基于CAN的燃氣輪機遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)

GTD一350燃氣輪機是國內(nèi)首次引進的一個獨特設(shè)計、帶自由渦輪的航空燃氣渦輪發(fā)動機。它是設(shè)計用作Mi2型輕量級直升飛機的動力裝置。為了在實驗室進一步研究其作為聯(lián)合動力裝置原動機的動態(tài)特性，設(shè)計遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)是GTD一350燃機安全、可靠運行的重要保證。遠程故障診斷技術(shù)是在故障診斷技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，由于工業(yè)過程對遠程監(jiān)測與控制的急切需求而迅速發(fā)展起來的應(yīng)用技術(shù)。它通過工業(yè)局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)把分布于各個局部現(xiàn)場、獨立完成特定功能的設(shè)備互聯(lián)起來，以達到協(xié)同工作、集中監(jiān)測的目的，最大限度地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的實時性和高效性來完成遠程設(shè)備的監(jiān)測與故障診斷。

　　1 監(jiān)測診斷系統(tǒng)設(shè)計

　　1.1 監(jiān)測診斷系統(tǒng)的組成

　　本文設(shè)計了一種簡捷、可靠的基于CAN總線的燃氣輪機分布式監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，可以方便地調(diào)用各種故障診斷方法，實現(xiàn)燃氣輪機的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。它主要由傳感器子系統(tǒng)、現(xiàn)場采集處理與監(jiān)測子系統(tǒng)、遠程監(jiān)視子系統(tǒng)、分析診斷子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等部分組成。綜合了信號處理、人工智能、通信、DSP（Digital signal processing）、數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)等成熟的技術(shù)，將一個完整的在線監(jiān)測和診斷任務(wù)分解到不同層的計算機上，相互配合，共同實現(xiàn)分布式的監(jiān)測過程。

　　1.1.1 遠程監(jiān)視子系統(tǒng)

　　子系統(tǒng)在設(shè)備層，由多個以DSP為核心的嵌人式系統(tǒng)等智能采集處理單元組元。DSP具有高速數(shù)字信號處理能力，配合外圍的智能傳感器和濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等采集處理電路，采集到燃氣輪機的各種在線狀態(tài)信號，再經(jīng)過軟件濾波等預(yù)處理，可獲得需要的狀態(tài)原始數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)相關(guān)監(jiān)測算法對這些數(shù)據(jù)加以處理，最終通過設(shè)備層的總線將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測診斷層，而某個DSP監(jiān)測算法要從其他DSP子系統(tǒng)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，需要各采集處理子系統(tǒng)之間能相互通信。采用CAN總線將各個現(xiàn)場采集與監(jiān)測子系統(tǒng)連接起來，組成分布式的現(xiàn)場采集處理與監(jiān)測子系統(tǒng)。

　　1.1.2 傳感器及信號調(diào)理子系統(tǒng)

　　GTD350燃氣輪機信號調(diào)理子系統(tǒng)實現(xiàn)信號的隔離、放大、濾波、轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，采用模塊化、總體式設(shè)計。由測速模塊，振動信號濾波放大模塊，溫度信號放大模塊，壓力和流量信號直通模塊等模塊組成。各模塊實現(xiàn)專一的信號調(diào)理任務(wù)，根據(jù)測試信號的不同，可以自由組合，實現(xiàn)信號調(diào)理硬件的組態(tài)化。

　　1.1.3 現(xiàn)場采集處理與監(jiān)測子系統(tǒng)

　　現(xiàn)場采集處理與監(jiān)測子系統(tǒng)由DSP、高速A/D數(shù)據(jù)采集卡和慢變信號A/D采集卡組成。轉(zhuǎn)速和振動信號選用高速A/D同時對通道模擬信號進行同步采樣；溫度、壓力、流量、用慢變信號AID采集卡采集。

　　現(xiàn)場采集監(jiān)測子系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、報警和數(shù)據(jù)存儲等功能。采集的數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)絡(luò)存儲在文件服務(wù)器，當網(wǎng)絡(luò)中斷時，數(shù)據(jù)存人本地磁盤，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后由服務(wù)器調(diào)用。

　　1.1.4 分析診斷子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

　　在監(jiān)測診斷層，利用以太網(wǎng)將監(jiān)測主機、文件服務(wù)器、多個診斷控制計算機、數(shù)據(jù)庫等設(shè)備連接起來。分析診斷系統(tǒng)包含豐富的分析診斷軟件，實現(xiàn)故障的精密診斷、自動診斷和趨勢報表分析。監(jiān)測主機通過通信計算機接收設(shè)備層采集的原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，可調(diào)用監(jiān)測界面模塊將其顯示出來，并進行及時的報警和常規(guī)的數(shù)據(jù)分析。