Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．１１ １７７４ 计算机与数字工程 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 总第２８９期 ２０１３年第１１期 基于ＬａｂＶＩＥＷ的电动机故障诊断模块的开发 连鹏 武汉４３００７４） （华中科技大学自动化学院摘要基于ＬａｂＶＩＥＷ开发平台，针对广泛应用于煤矿、石油等行业的电动机的常见故障，通过在被监测的电动机上建立监测点，采 ｌａｂＶＩＥＷ；专家系统；故障诊断 ＴＰ３９１ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２ ９７２２．２０１３．１１．０１９ 集电动机运行时的振动信号数据，在此基础上开发了故障诊断专家系统，为实现电动机设备的故障诊断和安全运行提供了依据和保障。 关键词中图分类号Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｔｏｒ Ｆａｕｌｔ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｍｏｄｕｌｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ ＬＩＡＮ Ｐｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ＬａｂＶＩＥＷ，ａｓ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｌｌｎｏｎ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｔｏｒ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ，ｏｉｌ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ，ｂｙ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｄａｔａ， ａ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃ— ｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ． Ｋｅｙ Ｗｏ ｓ ＬａｂＶＩＥＷ，ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ。ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ ＴＰ３９】 １ 引言 随着现代工业的不断发展，机械设备正朝着结构复杂 化，功能完善化，管理自动化的方向发展，在工业生产过程 中发挥着举足轻重的作用。机械在运行过程中一旦发生任 ｎｉ９２３４采集模块２，检测装置３中设有加速度传感器５和信 号调理电路４，信号调理电路４用于对加速度传感器５拾取 的信号进行放大、滤波等；数据采集模块７将采集到的信号 通过程序控制输入工控机１中，在ＬａｂＶＩＥＷ平台中编写数 据采集程序，控制信号的采集频率，输入和输出等。数据处 何哪怕非常微小的故障，往往都会造成重大的经济损失和 人员伤亡ｌ１］。电动机故障主要是转子故障，包括转子偏心、 断条、裂纹、弯曲或偏离磁场中心，此外还包括气隙偏心等 故障¨２ｊ。目前的工业生产过程中对于电动机的故障诊断， 往往依靠现场的工作人员根据自身经验以及少量的机械运 行状态数据来判断机械运转是否正常。由于受主观因素影 响较大，这样往往会导致无法及时地发现或预测异常现象， 检出并修复故障往往处于滞后状态，而且对于故障处理工 程中的数据也无法形成历史记录［３］。 ＬａｂＶＩＥＷ是一种业界领先的工业化标准图形化编程 理模块８包括信号的去噪、存储、特征提取，包括剔除噪声 的干扰，提取信号的时域和频域特征量等¨６ ；故障诊断模块 ９根据提取的设备的特征数据得出故障信息，输出诊断结 果和处理意见。系统的数据流程图如图２所示。 工具，提供了大量用于数据采集、分析、显示和存储的函数 与工具包，同时还提供了大量常用于自动化测量领域的图 形控件和多种编程语言和应用程序的接口¨４］，可以根据需 要扩展其应用，因而有着上手快、开发周期短、程序稳定性 高等优点 。 ９ ２系统的硬件结构 本基于虚拟仪器开发平台的故障诊断装置，由工控机 ｌ、检测装置３、数据采集模块７、数据处理模块８和故障诊断 模块９组成，工控机中设有一个包含模拟输入通道的 图１ 系统的硬件结构 图２ 系统的数据流程图 ３数据的采集和预处理 ３．１数据采集 振动信号以位移、速度、加速度三个参量表示 。 ＊收稿日期：２０１３年５月８日，修回日期：２０１３年６月２３日 作者简介：连鹏，男，硕士研究生，研究方向：机械设备故障诊断。 １８７２ 潘燕燕：基于Ｈ．３２３协议的网络教学系统的研究 第４１卷 （上接第１７７５页） 图４中，专家诊断规则描述了电动机运行出现故障时 电子工业出版社，２００５． ＹＡＮＧ Ｌｅｐｉｎｇ，ＬＩ Ｈａｉｔａｏ，ＹＡＮＧ Ｌｅｉ．Ｐｒｏｇｒａｍ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ 时域信号和功率谱表现出来的现象，然后给出了诊断结论。 通过诊断结果可以发现，诊断结论和分析出来的结论一致， 验证了电动机专家诊断规则的正确性。 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＡＮＢＶＩＥＷ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，２００５． ［６］钟秉林，黄仁．机械故障诊断学［Ｍ］．北京：机械工业出版社， ６结语 ＬａｂＶＩＥＷ拥有强大的信号处理能力，因此利用Ｌａｂ－ ⅥＥＷ从旋转机械振动的加速度时域信号中提取示性参 ２００２． ＺＨ０ＮＧ Ｂｉｎｇｌｉｎ，ＨＵＡＮＧ Ｒｅｎ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００２． ［７］Ｇａｏ Ｂａｏｌｕ，Ｘｉｏｎｇ Ｓｈｉｂｏ，Ｘｕ Ｚｈａｎｗｅｉ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｒｅ— ｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｉｎ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ［Ｊ］．２０１０ Ｉｎ— ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，２０１０。 数，对加速度信号进行功率谱变换，从功率谱中提取故障特 征频率的幅值，然后通过专家系统来进行故障诊断。通过 仿真信号实验验证了本故障诊断模块的正确性和可靠性。 参考文献 ［８］陈臻．信号分析技术在机器故障诊断中的应用及研究［Ｄ］．南 京：南京工业大学，２００４． ＣＨＥＮ Ｚｈｅｎ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｔｅｃｈ— ［１］徐小力，梁福平，许宝杰．旋转机械状态检测及预测技术的发展 研究［Ｊ］．建设机械技术与管理，２００３，１６（７）：２０—２４． ＸＵ Ｘｉａｏｌｉ，ＬＩＡＮＧ Ｆｕｐｉｎｇ，ＸＵ Ｂａｏｊｉｅ．Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｍａｃｈｉｎｅ’Ｓ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ［Ｄ］．Ｎａｎｊｉｎｇ：Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４． ［９］丁玉美，高西全．数字信号处理［Ｍ］．西安：西安电子科技大学 出版社，２００１． Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔ－Ｊ］．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２００３，１６（７）：２—２４． ＤＩＮＧ Ｙｕｍｅｉ，ＧＡＯ Ｘｉｑｕａｍ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｖ Ｍ］． Ｘｉ’ａｎ：Ｐｒｅｓｓ ｏｆ Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ． ［２］雷继凯．机械故障诊断基础知识［Ｍ］．西安：西安交通大学出版 社，１９９７． ［１Ｏ］周爱军，马海瑞．基于声卡的ＬａｂＶＩＥＷ数据采集与分析系统 设计［Ｊ］．微计算机信息，２００５，９－１：１０８一ｉ ｉ０． ＺＨ０Ｕ Ａｉｊｕｎ，ＭＡ Ｈａｉｒｕｉ．Ｓｏｕｎｄ ｃａｒｄ ｂａｓｅｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ＬＥＩ Ｊｉｒａｏ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｆａｕｌｔ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｂａｓｉｃ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ［Ｍ］． Ｘｉ’ａｎ：Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９９７， ［３］王林．机械设备故障诊断与检测常用方法及其发展趋势ＦＪ］．武 汉工业大学学报，２０００，２２（３）：６－６４． ＷＡＮＧ Ｌｉｎ．Ｃｏｍｍｏｎｌｙ Ｕｓｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｆａｕｌｔ Ｄｉ— ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ＬａｂＶＩＥＷ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｆｏｒ— ｍａｔｉｏｎ，２００５，９－１：２０８ １１０． Ｅｌ１］陈新岗，田晓霄，赵阳阳，等．基于Ｌａｂｖｉｅｗ的变压器故障诊断 系统研究［Ｊ］．计算机工程与科学，２０１１． ＣＨＥＮ Ｘｉｇａｎｇ，Ｔ１ＡＮ ｎＸｉａｏｘｉａｏ，ＺＨＡｏ Ｙａｎｇｙａｎｇ．Ａ Ｓｔｕｄｙ ａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔ’Ｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ［Ｊ］．Ｗｕｈａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０００，２２（３）：６－６４ ［４］丁彦闯，王玲．基于ＬＡＢＶＩＥＷ的虚拟振动测试仪的研制口］． 中国仪器仪表，２００４（５）：５０—５２． ＤＩＮＧ Ｙａｎｅｈｕａｎｇ。ＷＡＮＧ Ｌｉｎｇ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｖｉ— ｏｆ ｔｈｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｄｒ Ｆａｕｌｔ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌａｂｖｉｅｗ ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１ １． ［１２］杨志伊．设备状态检测与故障诊断［Ｍ］．北京：中国计划出版 社，２００６． ＹＡＮＧ Ｚｈｉｙｉ．Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇ— ｂｒａｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｓＢｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ［Ｊ］．Ｃｈｉ— ｎａ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ，２００４（５）：５０—５２． ［５］杨乐平，李海涛，杨磊．ＬＡＢ、ｍ ｗ程序设计与应用［Ｍ］．北京： ｎｏｓｉｓ￣Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｐｌａｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，２００６．
