作者：杭州浙江大学仪器系（310027）陈迈涛 王友钊 来源：《电子技术应用》

利用虚拟仪器热核设计的网络化旋转

机械状态监测系统 摘要：介绍了一个利用虚拟仪器技术的网络化旋转机械状态监测系统的设计，给出了系统的硬件结构和软件设计的思路。本系统符合工厂应用的要求，组态灵活。 关键词：状态监测 虚拟仪器 网络 旋转机械如汽轮机、燃气轮机、水轮机、发电机等是电力、石油化工、冶金、机械、航空等工业领域的关键设备。状态监测技术可以及时发现设备的运行故障先兆，为生产和维修提供决策依据，是保证大型设备安全运行、防止恶性事故发生的有效手段之一。本文介绍的是一个基于网络的时在线状态监测系统，通过对旋转机械状态参数的实时采集和处理，形成反映旋转机械运行状态的各种特征参数和图谱，供用户进行故障诊断使用。 1 系统任务和目标 系统任务：以网络为基础，利用虚拟仪器技术构成一个企业监测网，实现由现场、车间到分厂再到总公司等全方位多机群的在线监测系统。 系统目标： （1）能对设备的运行进行实时在线监测，提供故障诊断依据，监测参数为设备的转速、振动值、温度、压力、流量及开关量等。 （2）建立网络数据库，记录设备历史运行数据和升降速（启停车）数据等；判断报警状态和收集报警数据。 （3）利用数字信号处理技术，提供反映旋转机械运行状态的各种特征参数和图谱。 (4)在企业网内对设备的运行实现远程监控与分析。 （5）提供系统参数组态功能，根据现场具体情况定义相关系统参数，完成系统的重构，生成实用的通用软件，以满足不同用户的需要。 （6）实现虚拟仪器的网页发布。 2 系统结构 本系统采用虚拟仪器结构设计，图1为虚拟仪器系统结构示意图。 本系统设计为分布式多机并行处理系统，整个系统可以分为四级，如图2所示。工作站可以独立进行监控作业，亦可联网工作。在网络方式下，分析管理工作站可远离现场进行设备状态分析和系统管理。网页发布功能可使授权用户在网上任意点随时获得数据。 第一级为现场数据采集系统。它由传感器、信号预处理板、数据采集板构成。它是一个单片机应用系统，每一个数据采集卡采集多个测点的数据。振动量采集卡采用工业总线标准，以插卡的形式插入现场数据采集工作站（工控机）的扩展槽中，将数据以共享内存方式提供给数据采集工作上。它保证了高采样频率和高数据传递速率，实现了现场数据同步采集，工艺量等慢变量的数据通过串行总线rs232接口与数据采集工作站通讯。 第二级为数据采集工作站。每个工作站都是一个独立的监测系统，管理一台或几台设备；数据采集工作站能不间断地实时在线监测轴振动、轴位移、转速、温度、压力、流量等参数，能做到自动记录（产生升降速数据）、判断报警（产生报警事件表及黑匣子数据）、班（日）报表打印，同时还要响应用户从面板进行控制的要求；此外，可以方便做到联网运行，组成企业监测网络。 第三级为分析管理工作站及web、数据库服务器。本系统的服务器从功能上来说，由数据库服务器、web服务器、管理服务器、分析诊断服务器组成。从数据流量分布均匀性出发，实际的硬件平台由一台服务器作为数据库服务器和web服务器，另一台作为管理服务器及分析诊断服务器。其中，数据库服务器中存放报警、升降速、短期、中期及长期数据库形成设备运行历史档案，供网上各用户对设备进行监视；web服务器为internet或intranet上的各用户查看设备运行参数提供数据访问接口；管理服务器用于完成监测网上的所有工作站及设备信息（如设备组态和各监测通道的设置参数等）的管理和显示及报警转接功能；分