电动机数据采集的应用设计_开题报告

文献综述

现代工业生产及我们的日常生活，几乎离不开各种各样的电机。电机是不可缺少的动力来源，扮演着重要的角色。但是在复杂多变的运行环境下，电机的故障已成为各类事故的重大推手。设备和生产朝着大型化、高速化、自动化、连续化、智能化、环保化等方向发展。一方面许多故障很难靠人的感官发现，而且有些设备不允许随便解体检查。另一方面设备突发性事故造成的损失越来越大。设备的维修成本占总的生产成本越来越大。在实际运行中，电机的故障不仅会损坏电机本身，而且会影响整个生产系统，甚至会危及人身安全，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。而过速、振动、过热和电机的结构故障与机械故障等则缺少实时监测与诊断。因此，开发电机在线监测和故障诊断系统对于提高企业生产效率和经济利益是非常必要的。因此，研究能对电动机进行运行参数记录和常见故障诊断的装置，无论对于避免重大事故的发生，还是查找故障原因及故障维修，都具有非常重要的意义。基于上述目的所进行的电机状态检测是十分必要的。开展设备状态监测和故障诊断的最终目的，是服从和服务于生产经营大局，提高对设备状态、劣化趋势的认知和控制能力，提高设备的作业率，延长设备的使用寿命，降低设备全寿命周期费用。

（一）实施在线振动监测的意义

直流电机调速性能好，启动转矩大，在工厂内适用于大中型设备。以55KW直流电机为例，其重410KG。存在拆卸、更换安装难度大，需要大量人员及时间完成。电动机运转使用过程中会产生振动，经常处于振动中的设备易导致设备精度丢失。当设备精度丢失大于设备安装精度。极易造成设备损坏。遇突发故障需要花费大量人力、物力及时间来抢修设备。

滚动轴承是直流电机中最常用部件之一，是较容易产生故障的部件。制造缺陷、安装不当、磨损等。加大机组振动，轴承寿命降低造成其它相关正常部件寿命终止（如正常运行机械密封由于轴承更换而被迫报废），轴承损伤常具有隐蔽性、突发性，甚至造成抱轴卡。

两个相连接的机器轴线装配不当、调整不够、基础损坏、热胀或联轴节锁死等造成不平行或不重合，一个或多个轴承安装倾斜或偏心，不对中。加大机组振动，造成轴承和机械密封损伤，甚至造成联轴器螺栓断裂。

设备固定地脚螺栓断裂或松动、基础找平斜铁脱落、钢制制成框架焊口开裂、找正垫片脱落等。造成设备固定地脚螺栓断裂或松动，甚至支撑结构裂纹造成基础支撑刚性下降。导致机组振动急剧加大，可能引发系统共振，造成机组结构性损伤。

通过在线振动检测可实时查看直流电动机组运行状态，实时掌握、不断积累设备的状态信息，预测电动机的劣化趋势和剩余寿命，根据具体情况制定不同的维修措施。这种维修方式的目标致力于。通过早期探测故障征兆，及时消除隐患，从而减少非计划检修。根据电动机状态确定检修内容，提前作好准备，从而缩短停机检修时间。根据电动机异常的原因和部位，指导检修，从而防止过剩维修。通过改善机器性能，提高可靠性，从而延长电动机使用寿命。通过发现异常工艺参数，及时处理调整，从而优化运行操作等等。把少量钱花费在状态监测上，比把花上大量费用在因设备严重损坏而引起强迫停机后的抢修上更有价值。

（二）在线振动中央监控系统。

目前，工厂内工控机运用较多，通过在直流电动机输出轴处增加VB-Z9530（振动速度0-20mm/s、振动速度量程0～100mm/s有效值、分辨率：0.05%）一体化振动变送器就地采集数据。将振动速度值转化为4～20mA输出电流信号。通过基于80C51单片机设计数据采集系统，将信号通过RS485传送至就地工控机再通过以太网端口及时的将电动机状态传送到其他系统中实现数据实时监控采集、故障报警和网络通讯功能。配合工厂MES生产信息化管理系统或组态式监控软件，可实现直流电机组信息的集中监控存储，甚至异地监控。实现了对设备故障早知道、早预报、早诊断，把故障消灭在萌芽之中。提高了设备运行完好率、减少设备停机时间及降低维修成本。

1）采用就地网络通信，信号稳定可靠，数据准确。

监控采用以太网，通信实时性高，维护成本低。

3）系统可扩展性好，可以把不同设备的电机监控数据纳入一个网络管理，后续成本低。

二、^范文提纲

1. 引 言

1.1研究背景及其目的的意义

1.2该课题研究的主要内容

2．系统的组成与原理

2.1主机部分及原理设计

3．系统设计与实现

3.1 数据采集部分

3.2A/D转换模块

3.3串口模块

3.4电源模块

4系统软件设计与实现

4.1软件编程介绍

4.2软件方案设计

5. 总结

三、参考文献

著作：

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[2] 李广第等.单片机基础[M].北京航空航天大学出版社.2007

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[4] 陈正义.单片机控制实习[M].人民邮电出版社.2004

[5] 彭为等.单片机典型系统设计[M].电子工业出版社.2001

[6] 王秀和等.电机学[M]. 机械工业出版社.2013

[7] 童敏明等.传感器原理与应用技术[M] .清华大学出版社.2012

[8] 王忆文等.数字集成电路设计实验教程[M].科学出版社.2015

[9] 高如云.通信电子线路[M].西安电子科技大学出版社.2016

[10] 沈红卫 .单片机通信与组网技术[M] .电子工业出版社.2014