【测控技术与仪器专业毕业设计+文献综述+开题报告】故障诊断试验台的系统设计——故障定位.docx

20- 一届）本科毕业设计故障诊断试验台的系统设计摘要在流程工业生产中，对工业设备进行状态监测和故障诊断是非常有必要的 但是，随着现代工业过程系统大型化和复杂化的快速发展，传统的故障诊断技术 已经难以满足复杂分布式设备的诊断要求因此，人们迫切需要找到适合当前形 势的故障诊断方法，用以提高系统的可靠性与安全性多级流模型(MFM, Multilevel flow models)是针对现代流程工业的故障诊断, 它发展起来的是系统目标和功能的图形化，对真实的物理系统以物质流、能量流、 信息流的角度进行抽象，把系统目标和功能及其Z间的关系通过图形符号來表达 的模型作为一种功能模型，MFM通常比相应的面向事件的模型更简单，并且 对系统的描述更加完全，能显著地减少计算量，因而在实时性要求很高的故障诊 断中具有明显的优势木系统针对流程工业的温度、压力等缓变信号的采集，但为了使采集器具有 分布式系统设备故障定位的功能要求，结构上采用了单片机结构，主要负责对现 场的故障定位该系统的现场数据通过各类传感器采集上来后经调理电路接入单片机进行 A/D转换、分析和处理、液晶实时显示，然后通过传感器对现场进行故障初诊断。

本文研究的基于MFM多级流模型的故障诊断优势在于实时性高、扩展能力 强，适用于流程工业领域的故障初诊断及定位TRACTIn dustrial producti on in the process of in dustrial equipme nt condition monitoring and fault diagnosis is necessary. However, with modern large-scale in dustrial processes and complex system, the rapid development of the traditional fault diagnosis technology has been difficult to meet the complex requireme nts of a distributed diag no Stic equipme nt. Therefore, it was an urgent need to find the current situation of the fault diagnosis method to improve system reliability and security.Multilevel flow model (MFM, Multilevel flow models) is for the fault diagnosis of modern process industry, which developed the system objectives and functions of the graphical, real physical system of material flow, energy flow, information flow point of view abstract, objectives and functions of the system and the relationship between the graphic symbols to express through the model. As a functional model, MFM usually higher tha n the corresp on ding event-oriented model is more simple and more complete description of the system, can significantly reduce the computational load, thus demanding real-time fault diagnosis has obvious advantages.The system for the process industry temperature and pressure slowly varying signal acquisition, but in order to make acquisition a distributed system fault location equipment, functional requirements, structure using the single chip structures responsible for the on-site fault location.The system of field data collected by various sensors onto the circuit after the conditi oning access by the microc on troller A/D con version, an alysis and processing, liquid crystal display, and then through the sensor fault on the seene early diagnosis.In this paper, MFM-based multi-flow model of fault diagnosis advantage of high real-time, scalability, suitable for the process industry in early diagnosis and fault location.Key Words: fault location; fault diagnosis; MFM; Microcontroller目录第一章绪论 11.1研究的背景和意义 11.2国内外研究现状及发展趋势 21.2.1国外发展情况 21.2.2国内发展情况 41.3研究开发内容和技术关键、技术路线 61.4论文章节安排 6第二章 多级流故障诊断方法 2.1多级流的定义 72.2多级流故障监测 72.3故障诊断算法 72.4基于MFM的故障诊断技术及实施过程 92.4基于MFM的试验台总体设计方案 92.4.1简介试验台总体实施过程 10第三章 基于MFM的故障定位及实施方案 113.1基于MFM的嵌入式故障诊断系统 113.1.1障诊断系统功能需求 123.1.2故障诊断系统结构 133.2故障定位之硬件-单片机显示电路 143.3故障定位之软件・C语言的开发与实现 153.3.1故障初诊断的实现 153.3.2软件系统的集成 163.3.3单片机故障初诊断 173.4故障诊断试验台基于MFM的故障定位 17第四章结论与展望 194.1木课题主要研究工作总结 194.2对进一步研究工作的建议 20参考文献 21第一章绪论1.1研究的背景和意义近几I•年来，工业生产的过程监测与故障诊断--直是流程工业系统关注的 主要问题Z-0它通过监测生产过程的运行状态，及时检测故障发生、过程干 扰以及其它的异常工况，定位并诊断引发故障的原因变量，从而保证生产过程 安全运行，提高产品质量和生产效率。

随着现代工业及科学技术的迅速发展，特别是计算机相关领域技术的重大 突破，现代流程工业系统止在不断地朝着大规模化、复杂化与智能化方向发展 这一趋势，一方面带来了更高的生产效率和经济利益；另一方面，也使得影响 系统正常运行的因素骤然增加，导致其产生故障或者失效的潜在可能性也越來 越大［1］ O这类系统一旦发生故障，其造成的后果不仅会带来经济或人员的损失， 而且也可能对生态环境造成无法恢复的污染国内1950〜1979年统计的186起 重大事故中，基于模式识别的流程工业生产故障诊断若干问题研究有48起 与流程工业有关［2］ 0 1979年，美国三里岛核电站由于操作人员失误以及设备的 连锁失效导致放射性物质经贮存罐释放到大气中，经济损失达到I •亿美元［3］ 1986年4月，前苏联切尔诺贝利核电站因操作人员违章操作而使4号反应堆内 石墨燃烧导致原子堆芯融化而发生反应堆爆炸，致使20多人死亡，经济损失高 达儿十亿美元［4］当然在流程工业中，重大事故是不可能经常发生，但是小事 故却每天都在发生，这些小事故每年给美国造成了上百亿美元的损失，以及给 世界造成上千亿美元的损失［5-6］ o这些大大小小的事故无时无刻不在提醒人 们，现代流程工业系统运行的安全性和可靠性已成为人类朝现代化方向发展中 一个必须解决的问题。

国内外许多资料表明，开展故障诊断的经济效益是明显 的据有关部门统计，我国每年用于设备维修的费用仅冶金部就达250亿元， 如果将故障诊断这项技术推广，每年可以减少事故50%—70%，节约维修费用 10%-30%,效益相当可观［7］由于缺少故障诊断系统，美国石化工业每年估 计将导致大约二百亿美元的损失［8］和似的事故每年导致英国二百七十亿美元 的经济损失［9］监测与故障诊断系统的研究不仅可以保障系统和人身安全，还具有显著 的经济效益和社会效益由于缺少故障诊断系统，美国石化工业每年估计将导致 大约二方亿美元的损失相似的事故每年导致英国二方七十亿美元的经济损失流程工业的特点是控制环节多且各控制环节相互关联，一个控制环节出现故 障将引起整个生产环节的瘫痪，直接影响到产品质量和生产效益对于化工、制 药、炼钢等企业若故障不能及吋诊断和排除还将造成重大事故，有吋甚至造成巨 大的灾难因此，对流程工业实施过程监控是势在必行浙江省是我国的经济发展大省，其中供电能力持续增强是保证工业经济增长 的主要保证主要通过利用我国风力、水力、火力、潮汐、核能等多种能源进行 发电其中，不仅在北仑、镇海、台州、温州、长兴、嘉兴等建有大型火力发电 厂，还有新安江、富春江、乌溪江、紧水滩等大型水力发电厂。

省内的三门核电 站、滩坑水电站等大型电力项口正在筹建zm,-批大型火电厂可望在近年内建 成发电也就是说电力是浙江能源的主耍部分，耍充分保证浙江的能源安全，首 先必须确保发电系统的安全运行所以，对发电大机组，实施状态监测与故障诊 断技术和系统，是保证这些大型发电机组的安全、可靠、、高效连续运行的必要 手段同时，本项目的研究成果述可以推广应用于炼化、冶金、交通及其它的工 业生产部门，在木省也貝有广泛的市场前景通过国内外许多资料表明，监测与故障诊断系统的研究不仅可以保障 系统和人身安全，还具有显著的经济效益和社会效益对于正在大力提倡、推 行节约型地低碳社会更是有着现实意义1.2国内外研究现状及发展趋势早期的故障诊断主要是依靠人工，利用触、摸、听、看等手段对设备进行诊 断通过经验的积累，人们可以对一些设备岀现的故障做岀判断，但这种手段由 于其具有局限性和不完备性，在口前已经不能适应生产对设备可靠性的要求而 信息技术和计算机技术的飞速发展以及各种先进数学算法的出现，为流程工业故 障诊断技术的发展提供了有利的条件人工智能、计算机网络技术和传感技术等 已经成为故障诊断系统不可缺少的部分1.2. 1国外发展情况国外状态监测、故障诊断近20年来取得了飞速发展，据最新资料报道:西方 国家正投入大量人力、物力进行这项技术的工业化应用研究以及相关基础性应用 技术研究。

如欧洲共同体的英、法、芬兰、希腊从1996年5月起，开始了一项 利用人工智能和仿真技术提高状态监测和故障诊断功能与精度的“VISIG”大型 联合项目的研究法国自从70年代末开始实施了一项名为“。