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船舶电力设备故障诊断模块设计

时间:2022-03-23 09:30:25 浏览量:

zoޛ)j馑O�7iiuQx|Z公司Spartan3E系列XC3S500E FPGA芯片;一周数据存储单元选用512M以上的CF卡,它具有存储容量大、断电数据不丢失、擦写寿命长等特点;实时时钟选用FM3104RTC芯片,该芯片功耗很小,且带有小容量的擦写寿命非常长的铁电存储器,为以后功能扩展提供一定基础;光电隔离器件选用高速光电耦合器件(TLP115A),该器件的最高工作频率可达15MHz;CAN收发器选用性能优异的TJA1050T,并带有ESD保护器件提供双向保护功能;24V/5V的DC-DC选用宽输入电压(9V-36V)、5V稳压输出,使系统能在较大的电源电压范围正常工作;ADC选用16位分辨率的双通道串行接口的ADC8328,并通过软件的配合进行虑波、定标;双通到多路选择单元选用军用级DG407,以确保前端器件的可靠性。

三、智能通用模块的软件设计

(一)功能软件的设计

本通用模块的软件部分设计包括信息采集、储存和通讯功能,它有FPGA作为主控单元,CF卡(不小于512M)作为储存原件,实时时钟芯片防止掉电后数据的丢失。整个模块具有六路模拟量电压信号(-10~+10),四路模拟量电流信号(4~20mA),五路开关量输入。系统的软件设计整体流程图如图3所示。

(二)通讯软件设计

本设计采用现场总线(CAN总线)作为通讯工具,实现FPGA与CAN总线的通讯。CAN总线由于其高性能、高可靠性、实时性等优点现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。本文中PC机与下位机的通信是通过CAN总线来实现的。

四、系統的整体测试

用面包板搭建一个电路作为智能模块的输入信号,包括6路电压输入,4路电流输入和5路开关量输入,用CAN总线(本设计采用的是USB转CAN)把上位机和智能模块相连,并用给系统供电。

通过调节智能模块上的模拟量输入,在PC机上采集到的数据描绘出的实时曲线如图4所示,图中只给出了四路通道的实时曲线图,在上位机软件中可以改变要显示的通道,实现各个通道的实时曲线显示,并可以通过放大或缩小曲线来清楚地观察曲线。

在整个系统的测试过程中,各个模块及各个环节都能很好的实现其功能,并能稳定的工作,上位机与下位机能够实时的、稳定的、正确的实现其通讯功能,达到了预期的结果,并被企业认可,在实际环境中运行测试,并最终通过测试要求。

五、结束语

针对现代技术的发展,尤其是通信技术和人工智能技术的发展,原有的自动化船舶机舱的故障诊断与监控系统的运行方式,也极有可能改变。随着故障诊断技术的不断发展,基于智能化的故障诊断技术已经逐渐取代了传统的故障诊断技术,并且在很多领域得到了广泛的应用,关于船舶设备的智能化诊断在这些年里也得到了很大的提高。因此本文提出了用于故障诊断的智能化通用模块的研究,在其上可以实现对船舶中多种备采取多中诊断的策略。

参考文献:

[1] 张海涛,哈建林.船舶自动化发展趋势.中国水运(理论版).2006.4(5).

[2] 杨强浩.基于EDK的FPGA嵌入式系统开发.北京:机械工业出版社.2008.1.

[3] 李鸣,李辉,高娜.某武器装备故障诊断专家系统的设计与实现.计算机工程.2004.121-133.

[4] 谭政华,胡光锐.计算智能在故障诊断专家系统中的应用.计算机工程和应用.1999.7-9.

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