了设备运行的可靠性、利用率及寿命，同时又大大降低了设备的维护费用，是一种更加积极、主动的设备管理新理念。1.2 国内外发展动态1.2.1 现代挖掘机的发展趋势从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。机电一体化、机器人化目前已成为工程机械的发展方向。将微电子技术、工业传

4、感技术、实时控制技术和现代化控制理论与机械、液压技术综合运用于工程产品上，可大大提高产品的自动化程度和作业效率；且能耗少，连续作业能力强。(1)开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25 m3以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅0.01 m3。(2)迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，挖掘机的全液压化

5、为其奠定了基础和创造了良好前提。 (3)重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。(4)更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。(5)加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。(6)进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中，压力减小时用增大流量来补偿，使液压泵功率保持恒定，亦即装有变量泵的液压挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率。 (7)迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。(8)更注重环境保护

6、，CAT、小松等厂家纷纷推出满足三次排放要求的挖掘机。1.2.2 挖掘机故障诊断技术的国内外研究现状挖掘机的故障诊断技术与传统挖掘机有着较大的区别, 需采用更为先进的故障诊断技术, 及时在线监测和诊断挖掘机的故障。随着集成电路和计算机性能价格比的提高，近年来，国外已将一些新的概念和方法引入到诊断领域，使诊断技术上升到一个新的更高的阶段，这些新的诊断技术主要有：通讯诊断、自修复系统、具有入工智能功能的专家故障诊断系统、基于因特网的远程故障诊断系统、人工神经元网络(ANN)诊断等。随着电子测量、信号处理、传感器、计算机等技术的发展，目前国内科研单位研究开发了一些针对不同应用场合的监测诊断系统。因特

7、网的普及和局域网建设，为故障诊断技术的发展带来了新的思路与前景，将因特网计算机地用技术与故障诊断技术相结合，可构造一种全新的故障诊断系统，即基于因特网的远程故障诊断系统(Internetbased Remote Diagnosis System IRDS )。如，美国斯坦福大学和麻省理工学院已合作开发了基于因持网的下一代远程诊断示范系统。美国的DM2000系统和PDS系统都是基于网络环境，能同时对多台设备进行在线监测和智能诊断多种典型故障，具有远程通讯能力，能对企业的管理和控制系统联网通信，使企业不同部门都能同时获取设备运行状态信息，也能对不同地区、不同企业的设备进行监测和故障诊断等。在国内西

8、安交通大学、上海交通大学和哈尔滨工业大学等已进行工业领域的远程诊断研究工作并取得了初步成果；华中理工大学也于1997年初开始了前期研究工作，并在因特网上设立了个远程诊断宣传站点，介绍远程诊断技术，以实验室的方式向用户提供远程诊断服务。1.3 关键技术与技术难点1.4 研究内容与方法1.4.1 研究内容(1)研究分析挖掘机电控系统，本设计以日本小松挖掘机PC200-5C为研究对象；(2)设计出基于MCGS的日本小松挖掘机电液故障诊断系统，对于不同的故障特征信号选取适合的传感器类型；对信号调理和数据采集设备进行分析比较，构建适合挖掘机故障诊断且便于携带、易于扩展的硬件系统。包括油温传感器，转速传感

9、器，接口电路，信号调理电路，抗干扰电路等。(3)采用有效地信号分析方法提取故障信息特征，找出故障诊断的判据，即建立故障和诊断信号之间的对应关系。1.4.2 研究方法(1)通过查阅文献了解小松挖掘机PC200-5C电控系统；(2)研究分析挖掘机的各种故障，包括油温故障，行走故障，油压故障，监视器故障等，选取检测所需传感器。(3)采用中泰板卡，设计以MCGS为平台的硬件检测系统。(4)诊断电路为：启动/停车电路、电源电路、充电电路、压力开关、自动油门、比例阀、行走、回转、备用开关、控制面板和监视器等电路。(5)选用适当的传感器，例如：温度传感器、速度传感器、压力传感器等；设计信号滤波电路电路图，对传感器采集的信号进行滤波处理；设计信号放大电路电路图，对微弱的信号进行放大处理，方便识别控制系统进行识别；设计信号抗干扰电路电路图，防止对输入输出信号产生干扰。第2章 主要技术指标及设计功能2.1 技术指标2.2 主要实现功能2.3 预期达到成果形式第3章 总体设计方案3.1 设计思想3.2 技术路线3.3 设计原理3.1 总体方案框图计算机中泰板卡油箱信号调理电路温度传感器待添加的隐藏文字内容1电动机信号变换电路转速传感器低通滤波器液压传感器液压系统第4章 理论计算第5章 硬件设计第6章 系统调试第7章 创新技术点第8章 技术经济分析第9章 推广运用前景第10章 结论