虚拟仪器技术在柴油机故障诊断系统中的应用

　　1 引言

　　随着科学技术的发展，现在计算机已成为故障诊断设备中不可或缺的支撑环境，我们可以利用其丰富的软硬件资源提高数据采集的精度和数据的处理分析能力。传统仪器中的数据处理、结果显示等很多功能都可以由计算机软件来实现，只要辅以相应的传感器和数据采集设备，即可组成一套一般仪器所没有的特殊功能的故障诊断系统。这就运用了方兴未艾的虚拟仪器技术。

　　虚拟仪器(Virtual instrument)是计算机技术同仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器，是对传统仪器概念的重大突破，是仪器领域内的一次革命。虚拟仪器是继第一代仪器——模拟式仪表、第二代仪器——分立元件式仪表、第三代仪表——数字式仪表、第四代仪器——智能化仪器之后的新一代仪器。在NI公司首先提出这个概念之后，这项技术得到了迅速的发展和广泛的应用，它给予用户极大的自由度，可以根据自己的实际需要通过虚拟仪器的软面板方便的构建实际系统。

　　本文中针对柴油机故障诊断系统的特点和需求，利用虚拟仪器的思想，在可视化编程环境中实现多功能仪器的软面板，以及对数据分析处理和进行故障诊断的功能。

　　2 系统简介

　　柴油机作为铁路、矿山、冶金等行业普遍使用的动力设备，其工作状况的好坏，直接影响着使用部门的生产能否正常运行。因此，对柴油机进行故障诊断和状态检测，确保其处于最佳工况，在提高使用安全性、降低污染和节约维修费用方面具有重要的意义。

　　为了对正在使用中的柴油机设备进行不解体的故障诊断和状态监测，在这套系统中我们将所有设备均放置于一个箱体内，可以对柴油机的转速、高压油管压力波、功率、供油提前角、上止点、缸表面温度以及燃油消耗等进行测量。系统中上位机采用PALMAX便携计算机，用于人机界面、数据分析和处理、波形显示、磁盘操作和故障诊断。由于传感器输出端信号为非标准且包含干扰信号，必须经过调理电路板进行滤波、放大，转换成0～5V，4～20mA的标准信号。下位机使用RZAD-2型笔记本专用并口数据采集器，它采用仿总线操作方式，工作时只需一根接于笔记本的并口电缆，使用简便且易于扩展。采样频率通过对8253定时器编程实现，A/D转换与数据读入并行工作，不占用CPU时间，板上并具有32K数据缓冲区。其结构如图1所示：　　

　　图1 系统结构框图

　　3 虚拟仪器软件设计

　　3.1 软件的整体框架

　　本系统的软件主要通过Microsoft公司的Visual Basic(VB)开发而成，其整体框图如图2所示。VB是在Windows环境下的可视化开发工具，它简单易行，具有良好的图形用户接口、支持面向对象的程序设计、结构化的事件驱动编程模式和对数据库的方便操作功能。另外，VB可以直接使用第三方开发的控件和方便的调用动态链接库(DLL)。利用VB的这些灵活性和通用性的特点使得开发过程变得简单且可以设计出良好的人机界面。