阀门状态的在线监测.pdf

_／ 弓 弓 V 1 9 9 t 年第 2 期 冀 门 阀 门 状 态 的 在 线 监 测 东北电力学院 吉 市 电 子 技 术 工 程 研 完 所 T { 弓 摘萎采用8 0 3 1 单片机作中央赴理嚣， 实现阀门状态信号采集和初步判踟工作。通过其串 行 口将敷据递鲥上位机进行敷据 分析和显示。 1 ． 概进 阀门是发电厂和化工厂等企业应用极为广 泛的设备之一． 阕仃的密封及泄漏情况直接影 响系统安全和经济运行。虽然各企业对 阀门的 监测极为视， 但由于阀门工作位置分撤， 在线 监测阀门的状态 比较困难 。随着计算机技术的 发展及声发射技术的广泛应用， 已经能够作到 对多个阀门进行在线监测， 及时发现事故的隐 患。 、 2 ． 声发射换镌器 传l ‘ 器 监测阀门状态的一次元件为声发射换能 器。 当阀门泄漏或密封不合格时， 高压流体经过 孔 口时产生高速流动， 此高速流体对管壁产生 冲击而激发弹性 波， 弹性渡沿管壁传递释放其 能量， 利用声发射传感器可捕捉到能量信号。 声发射传感器把故障点的弹性波变成电压 信号。由于影响换能器灵敏度的关键是压 电元 件的性能 ， 因此选择 了接收灵敏度高的锫钛酸 铅 P z T一5 压 电 陶瓷 ， 它 的 谐 振 频 率 为 0 k Hz 。根据谐振频率计算公式 厚 纵 向 一 丢 横 向 一 去 式 中 ， 0 厚 纵向谐振频率 ， 口 径 横向谐振频率 1 壳体刚度 W E壳体弹性模量 H 壳体高度 L换能器的惯性力矩 m压电元件质量 ， ， z 壳体质量 设计了谐振式声发射传感器。 3 信号采 处理 从 固定在阀门上的声发射换能器接收到的 微弱信号， 经过前置放大和滤波等． 每个通道的 处理过程如图 1 ．其中鹤值 比较器的作用是对 模拟量输人信号进行判别， 对扰动信号不予理 睬， 对超过门阈的信号启动采样． 图1 信号采集 由于声发射信号的频率 比较高， 用常规的 方法受到单片机本身存储容量及运行速度 的限 制。 因此利甩单片机很强的外围扩展能力 ， 采取 在进行敷据采集时 由硬件实现 ， 当采集完成后 由8 0 3 1 C P U控制系统进行数据判别和传递工 作。电路原理如图 2 。 当采样控制脉冲到来使触发器 Ut 置 1 状 态， 同时使二进制地址发生器清零 ， 以确保采集 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 一 3 6一 阔 门 1 9 9 7 年第 2 期 罔 2电 龉 愿 理 到的数据从存储器的零地址开始存储。 u 的Q 端控制三态输出缓冲器 uz 、 u 及收发器 u ， 使其处于高阻状态， 关闭 8 0 3 1 最小系统与外部 R A M 倒的总线。 u 的砭端控制三态输出缓冲 器 u s 、 u 和U ， 使其处于使能状态， 同时启动 视频A／ D进行数据采集工作， 所采集数据高速 送入R A M 中。 当全部数据存满后， 利用进制 地址发生器的最高位向 C P U 发出中断申请， 转人中断服务程序 同时置 u 为 0状态， u 。 、 U。 和 U， 禁止， u U 。 和 u t 使能． 即关闭外部 R A M 与视频 A ／ D佣的总线， 打开外部 R AM 与 C P U 一侧的总线 ， 由C P U控 制系统进 行数 据处理和传递工作。 4 ． 多机通讯 Mc s 一5 1 系列单片机可实现多机通讯， 通 过使用串行口控制寄存器 S C O N中的S M 位， 就可实现主机和从机之间的通讯。S C ON格式 为 巫巫豇 亘匝 ．．．．．．．．．J ．．．．．．．．j． ．．．．．．．J．．． ．．．．．i．．．． ．．．．L．．．．．．．．JL ． ．．．．．J．．．．一 若S M l ， 表示置多机通讯功能， 如果收到的 第 9 位数据 R 1时 地址／ 数据标识位 ， 数 据装入接收缓冲器， 内部硬件产生接收中断 R I 位置 ， 如果 R B O ， 则苯置位 R I ， 信息无 效。若 S Mz o ， 则不论 RB 是 。还是 1 都置位 R I I 产生接收中斯。单片机多机通讯的典型数 据帧格式为 趋始位『 D 。 l D 1 I D 2 I D 3 I l D 5 l D a I I T B 8 l 停止位 其 中T B s 是可编程的， 通过使其为 0 或 1 而将 数据帧和地址帧区别开。 微机的串行通讯接 口是 以 8 2 5 0为核心部 位组成， 经过软件处理， 可使 8 2 5 0满足与单片 机通讯的要求。8 2 5 0发送 的 1 1位数据帧 由 1 位起始位 、 8位觌据位 、 1位奇偶校验位和 1位 停止位组成， 格式为 起始位i I D l J D 。 l D 。 I D s l D a l D I 奇佴位l 停止位 改变 8 2 5 0 的奇偶校验位， 使得发送地址时 为 1 ， 发送数据时为 0 ， 则 8 2 5 0的数据帧完全模 拟了单片机。 首先令所有从机的S M。 置1 ． 使它 们只能接收地址帧。若主机欲与某目标从机通 讯， 则由主机发一帧该目标从机地址信息给所 有从机 罐} 从 机接收到地址坎后 ， 响应 串行E l 中 断， 比较 自身地址与目标从机地址。若两者一 致， 财该从机为目标从机， 清除S M。 位， 以便接 收后续控制信患和数据。 若两者不一致， 仍维持 S M。 一1 ， 对主机发来的控制信息和数据不予理 睬 ， 从而实现主机和从机之间的通讯。 5 ． 结论 通过对 8 0 3 1 单片机外围的扩展， 系统可实 现对高频信号的采样要求。利用声发射传感器 和多机通讯技术， 组成了一个分散监测系统。 通 过串行口数据被输送到微机， 进行数学分析和 背景噪声的判别等， 实现对远距离和多测点的 在线监测。 参考文献 1 赵嵌军、 胡戒． 单片机接 口技术 北京 人民邮电出版社， 1 9 8 3 ． 3 2 何立民． 单片机应用技术选鳊 北京 北京航空航天大学出 版社， 1 9 9 5 ． 6 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载