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基于LabVIEW的液压试验测控系统的开发杨涛;楠丁;侯守全【摘要】为了实时采集液压试验系统中的压力、流量、温度等参数,并对流量进行闭环控制,开发了一套基于LabVIEW的测控系统.根据测控系统的要求,选择PCI数据采集卡作为系统硬件,并建立了软件程序的框架结构.给出了连续采集需要调用的函数,结合LabVIEW的PID模块设计了数据采集与PID调节部分的程序框图.利用煤油作为流体介质的测控实例表明,该系统实现了数据连续采集以及流量自动调节等功能.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】4页(P62-65)【关键词】测控系统;LabVIEW;虚拟仪器;PCI数据采集卡;电液比例控制【作者】杨涛;楠丁;侯守全【作者单位】内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特010051;内蒙古液压技术研究所,呼和浩特010051;内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特010051;内蒙古液压技术研究所,呼和浩特010051;内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特010051;内蒙古液压技术研究所,呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TP273+.50 引言液压传动主要是利用液体压力能来传递能量[1]。
液压传动系统一般具有结构轻巧、传动比大、运行平稳、易于实现无级调速及能实现自动控制等众多优点，而被广泛应用于工业生产的各个领域[2-3]。
文中研发了一套液压试验测控系统，通过电液比例阀控制管路流量，并通过3个气动球阀控制3个工作管路的启闭。
试验系统包括管路部分与测控部分，测控部分采用上位机—下位机控制模式，由上下位机共同构成测控部分。
基于该测控系统，可以实现如下具体功能：试验数据的高速连续采集；液体流量的自动调节；数据文件自动创建与存储，历史数据的读取与曲线的生成，一键生成历史报表等。
测控系统选择了LabVIEW作为其软件载体。
LabVIEW不仅可以作为一个开发平台，应用于一般的数据管理、科学计算等方面应用程序的开发，其最大的优势还在于测控系统的开发。
油液监测系统油液监测通常是监测一个或多个油品参数，主要监测对象有颗粒度、水份、磨粒浓度和添加剂等，并以此来判定状态。
通过光学、电学、磁学等分析手段将采集到的润滑油或工作介质进行相关的理化性能指标分析，检测其中所含有的磨损和污染物等颗粒，最终获得机械设备的润滑和磨粒状态的信息，来判断设备的当前工作状况以及预测未来工作状况，为设备的正确维护提供有效的依据，达到预防性维修的目的，这种监测和分析的方法就是油液分析技术，又称为设备磨损工况监测技术。
油液监测系统分为离线监测系统和在线监测系统。
离线监测主要采用定期采样的方式，将采集的油样送到相应的理化实验室进行分析，判断油液的质量状态和使用寿命。
这种方式可以较全面地获得所需的油样参数，这对于设备磨损状态及油品状况都能做出更加准确的判断。
但其缺点也是比较明显的。
离线需要将固定油样取出进行处理，实验室的检测耗时较长，也将延误油质的判断与措施实施。
仪器也是比较昂贵，还比如风电机组不能取样进行周期检测，这都是离线检测的局限性。
相对来讲，准确性成了离线检测的唯一优点。
在线润滑油状态监测则是在保证设备正常运行的情况下，通过实时监测在用液压油、润滑油等，判定设备运行状况，其能有效避免重大事故的发生，并进行有针对性的维护和修理。
油液在线监测不必要测定和分析油液的全部参数，它通过获取监测指标的相关信息或者与标准值对比间接地反映相对变化值。
准确度因其在线物理条件的影响，与离线检测数值有1个等级左右的误差范围，企业一般会根据自身的需求与条件，选择合适的检测方式。
陕西普洛帝以其深厚的技术实力在油液各领域的监测均可设计适合于企业的监测设备，离线机，在线机，便携机，在线便携多模式组合系统。
油液仪器经典型号PLD-0201、PLD-0203、PMT-2、OPC。
沿用进口传感器与重要部件，数据可靠，稳定性持久。
第 3 期2023 年 6月NO.3Jun .2023水利信息化Water Resources Informatization0 引言弧形钢闸门是一种重要的挡水水工金属结构，在水利水电工程中发挥着重要作用，因具有结构受力合理、启闭力小、运行安全可靠、门槽水流条件好等优点，广泛应用于泄洪和调水工程中[1]。
弧形钢闸门及其液压启闭设备能否正常、准确的启闭对工程安全及防洪抗旱都有着重要的意义。
随着水利工程信息化、数字化的发展，传统的弧形钢闸门检测、监测方法已经不能满足数字化管理对数据的需求，因此迫切需要一种科学的检测手段对弧形钢闸门及其液压启闭设备进行在线监测和健康评估[2]，为运行管理部门正确决策提供科学依据。
江西省峡江水利枢纽工程是国务院确定的 172 项重大水利工程之一，位于江西省峡江县境内、赣江中游河段，是一座以防洪为主，兼顾发电、航运、灌溉等综合利用功能的大（1）型水利枢纽工程，控制流域面积 6.27 万 km 2，占赣江 77% 的流域面积。
枢纽主体工程由混凝土重力坝、18 孔泄水闸、电站厂房、船闸、渔道、左右岸灌溉进水口等组成。
泄水闸宽为 16 m ，高为 17 m ，为开敞型宽顶堰，工作闸门为大（Ⅲ）型弧形钢闸门，是赣江上最大的泄水闸门，采用 2×3 200 kN液压启闭机驱动[3]。
随着数字孪生流域建设的深入，为提高江西省峡江水利枢纽工程泄水闸弧形钢闸门在线监测及智能运维水平，以峡江水利枢纽工程的泄水闸弧形钢闸门为研究对象，设计一套弧形钢闸门在线监测及健康评估系统（以下简称健康评估系统），通过不同的感知传感器全面采集泄水闸运行数据，并建立评价模型，对设备状态进行评估，实现泄水闸弧形钢闸门的“四预”管理。
1 弧形钢闸门现状和监测需求1.1 钢闸门现状截至 2019 年，我国已建成过闸流量大于等于5 m 3/s 的水闸有 103 575 座（不包括水库枢纽等建筑物上的水闸），其中大中型水闸有 7 513 座[4]，加上 9.8 万多座水库闸门，现役弧形钢闸门的数量巨大。
液压油水污染在线连续检测传感器研究孙衍山;邓可;王钧【摘要】采用聚酰亚胺水分子选择性覆膜，设计一种新型连续曲率双螺旋电容水污染传感器。
分析该新型传感器的基本原理并建立数学建模，介绍其组成和软件算法流程。
测试结果表明：该新型传感器可在线连续地检测液压油液中的水分，且含水率检测精度高。
该传感器已成功用于液压装置的实时状态监控，为大型设备的主动维护提供依据。
%A new type of sensor for water contamination detection was designed by using capacitance with PI selective film for water molecules and double spiral lines with continuously curvature.The basic principle of new type of sensor was analyzed,and its mathematic model was established.Its composing and software algorithm flow were introduced.The test re⁃sults show that this new type of sensor can be used in on⁃line detection of water in hydraulic oil continuously,and thede⁃tection precision of water content is high.This type of sensor has already been used successfully in real time state monito⁃ring for hydraulic device,which provides references for active maintenance of large type of equipments.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】5页(P102-105,132)【关键词】液压油;水污染;在线检测;电容传感器【作者】孙衍山;邓可;王钧【作者单位】天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072; 北京航峰科伟装备技术股份有限公司北京100141;北京航峰科伟装备技术股份有限公司北京100141;北京航峰科伟装备技术股份有限公司北京100141【正文语种】中文【中图分类】TN206随着现代液压技术的应用,液压装置的使用条件正向高压、高转速和高精度方向发展,液压系统的可靠性和元件寿命问题显得更为突出和重要。
液压设备在线监测技术及应用在线监测是液压设备及工艺过程故障诊断与状态监测的重要途径。
这一章结合实例论述多媒体与网络技术背景下液压装置在线监测系统的组成、功能、基本要求、相关因素与应用方法。
第1节设备在线监测技术概述14.1.1 综述随着现代化大生产的不断发展和科学技术的不断进步,为了最大限度地提高生产效率和产品质量,作为主要生产工具的机械设备正朝着大型、高速、精密、连续运转以及结构复杂的方向发展。
这样,在满足生产要求的同时,设备发生故障的潜在可能性和方式也在相应增加,并且设备一旦发生故障,就可能造成严重的甚至是灾难性的后果。
如何确保机械设备的安全正常运行已成为现代设备运行维护和管理的一大课题。
对机械设备进行在线监测是保障其安全、稳定、长周期、满负荷、高性能、高精度、低成本运行的重要措施。
所谓在线监测(on-line monitoring,是在生产线上对机械设备运行过程及状态所进行的信号采集、分析诊断、显示、报警及保护性处理的全过程。
设备在线监测技术以现代科学理论中的系统论、控制论、可靠性理论、失效理论、信息论等为理论基础,以包括传感器在内的仪表设备、计算机、人工智能为技术手段,并综合考虑各对象的特殊规律及客观要求,因此它具有现代科技系统先进性、应用性、复杂性和综合性的特征。
目前,在线监测技术发展的主要趋势如下:整个系统向着高可靠性、智能化、开放性以及与设备融合为一体的方向发展,从单纯监测分析诊断向着主动控制的方向发展。
采集器向着高精度、高速度、高集成度以及多通道方向发展。
精度从8位发展到12为甚至16位,采集速度从几赫发展到几万赫,采集器内插件有所减少,从通用电子元件的组装向专用芯片ASIC的方向发展。
采样方式从等时采样向着等角度同步整周期采样的方向发展,以获取包括相位在内的多种信息,采集的数据从只有稳态数据发展到包括瞬态数据在内的多种数据。
通道数量从单通道向多通道发展,信号类型从单个类型向着多种类型(包括转速、振动、位移、温度、压力、流量、速度、开关量以及加速度等方向发展。
数据的传输从串行口和并行口通讯向着网络通讯(波特率可达10兆、100兆甚至几百兆的方向发展。
监测系统向对用户友好的方向发展,显示直观化,操作方便化,采用多媒体技术实现大屏幕动态立体显示。
分析系统向多功能发展,不仅能分析单组数据,还可分析开停机等多组数据。
诊断系统向智能化诊断多种故障的方向发展,由在线采集离线诊断向在线采集和实时诊断的方向发展。
数据存储向大容量方向发展,存储方式向通用大型数据库方向发展。
诊断与监测的方式向基于Internet/Intranet的远程诊断与监测的方向发展。
14.1.2 在线监测的重点对象与基本要求(1在线监测的主要对象须在线监测的重点设备主要如下:对生产影响最大的关键设备,包括工艺要求十分严格及产品质量要求十分严格的设备、连续运行的设备、单一生产流程中的设备、没有备用的设备、以及中间产品储量最少的设备等。
隐含危险的设备,包括在高温或高压或高电压下工作的设备、装有高速或大惯性运动部件的设备、处理危险或有毒介质的设备。
有严格的安全性要求的设备,包括故障发生可能引起爆炸的设备、故障一旦发生会造成灾难的设备等。
(2监测的重点部位监测的重点部位主要如下:对机器的可靠性影响最大的薄弱环节。
负荷繁重且不可缺少的装置。
数据表明寿命最短的零部件。
对整台设备起安全保护作用的装置。
环境恶劣,人员难以接近的部位。
(3在线监测系统的基本要求用户对在线监测系统的基本要求分别是:先进性。
在系统建设过程中应采用具有国际领先水平的技术,主要包括:采用先进的现场总线技术、OPC Server网络数据采集技术、标准的布线技术、先进的Internet/Intranet技术等,把各种先进技术融合在整个系统中。
实用性。
首先是系统具有实用的功能,其次是系统硬件配置和软件设计应从使用者的角度出发,尽可能方便、实用。
应根据设备维护和检修的实际需求,严格按照国家标准,使系统既能满足生产需求,又做到用户界面友好、操作方便。
有效性。
应保证分析、诊断结果的有效性,在被监测的设备出现故障前能起到预防作用,而当设备出现故障时能及时给出正确的判断。
可靠性。
在线监测系统的主要目的是保障生产机械的工作可靠性,因此其本身应具有更高的可靠性。
监测系统结构上采用层次式分布结构,以实现故障分散,保证高可靠性,即在任一单元发生故障情况下,不影响诊断系统其他部分的运行。
并考虑生产现场的环境恶劣,采用高抗干扰性的措施。
安全性。
应采用完备的模拟量、数字量隔离(如三端隔离技术,正确的信号接地措施,以及系统的冗余性,确保整个系统的电气安全性;在网络系统上采用防计算机病毒系统;在系统数据管理方面考虑整个系统数据系统的备份的完备性。
可扩展性。
系统应具有可扩展和自我开发性能,能适应相关技术的发展和软件的升级换代。
系统必须提供与其它系统互联的良好接口。
经济性。
在保证满足监测与诊断要求的前提下,应尽可能地节省投资。
14.1.3 在线监测系统的组成各类在线监测系统可能由于应用场合和服务对象的不同、采用技术的复杂程度不同而呈现较大的差异,但一般主要由以下部分组成:1 数据采集部分。
它包括各种传感器、适调放大器、A/D转换器、以及存储器等。
其主要任务是信号采集、预处理及数据检验。
其中信号预处理包括电平变换、放大、滤波、疵点剔除和零均值化处理等,而数据检验一般包括平稳性检验以及正态性检验等。
2 监测、分析与诊断部分。
这部分由计算机硬件和功能丰富的软件组成,其中硬件构成了监测系统的基本框架,而软件则是整个系统的管理与控制中心,起着中枢的作用。
状态监测主要是借助各种信号处理方法对采集的数据进行加工处理,并对运行状态进行判别和分类,在超限分析、统计分析、时序分析、趋势分析、谱分析、轴心轨迹分析、以及启停机工况分析等的基础上,给出诊断结论,更进一步还要求指出故障发生的原因、部位、并给出故障处理对策或措施。
3 结果输出与报警部分。
需要这部分的目的是将监测、分析和诊断所得的结果和图形通过屏幕显示、打印等方式输出。
当监测特征值超过报警值后,可通过特定的色彩、灯光或声音等进行报警,有时还可进行停机连锁控制。
结果输出也包括机组日常报表输出和状态报告输出等。
4 数据传输与通讯部分。
简单的监测系统一般利用内部总线或通用接口(如RS232C接口、GPIB接口来实现部件之间或设备之间的数据传递和信息交换,对于复杂的多机系统或分布式集散系统往往需要从用数据网络来进行数据传递与交换。
有时还需要借助于调制解调器(MODEM及光纤通讯方式来实现远距离数据传输。
对于远程诊断,显然要依赖Internet网络。
14.1.4 Intranet/Internet 远程诊断与监测系统Internet/Intranet的发展,使其在测控领域的应用日益受到关注。
利用Internet/Intranet技术可将必要监测信息送到企业内任意的PC机或移动计算机的屏幕上。
利用简单的HTML(超文本链结标示语言文本,使用通用的Web浏览器,可在通用的接口下显示来自监控和数据采集系统和其它软件系统的信息。
目前很多Web服务器软件提供了对关系型数据库的访问方法,有些通用数据库也将数据发布为HTML格式,以供Web访问。
随着传统的故障诊断技术的日渐成熟以及新兴的计算机网络技术的飞速发展,可以依托Web构建轧机故障远程监测与诊断系统使传统的故障诊断技术集成化、网络化、信息化,为设备安全提供更有力的保障。
因此可通过Web技术访问数据库和获取系统信息。
决策、维修人员可以在任意远程或局域网上观测实时的测控信息,并实现网上远程诊断。
基于Internet的远程诊断,被称为新一代的远程诊断系统,是在Internet的迅速发展及WWW成为其成熟的关键技术后发展起来的,它是将WWW信息检索技术、数据库技术和实际工程应用的故障诊断技术结合起来,充分发挥它们的组合优势的一种诊断方式,它兼顾了点对点远程诊断的各自优点,借助于现有的教学科研网、企业内部网和Internet的资源,成本低,网络传输速度快,具有更好的性能价格比,并且开放性好,各种资源能得到充分的共享,可为多用户并行诊断。
国内外专家学者对远程诊断技术的研究方兴未艾,已经推出了大量实用化的远程诊断系统。
如将传统的发动机故障诊断技术与W eb技术相结合,提出一种基于Web的航空发动机故障远程诊断系统模型,系统的建立使航空发动机的监控、诊断和维护技术融入网络环境,可以极大地提高发动机疑难故障诊断的准确性和及时性,体现了故障诊断技术网络化、信息化的发展趋势。
另一例子是以港口大型设备为主要研究对象,在探讨现代港口设备控制系统的主要原理和提出基于网络和信息技术的港口现代化管理与控制的四层递阶控制结构模式概念的基础上,论述了港口设备远程诊断技术的总体技术方案和特点。
单独应用某一诊断手段时诊断结果并不理想,然而每项手段都要求先进的诊断设备以及具有深厚专家知识的诊断人员,配备这些诊断手段以形成综合性的诊断系统需要大量的资金及人力投入,这对于广大中、小型企业来说是力所不及的。
近年来计算机网络技术的出现与飞速发展为我们提供了解决这一矛盾的方法。
远程故障诊断技术是通过传统故障诊断技术与计算机网络技术相结合,用若干台中心计算机作为服务器,在企业的重要关键设备上建立状态监测点,采集设备状态数据;而在技术力量较强的科研院所建立分析中心,对设备运行进行分析诊断的一项新技术。
网络化设备信息监测与诊断分析技术是企业获得社会有关技术人员支持,特别是全球性技术支持的必由之路。
它对于企业适应于网络化社会和生活,提高企业设备管理和维护水平,直接得到有关设计单位、生产单位、研究单位的技术支持,提高企业效益和国际竞争能力具有巨大作用。
此外,重要系统和设备的区域性和全球性远程诊断、控制、维护和管理是计算机和网络技术、信息技术、机电技术、管理技术等一体化的体现,是世界高新技术的发展趋势之一,具有普遍的理论研究价值和应用前景。
第2节液压系统的状态监测液压系统以其快速响应、大功率、高性能及易于远程操作与控制等特点被作为一种主要动力装置广泛应用于各种机械设备中。
其规模与复杂性日益提高,元件及系统的故障与失效原因也变得更加复杂,因此迫切需要提高系统运行可靠性与安全性的有效方法与措施。
设备状态监测技术可以有效地提高设备运行的可靠性与安全性,它将传统意义上的设备定期维护提升为按需维护与预测维护。
通过设备状态监测技术并综合运用各种故障诊断新技术与新方法,对液压元件及系统的运行状态及故障进行实时在线监测及诊断将是提高液压系统运行可靠性与安全性的一种有效手段。
14.2.1 液压系统状态监测目的与内容对液压系统的运行状态进行监测的主要目的应该是:实时地、真实地反映系统的运行状态,保证系统正常工作,防止意外事故发生;对系统中主要元件如电机、液压泵、换向阀、压力阀、伺服元件及过滤装置等的工作状态进行监测,对潜在故障进行预报,防止元件突然失效导致系统出现故障;预测系统状态变化趋势,对未来的运行趋势进行预报,对将要发生的故障进行报警并且给出故障处理方法及措施。
