6M25往复式压缩机状态监测系统研究 - 图文 (2)

中南大学硕士学位论文第一章绪论１．２在线监测技术研究现状和发展趋势１．２．１研究现状对状态监测的研究，早在六十年代，一些国家就开始对机械工业的振动机组、故障特征、振动信号提取及故障诊断信号处理进行了研究，发展了一系列诊断机械故障的技术。如用的冲击脉冲法，波峰系数法，谱分析判别法等。七十年代末开始，随着关键分析技术的成熟，一些故障诊断仪器也应用到了工业现场。近些年来，一些大型的状态监测系统也得到了广泛的应用。国外从很早开始就生产出了相关的产品，现在比较成熟的产品包括瑞典ＳＰＭ仪器公司的ＳＰＭ系列，美国亚特兰大公司的Ｍ６０００系列，加拿大ＣＳＩ公司的ＣＳｌ２１１５、ＣＳｌ２４００，美国本特利公司的ＤＤＭ与ＡＤＲＥ系列等等。比较国外，国内的发展相对较晚，但也取得了一个比较快速的发展。从八十年代开始，国内许多高等学校与研究机构，对大型机械的检测和诊断技术作了较多的分析与实验室研究，国内厂家也有类似产品推出。８０年代末至９０年代初，以各大专院校为主，如西安交大、哈工大、浙大、郑州工学院等为石化、冶金、电力等企业开发研制了许多在线监测系统，价格仅为引进国外系统的一半左右。不少系统的应用对防止事故、减少故障停机及有的放矢检修起了较大的作用。国产化在线监测系统在总体设计、功能和软件开发方面有许多独到之处。例如，辽化与哈工大为沈阳鼓风机厂合作研制的ＭＣ一０１大机组监控及诊断分析系统仅用两台微机对机组进行振动及工作状况参数监测、控制、分析诊断功能。９０年代初，不少企业引进了国外在线监测系统，如镇海石化总厂、宁夏化工厂从美国引进ＣＳＩ的３１３０系统，首钢引进美国ＢＥＮＴＬＹ公司的ＴＭ２０００系统，宝铜从美国ＥＮＴＥＫ公司引进ＶＩＭＰ监测系统等。引进的在线系统大都可靠性好、功能较齐全、技术亦成熟些，但也存在价格昂贵、系统防爆性差、功能不足，英文通用组态画面不反映现场实际，操作者操作不便等缺点。随着网络技术的发展，国外一些著名的大型机械监测仪器生产厂家，如丹麦ＢＫ公司，美国ＢＥＮＴＬＹ公司、ＩＲＤ公司等已相继推出多套网络化的大型机械在线监测系统。国内近年来也开始着手此项工作，如谣北工业大学和四川省电子计算机应用研究中心联合研制成功的机械设备状态监测和故障诊断网络系统ＭＤ３９０５。近些年，一些新计算机技术的发展使得机械状态监测系统也有了一些新的发展，深圳创为实业发展有限公司开发的￥８０００系统，该系统采用了基于ＬＩＮＵＸ操作系统的现场在线状态监测设备，并通过ＷＥＢ浏览方式完整实现全部监测和２中南大学硕士学位论文第一章绪论分析诊断功能，具有稳定、可靠、易维护等特点，现在已经应用在了广石化乙烯裂解三大压缩机组等设备的监测上。在机械状态监测领域，虽然取得了长足的进步，但和国外在此领域还有一定的差距，因此运用国产化成熟设备，积极吸收国内外先进技术，以先进可靠、可维护、操作简便实用为原则，研制开发出满足国产化要求的在线监测系统成为满足现代化工业发展要求的当务之急Ⅲ。１．２．２发展趋势我国的大型往复压缩机在线监测技术已具有了一定的技术基础，但由于往复机械本身的复杂性，其在线监测技术还欠成熟，需要更多的探索实践，但这并不影响其广阔的前景。结合我国现状，今后在线监测将会向以下趋势发展：ｌ、由分散性状态监测向综合监测或信息化监测诊断发展。在在传统的设备管理模式下，设备状态信息分散地存储在安装检修部门、运行车间等不同的地方，成为为信息孤岛，难以发挥应用的作用。建立设备管理理信息系统后，可使分散的状态信息集成化，由分散性的设备状态监测向设备状态综合监测或信息化监测诊断转变，并逐步成为设备管理信息系统中设各点检子系统的主要内容。可以预见，未来的设备状态监测系统应是庞大而完善的，它将通过与ＰＬＣ、ＤＣＳ、和ＩＰＣ等的连接，提取所有状态监测与故障诊断的设备状态信息，从而形成真正意义上的信息化设备状态监测诊断技术，为全面掌握设备运行状态、准确诊断设备故障创造条件。２、系统资源利用联合化，这是今后发展的必然趋势。国内应充分发挥各个单位的优势和环境，加强科研部门与厂家的商业联系，使理论知识和生产需求尽快结合以形成财富，并组织一批专业技术开发人员深入攻关，避免各单位小规模分散性重复研究，实现资源合理调配，统一开发，提高竞争力。３、在线监测智能化。网络技术的日趋完善和广泛应用，为在线监测系统的进一步发展提供了有力的物质支持。充分应用科研成果，引进模糊理论，智能化诊断，设立相应的专家系统，神经网络系统，充分利用面向对象的设计思想，设计尽可能自然地表现求解方法的软件，是在线监测技术发展的目标［４１。４、向网络化专业设备监测诊断发展。设备状态监测和故障诊断技术在许多企业难以推广，原因不在于技术，主要是缺少人才。状态监测与诊断技术是涉及多学科的综合性技术，人才的培养需要较长时间。从发达国家的发展过程来看，未来技术人员的分工越来越细，设备监３中南大学硕士学位论文第一章绪论测和故障诊断的开展将以社会化为主，设备监测诊断公司以及基于Ｉｎｔｅｍｅｔ网络的远程设备监测诊断服务将逐步成为主流。随着技术的发展，还将形成行业性、区域性甚至国家级的设备监测诊断中心。设备监测诊断公司将与许多企业的监测中心相连接，积累大量的设备监测和诊断信息，为企业提供异地诊断服务。还可以网上组织或邀请不同行业、不同地区甚至不同国家的诊断专家对设备故障进行会诊，实现专家知识共享。５、向全员设备状态监测管理发展。设备管理信息系统的建立，通过代码的唯一性，与设备有关的信息可以方便地调用，为实现设备一生监测管理创造条件，同时，为向全员设备状态监测管理发展创造了条件，为企业各层次的设备管理人员参与此项工作提供可能性，实理分层次的设备监控管理体系。１．３基于ＰＬＣ监测系统的开发技术１．３．１ＰＬＣ技术Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｆ）简称为ＰＬＣ，是以微处理器可编程序控制器（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃ为基础通用工业控制装置。国际电工委员会０ＥＣ）在１９８５年的标准草案第３稿中，对ＰＬＣ作了如下定义：ＰＬＣ是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一种可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程Ｉ”。总之，ＰＬＣ是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机，它具有丰富的输入、输出接口，并且具有较强的驱动能力。不针对某一具体的工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行配置，其软件则需根据控制要求进行设计编制。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则设计。ＰＬＣ功能强大、应用面广、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要技术之一，在现代工业生产的所有领域得到了广泛的使用。１、ＰＬＣ的主要特点（１）高可靠性。抗干扰能力强，可适用于恶劣的工业环境。（２）丰富的Ｉ／Ｏ接口模块。ＰＬＣ针对不同的工业现场信号（如交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位等）有相应的Ｉ／Ｏ模块与工业现场的器件或设备（如行程开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等）直接连接。（３）采用模块化结构。为适应工业控制的需要，绝大多数ＰＬＣ均采用模块化结构。系统的规模和功能可根据用户需要自行组合。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。４中南大学硕士学位论文第一章绪论（４）编程简单易学。ＰＬＣ编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图进行。（５）安装简单、维修方便。ＰＬＣ可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需要将现场的各种设备与ＰＬＣ相应的Ｉ，ｏ端相连接，系统便可以投入运行。（０３系统设计，调试周期短。系统硬件的设计任务仅仅是依据对象的要求配置适当的模块，因此简化了系统硬件的设计工作，从而缩短了整个系统的设计、调试周期。２、ＰＬＣ的应用范围ＰＬＣ的上述特点使得ＰＬＣ迅速渗透到工业控制的各个领域，从单机自动化到工厂自动化，从机器人、柔性制造系统到工业局域网。从ＰＬＣ的功能来看，它的应用范围大致包括以下几个方面；开关量逻辑控制、定时／计数控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网等。３、ＰＬＣ的发展趋势随着大规模、超大规模集成电路技术和数据通信技术的不断进步，ＰＬＣ的发展十分迅速，现在的ＰＬＣ在算术运算、数据转换、过程控制、数据通讯等功能已大大加强，能够完成大型而复杂的控制任务。现代ＰＬＣ的发展有两个主要趋势：其一是向体积更小，速度更快，功能更强，价格更低的微小型ＰＬＣ方面发展；其二是向大型网络化，高可靠性，好的兼容性，多功能方面发展（６Ｊ。（１）缩小与工业控制计算机之间的差距。随着超大规模集成电路技术的发展，产生了一系列高性能器件，其中包括专用的集成电路ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｐｅｃｉｆｉｃＣｉｒｃｕｉｔ）芯片，使得ＰＬＣ也能采用高性能的微处理器，这样将会有更多中、小型ＰＬＣ采用这类专用微处理器作为ＣＰＵ，缩小与工业控制计算机之问的差距。（２）多功能。为了适应各种特殊功能的需要，各个公司陆续推出了多种智能模块，智能摸块是以微处理器为基础的功能部件，它们的ＣＰＵ与ＰＬＣ的ＣＰＵ并行工作，有利于提高ＰＬＣ的速度和完成特殊的控制要求。智能模块主要有模拟量Ｉ／Ｏ，ＰＩＤ回路控制、通信控制、机械运动控制、高速计数、中断输入等。由于智能ＦＯ的应用，使过程控制的功能和实时性大为增强。（３）大型网络化。网络化和强化通信能力是ＰＬＣ发展的一个主要方面，向下将多个ＰＬＣ，多个的框架相连；向上与工业计算机，以太网、ＭＡＰ网等相连构成整个工厂的自动化控制系统，现场总线技术（ＰＲＯＦＩＢＵＳ）在工业控制中将会得到越来越广泛的应用。将主要朝ＤＣＳ方向发展，使其具有ＤＣＳ系统的一些功能。（４）高可靠性。控制系统的可靠性日益受到人们的重视，一些公司已将自诊断技术、冗余技术，容错技术广泛地应用到现有产品中，推出了高可靠性的冗余系统。（５）良好的兼容性。现代ＰＬＣ作为整个控制系统中的一部分或一个环节。好的兼，中南大学硕士学位论文第一章绪论容性是ＰＬＣ深层次应用的重要保证。（６）ＰＬＣ通信的易用化。ＰＬＣ的通信联网功能使它能与个人计算机和其他智能控制设备交换数字信息，使系统形成一个统一的整体，实现分散控制和集中管理。为了尽量减少用户在通信编程方面的负担，ＰＬＣ厂商使设备之间的通信自动地周期性地进行，不需要用户进行通信编程，用户的工作只是在组成系统时做一些硬件或软件上的初始化设置。ｆ７）编程语言向高层次发展。ＰＬＣ的编程语言在梯形图、指令表、顺序功能块基础上。不断丰富和向高层次发展。有些ＰＬＣ还采用ＢＡＳＩＣ、Ｃ以及汇编语言等编制用户程序。多种语言并存、互补不足将是今后ＰＬＣ编程语言发展趋势Ｉ”。１．３．２面向对象的程序设计方法面向对象程序设计方法（Ｏｂｊｅｃｔ－ＯｒｉｅｎｔｅｄＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ＯＯＰ）克服了传统的面向过程方法在分析需求、建立系统模型和求解问题时存在的缺陷，提供了更合理、更有效、更自然的方法，正为广大的系统分析和设计人员认识、接受、应用和推广嘲，实际上ＯＯＰ方法从９０年代起就成为软件系统开发的主流技术。ＯＯＰ方法提供了从一般到特殊的演绎手段，又提供了从特殊到一般的归纳形式。是一种很好的认知模式，在较高层次上模拟了人的思维方式。它将现实世界中的任何事物均视为“对象”，将对象的属性和加工属性的方法封装在一起构成类，对象问通过相互传递消息来迸行通信翻。面向对象程序设计有五个基本概念：１、对象对象由数据和如何操作这些数据的方法（过程）组成，是这些属性和过程的封装体。它具有模块独立性、动态连接性和易于维护性的特点，是ＯＯＰ技术的核心。２、消息消息是向某个对象请求服务的一种表达方式。由于对象封装了方法和数据，外部用户或对象对该对象提出的服务请求，就称为向该对象发送消息。３、方法当对象收到一个消息时，它除了要决定做什么还要决定怎样做，方法就是实现这些动作的代码。４、类类是面向对象技术中最重要的概念，用柬描述具有相同操作方法和相同数据格式的对象的集合，也就是说，类是对一组对象的抽象概括，每个对象都是某个类的一个具体的实例。对象的类有上下层之分，即存在父类和子类的关系，ＯＯＰ６

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