基于PC104總線的故障診斷裝置的設計

某裝置是集機、電、液一體化的大型復雜設備。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(tǒng)，完成裝置的調平、起豎、回收等功能;由溫控系統(tǒng)控制發(fā)射筒內部溫度，使其保持在一定范圍內。整個系統(tǒng)邏輯關系復雜，信號路數(shù)繁多，使用中一旦出現(xiàn)故障，對其故障的定位和排隊都十分困難。針對這種情況，研制了該設備的故障診斷裝置，實現(xiàn)了對其不解體便能快速定位故障，并且采用專家系統(tǒng)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(wǎng)絡，實現(xiàn)使用部隊與院校或研究所之間的在線信息交流，充分發(fā)揮領域專家作用，進行故障的定位的排除。

為了解決某裝置故障診斷的難題，提出了一種基于PC104總線的便攜式故障診斷裝置的設計方案。分析了采用模塊化結構設計的硬件，介紹了利用多媒體技術實現(xiàn)的專家系統(tǒng)。該裝置也可為其它大型機電設備進行故障診斷提供參考。

　　1 系統(tǒng)硬件組成主工作原理

　　本裝置采用基于PC104總線的箱體式翻蓋機械機構。按照實現(xiàn)功能的不同，該裝置的硬件可分為兩大部分：診斷調校部分及裝置本身的溫控部分。系統(tǒng)的硬件原理圖如圖1所示。其中，CZ1～CZ8為與設備相連的插座：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后響應信號是否正常;CZ5、CZ6與壓力傳感器相連，對壓力傳感器供電，并采集壓力信號;CZ7用于調校液體擺;CZ8用來轉接手控臺的電源，將手控臺的27V電壓引入系統(tǒng)作為診斷的參考地。

　　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(shù)據(jù)采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采用研華公司的產(chǎn)品，經(jīng)過實驗驗證各產(chǎn)品間不存在硬件沖突。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(wǎng)卡等，可接入網(wǎng)絡。

　　1.1.2 數(shù)據(jù)采集部分

　　為了保持裝置的硬件兼容性，外圍板卡部分也都采用研華公司的產(chǎn)品。主要有以下三種型號的板卡：PEM-AIO、PCM-3724、PCLD-788。PEM-AIO是一款采用PC104總線結構的A/D數(shù)據(jù)采集卡，A/D轉換最多可接收十六個通道的單端模擬量輸入，并將這些模擬輸入量轉換成12位的數(shù)據(jù)。它主要用來采集該裝置電控、溫控系統(tǒng)工作時的控制信號、液壓系統(tǒng)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，并給出具體的值。PCM-3724是基于PC/104總線的48路I/O板，仿真8255 PPI模式為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并檢測電纜故障。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(shù)據(jù)采集板。裝置中共采用兩塊PCLD-788，通過它們節(jié)省了所需的A/D轉換通道數(shù)。

　　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(shù)據(jù)采集板、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(fā)出1kHz的方波信號，經(jīng)CZ7施加到的液體擺的輸入端，液體擺反饋輸出的信號經(jīng)信號調理模擬電路板濾波、跟隨、比較放大后送到A/D板的輸入端，根據(jù)A/D采集到的結果對液體擺實現(xiàn)精確校準。