压缩机时间序列故障诊断在力控组态软件中的实现

王广斌 刘义伦 李松柏 阳小燕/ 中南大学

摘要:重点研究了力控组态软件和MATLAB的动态数据交换技术,并以某大型压缩机为研究对象,以实例形式在力控组态软件中实现了对压缩机的时间序列故障诊断.
关键词:压缩机;组态软件;动态数据交换;时间序列;故障诊断
中图分类号:TH113 文献识别码:B
文章编号:1006-8155(2007)06-0069-04
Implementation of Time Series Fault Diagnosis of Compressor in Force Control Configuration Software
Abstract: This paper has mainly studied the DDE technology of force control configuration software and MATLAB. And set one large-scale compressor as the research object, the time series fault diagnosis is realized with instance form in force control configuration software.
Key words: centrifugal compressor; configuration software; DDE; time series; fault diagnosis
组态软件作为用户可定制特定功能的软件开发工具,以其具有友好的人机界面,生动的图形显示,开放的数据接口以及灵活的组态开发等优点,提高了自动化工程的工作效率,在工控与自动化领域得到了越来越广泛地应用.但是, 在实际应用中, 由于其计算功能薄弱,实现复杂的控制算法难度较大而给用户带来了诸多不便.而MATLAB是在工程技术研究中运用最广泛的计算软件,它基于矩阵运算,开发了系统辨识,鲁棒控制,神经网络,数字信号处理,滤波器设计,优化控制等工具箱,可实现大量控制算法.如果能够将组态软件和MATLAB集成,实现动态数据交换,则可以发挥这两种软件的优势.本文将结合对大型离心式压缩机组的时间序列故障诊断实例,讨论力控组态软件与MATLAB的动态数据交换问题,并通过软件集成在力控中实现对设备的故障诊断.
1 力控组态软件
力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件,其最大的特点是能以灵活多样的组态方式而不是编程方式来进行系统集成,它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法,只要将其预设置的各种软件模块进行简单的组态,便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能 .
力控软件包括工程管理器,人机界面VIEW,实时数据库DB,I/O驱动程序,控制策略生成器以及各种网络服务组件等.其中实时数据库DB是整个系统数据处理,数据组织和管理的核心,它负责实时数据处理,历史数据存储,统计数据处理,报警处理,数据服务请求处理等[1].
使用组态软件制作应用程序的基本过程:根据监控要求设计图形画面,设计和建立数据库组态,将图形对象与实时数据库变量建立动画连接,编写动作脚本程序并进行程序调试与运行.
2 力控组态软件与MATLAB的动态数据交换
动态数据交换(DDE)是微软的一种数据通讯形式,它使用共享的内存在应用程序之间进行数据交换.它能够及时更新数据,在两个应用程序之间信息是自动更新的,无需用户参与.数据通信时,接收信息的应用程序称作客户,提供信息的应用程序称作服务器.两个程序间建立DDE通讯称作DDE会话,一个会话由服务名与主题来标识,要交换的数据称作项目.
力控支持DDE标准,可以和其他支持DDE标准的应用程序进行数据交换.当力控数据库作为DDE客户程序时,是将服务器程序当作一个I/O设备,数据库中的点参数通过I/O数据连接与DDE服务器程序进行数据交换.当力控数据库作为DDE服务器程序时,客户程序的DDE连接项应设置如下:服务名和主题名均为"DB",项目名为数据库DB中的点参数名,如"LEVEL.PV".
MATLAB也支持DDE标准,当MATLAB作为客户端时,使用MATLAB的DDE client模块来建立和保持DDE交换.DDE client模块包括连接初始化函数ddeinit,建立连接函数ddeadv,传送字符函数ddeexec,请求传送函数 ddereq,发送数据函数 ddepoke,终止数据交换函数 ddeterm和取消连接函数ddeunadv等.当MATLAB作为服务器端时,服务器名为"MATLAB",它有两个主题System和Engine,System主题允许用户浏览服务器端提供的主题列表,System主题项目和服务器端所支持的格式, 支持Sysitems,Format,Topic 3种项目.Engine主题让用户通过调用DDE的execute来传递MATLAB命令,用request命令从MATLAB导入数据和用poke命令从MATLAB导出数据[2].

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