基于DSP的给水泵运行状态监测仪

　　1 引言

　　随着电厂机组装机容量向大型化发展，状态检修显得越来越重要。状态监测是状态检修的前提和基础，由于振动信息能够更迅速，更直接反映机械设备的运行状态，因此振动信号监测是可靠而有效的办法。目前，国内多采用在上位机完成所需的信号处理，但是由于状态检修中所需完成的信号处理算法相当复杂，如fft等，在 上位机很难满足实时性要求。为此提出了基于dsp芯片开发一个辅机运行状态检测仪作为辅机状态检修系统的前端预处理机。给水泵运行状态监测仪主要完成给水泵各路机械量和过程量的采集，并对各振动信号进行阶比谱分析，计算振动幅度的平均值，并将采集数据和分析结果上传pc机，为在线检修系统的专家系统提供给水泵的运行状态信息。

　　2 系统的总体设计

　　由于系统的特点是计算量大，通信数据量大，实时性要求高，所以采用dsp+usb的方案来满足系统的需求。给水泵状态检测仪由信号调理电路，a/d转换 器，dsp处理器，sram，lcd，键盘以及基于pld的接口和逻辑控制电路组成。系统的硬件框图如图1所示:

　　系统中需要采集的信号类型主要有4-20ma和耦合在-12v上的弱交流信号两种，可以通过调理电路进行滤波，放大，转换成满足系统a/d要求的电压信号范围(0-5v)，再直接利用dsp芯片自带的双10位a/d转换器，转换成数字量，从而可以在dsp中利用fir低通滤波器来实现抗混叠滤波以及fft 变换来进行频谱分析，并将采集数据和分析结果上传给pc机。本系统采用了两种通信接口:usb接口和rs232接口，usb接口用于仪表向pc机上传数 据，rs232接口主要用来调试和与慢速外设接口，当系统上传的数据量不多时也可用于仪表向pc机传输数据，这样可以简化pc机软件的设计。接口和控制逻 辑采用由复杂可编程器件(cpld)完成。

　　3 系统的硬件组成

　　(1) 系统中所选用的dsp为ti公司生产的tms320f240 16位定点dsp，它具有处理能力强，功耗低，资源配置灵活的特点，主频可达20mhz，指令周期为50ns，自带双10位a/d转换器，由于将a/d集 成在处理器内部，这样可以减少系统成本，节约了电路板空间。tms320f240片内带有544×16bit的daram和16k×16bit flash程序存储器。daram分为b0，b1和b2三块，b1和b2块只能映射到数据存储空间，bo块含有256×16bit,既可以配置为程序存储器也可以配置为数据存储器。为了程序调试和应用的需要，需要对存储器空间进行扩展。程序存储器扩展选用的是atmel公司生产的128k×8bit的 at25p1024 eeprom，tms320f240片内拥有一个spi串行外设接口，能够很方便的和at25p1024连接。在系统的实际应用中，如果系统任务不是非常繁重，代码长度不超过16k×16bit,应用程序全部固化在flash内，如果系统任务比较多，在片内存储器固化一个引导程序，用户代码固化在 at25p1024，运行在片外sram。数据存储器扩展选用的是issi公司生产的128k×8bit的is61c1024高速cmos sram，采用两片is61c1024，组成128k×16bit的存储空间，通过接口与控制逻辑划分为独立的地址空间和数据空间，各为 64k×16bit。