基於PC104總線的故障診斷裝置的設計

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摘要:爲了解決某裝置故障診斷的難題,提出了一種基於PC104總線的便攜式故障診斷裝置的設計方案。分析了採用模塊化結構設計的硬件,介紹了利用多媒體技術實現的專家系統。該裝置也可爲其它大型機電設備進行故障診斷提供參考。

某裝置是集機、電、液一體化的大型複雜設備。該設備由計算機通過繼電器控制電磁閥的閉合,進而控制液壓系統,完成裝置的調平、起豎、回收等功能;由溫控系統控制發射筒內部溫度,使其保持在一定範圍內。整個系統邏輯關係複雜,信號路數繁多,使用中一旦出現故障,對其故障的定位和排隊都十分困難。針對這種情況,研製了該設備的故障診斷裝置,實現了對其不解體便能快速定位故障,並且採用專家系統與多媒體相結合的方式指導普通操作人員進行故障排除。還可將本裝置接入網絡,實現使用部隊與院校或研究所之間的在線信息交流,充分發揮領域專家作用,進行故障的定位的排除。

圖1

1 系統硬件組成主工作原理

基於PC104總線的故障診斷裝置的設計

本裝置採用基於PC104總線的箱體式翻蓋機械機構。按照實現功能的不同,該裝置的硬件可分爲兩大部分:診斷調校部分及裝置本身的溫控部分。系統的硬件原理圖如圖1所示。其中,CZ1~CZ8爲與設備相連的插座:CZ1用來檢測電纜短路和斷咱故障;CZ2、CZ3主要用來檢測該裝置的工作信號是否正常,或者檢測給該裝置施加激勵信號後響應信號是否正常;CZ5、CZ6與壓力傳感器相連,對壓力傳感器供電,並採集壓力信號;CZ7用於調校液體擺;CZ8用來轉接手控臺的電源,將手控臺的27V電壓引入系統作爲診斷的參考地。

1.1 診斷裝置的診斷調校部分

診斷裝置的診斷調校部分的硬件按照結構與功能的不同可分成三大部分:專用工控機部分、數據採集部分和液體擺調校校準部分。

1.1.1 專用工控機部分

專用工控機部分的主要硬件採用研華公司的產品,經過實驗驗證各產品間不存在硬件衝突。ECM-3610是一塊PC104主板,集成有VIA Eden ESP6000(667 MHz)EBGA低功耗板載CPU、Savage4 AGP 4X顯卡的VIA VT8606芯片、AC 97 2.0聲卡、兩個板載10/100Base-Tx網卡等,可接入網絡。

圖2

1.1.2 數據採集部分

爲了保持裝置的硬件兼容性,外圍板卡部分也都採用研華公司的產品。主要有以下三種型號的板卡:PEM-AIO、PCM-3724、PCLD-788。PEM-AIO是一款採用PC104總線結構的A/D數據採集卡,A/D轉換最多可接收十六個通道的單端模擬量輸入,並將這些模擬輸入量轉換成12位的數據。它主要用來採集該裝置電控、溫控系統工作時的控制信號、液壓系統傳感器輸出的壓力信號以及液體擺輸出的反映不同水平度的電阻信號,並給出具體的值。PCM-3724是基於PC/104總線的48路I/O板,仿真8255 PPI模式爲0,輸入輸出TTL電平。它主要用來控制繼電器、繼電器板和自制的信號調理模擬電路板並檢測電纜故障。PCLD-788提供16路輸入通道及1路輸出通道。它的16路輸入通道與外部信號的輸出端相連,1路輸出通道與PCM-3724或PEM-AIO控制相應的通道,將待測試的信號輸入到A/D數據採集板。裝置中共採用兩塊PCLD-788,通過它們節省了所需的A/D轉換通道數。

1.1.3 液體擺調校部分

該部分主要由信號調理模擬電路板、A/D數據採集板、插座和液體擺組成,用來調校液體擺。其調校原理如圖2所示。信號調理模擬電路板發出1kHz的方波信號,經CZ7施加到的液體擺的輸入端,液體擺反饋輸出的信號經信號調理模擬電路板濾波、跟隨、比較放大後送到A/D板的輸入端,根據A/D採集到的結果對液體擺實現精確校準。

1.2 診斷裝置的溫控部分

診斷裝置本身的溫度控制部分包括一個單片機、兩個溫度傳感器、四個散熱風扇、六路繼電器以及特製的加熱電阻絲。其工作原理比較簡單,其實就是一個由單片機控制的'加溫和散熱系統:當溫度低於0℃時,單片機控制繼電器接通電阻絲加熱電路;當溫度高於15℃時,單片機控制繼電器接通散熱風扇。