智能機械潤滑系統(tǒng)故障診斷及硬件程序設(shè)計

　　下面文章針對智能機械潤滑系統(tǒng)展開研究，分析計算機技術(shù)實現(xiàn)故障智能診斷和處理的方法，以SOPC為核心，采用檢測傳感電路、執(zhí)行電路和輸入輸出電路，實現(xiàn)智能機械潤滑系統(tǒng)的故障診斷與簡單處理，這一系統(tǒng)和智能潤滑控制系統(tǒng)有效結(jié)合，保障潤滑系統(tǒng)正常運行，降低維修工作量，降低設(shè)備運行成本，保障運行安全，從而能夠保護環(huán)境，保障作業(yè)質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：SOPC,智能控制,潤滑控制系統(tǒng),智能故障診斷,集中潤滑系統(tǒng)

　　智能機械潤滑系統(tǒng)避免了人工加注時的各種缺點，能夠按照預先設(shè)定的策略實現(xiàn)自動加注潤滑劑到各潤滑點，使各潤滑點時刻保持良好的潤滑狀態(tài)，且在潤滑全過程中零污染，得到了越來越廣泛的應用。但智能機械潤滑系統(tǒng)技術(shù)先進，維護管理比較復雜，現(xiàn)場處理也有一定難度，一旦出現(xiàn)故障，就會造成整個潤滑系統(tǒng)癱瘓，造成設(shè)備損壞、停產(chǎn)，因此如何對智能機械潤滑系統(tǒng)故障實現(xiàn)快速診斷和處理，是智能機械潤滑系統(tǒng)的難點之一。

　　計算機在線故障診斷技術(shù)，在各行各業(yè)中都得到廣泛應用，本文研究智能機械潤滑系統(tǒng)智能故障診斷，就是利用智能機械潤滑控制系統(tǒng)中各傳感檢測信號，通過計算機處理，對潤滑系統(tǒng)進行適當?shù)目刂啤⑻幚砗蛨缶⒐收蠣顟B(tài)記憶和顯示出來，幫助快速恢復設(shè)備正常運行。

　　SOPC結(jié)合了SOC和PLD的優(yōu)點，筆者利用它實現(xiàn)了機械潤滑系統(tǒng)的智能控制，SOPC嵌入了微型計算機，因此也可以利用其實現(xiàn)在線故障診斷，并且可以和控制系統(tǒng)集成在一起，能根據(jù)用戶要求定制，是個性化、過程化、精細化、準確化的多品種小批量產(chǎn)品的不二選擇。

　　2 智能機械潤滑系統(tǒng)組成及故障診斷技術(shù)原理

　　智能機械潤滑系統(tǒng)一般由油箱、油泵、過濾器、冷卻器、加熱器、各種閥(包括安全閥、單通閥、雙通閥等)、檢測保護裝置(油標、液位控制器、油流指示器、給油指示器、溫度測量裝置、油壓檢測裝置等)及自動潤滑控制系統(tǒng)組成。其中任何一個組成部分出現(xiàn)故障，都有可能引起智能機械潤滑系統(tǒng)故障。

　　故障分析方法，常用的有FTA、FMEA、FMECA，F(xiàn)TA(Fault Tree Analysis，故障樹分析)是通過故障現(xiàn)象分析故障原因的方法，F(xiàn)MEA(Fault Model Effect Analysis，故障模式影響分析)是在隊故障出現(xiàn)后的影響進行分析，而FMECA在FMEA的基礎(chǔ)上吧，增加了嚴重度分析。故障診斷，必須建立在對系統(tǒng)故障分析的基礎(chǔ)上，為了做出合理的處理措施，本研究建立在FMECA的基礎(chǔ)上。

　　故障自動診斷，通常分兩部完成：首先是生成數(shù)據(jù)，即預先建立被診斷的對象故障模型，編制故障字典，然后輸入測量數(shù)據(jù)，進行對比，給出診斷結(jié)果。故障自動診斷，現(xiàn)在常用計算機完成。診斷離不開測試數(shù)據(jù)和故障定位數(shù)據(jù)，智能機械潤滑系統(tǒng)自動診斷更強調(diào)實時性，隨著智能機械潤滑系統(tǒng)規(guī)模增大，要求數(shù)據(jù)生成技術(shù)既能使診斷數(shù)據(jù)有較高的測試效率，又能盡量減少生成方法的計算復雜性，提高診斷實時性，當然，更完美的方法是采用硬件實現(xiàn)，SOC或SOPC是個不錯的選擇。

　　故障自動處理，通常根據(jù)故障模式和嚴重程度，利用控制系統(tǒng)采取相應措施，完成自動處理，智能機械潤滑系統(tǒng)故障處理，也要求實時處理。智能機械潤滑系統(tǒng)故障處理方法常見的有：停止主機運行、啟用備用供油泵、增加油溫、報警、顯示故障和故障部位等。處理措施是根據(jù)故障嚴重程度自動執(zhí)行的，比如，潤滑系統(tǒng)已不起作用，為了保護設(shè)備，不能啟動主機，運行中必須先停止主機運行，而如果只是潤滑油位傳感器檢測到油位低于安全運行位，就只需發(fā)出聲光報警，同時顯示缺油。

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　3.1 計算機選擇

　　計算機在線故障診斷，顧名思義，是必須用到計算機的，可以選用PC機、嵌入式系統(tǒng)、單片機，各有優(yōu)缺點，但其實最好的選擇是使用SOC，也就是專用芯片，或者SOPC，也就是可編程的SOC。但SOC不是一般情況下能采用的，必須是大規(guī)模生產(chǎn)才能考慮。本系統(tǒng)采用市面上易于獲得的SOPC芯片。

　　3.2 SOPC選擇及資源分配

　　考慮到與智能機械潤滑系統(tǒng)集成，本設(shè)計選用低成本、低功耗的Cyclone系列FPGA芯片- CycloneIII EP3C55F484，內(nèi)含55865個LCs，具有260萬BIT內(nèi)嵌RAM容量，4個鎖相環(huán)(2KHZ-1300MHZ)，484個IO引腳。可嵌入一個8051單片機系統(tǒng)、8088 IBM 計算機系統(tǒng)，或一個 32 位 Nios2 嵌入式處理器核及其整個應用系統(tǒng)(包括RAM/ROM 等)，從而構(gòu)成一個功能完備的單芯片式嵌入式系統(tǒng)。

　　確定芯片之后，接下來是芯片資源分配。本設(shè)計選用EP3C55 F484內(nèi)含的全兼容工業(yè)級8051核，其主頻最高可達250MHz，配備內(nèi)置的鎖相環(huán)、數(shù)據(jù)RAM、程序ROM、接口模塊、通信模塊、顯示控制模塊、數(shù)據(jù)采樣和信號發(fā)生模塊等等，構(gòu)成SOC系統(tǒng)。

　　內(nèi)部資源分配好后，接下來是引腳分配。EP3C55F484腳較多，除了集中潤滑控制系統(tǒng)占用引腳外，本系統(tǒng)引腳分配見表1。

　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　4.1 CPU核的定義和單片機最小系統(tǒng)實現(xiàn)

　　EP3C55F484的8051核是一個軟核，名稱為CPU8051V1，由VQM源碼表述，文件名為CPU8051V1.VQM，在使用時，采用例化方式直接調(diào)用，配置260萬BIT內(nèi)嵌RAM和最大64KB的程序ROM。

　　4.2 外部硬件驅(qū)動程序和應用程序設(shè)計

　　外部硬件通過各類接口連接到8051V1，使用時都必須有驅(qū)動程序，完成硬件初始化和硬件釋放、數(shù)據(jù)輸入輸出和故障處理。限于篇幅，驅(qū)動程序的編寫不作詳細介紹。

　　應用程序的設(shè)計，主要包括：

　　(1)主程序設(shè)計。由于單片機是順序執(zhí)行的，編寫主程序首先需要做的是對有關(guān)變量初始化，然后啟動優(yōu)先級最高的任務控制塊，然后再啟動其它任務內(nèi)核。(2)中斷程序設(shè)計。在中斷服務程序中，主要是中斷向量表的調(diào)用和處理。(3)子程序設(shè)計。應用程序設(shè)計，主要就是各個任務的編程，為了編程和調(diào)試方便，整個程序按任務劃分成多個子程序。限于篇幅，不再贅述。

　　5 結(jié)語

　　本研究以EP3C55F484為核心，輔以檢測電路，主機控制電路、備用油泵控制電路和聲光報警電路，完成了智能機械潤滑系統(tǒng)的智能故障診斷，能和控制系統(tǒng)集成在一起，抗干擾、成本低、體積小、易于擴展和升級，是傳統(tǒng)機械潤滑控制系統(tǒng)改造和智能潤滑控制系統(tǒng)故障診斷的一個不錯的選擇，對類似機電產(chǎn)品的開發(fā)，也有一定的參考價值。

　　參考文獻：

　　[1]陳陽，余建坤.基于ARM+μC/OS-Ⅱ智能機械潤滑控制系統(tǒng)設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2014(4)：12-13.

　　機械類研究生論文發(fā)表《機械研究生論文深度要求》

　　現(xiàn)如今，研究生發(fā)表論文已經(jīng)屢見不鮮啦，因為這些與學生在學校的表現(xiàn)有著很大的關(guān)聯(lián)，直接影響著學分以及獎學金，可是學生畢竟還是學生，他們對論文探討的深度肯定不是很深，畢竟沒有工作經(jīng)驗，自己學到的理論指導不能與實際相結(jié)合，所以小編建議機械專業(yè)的研究生在考慮發(fā)表機械類的論文時，可以和自己的導師商量，讓他們給你們提供一些方向。