Разработка мобильной измерительной системы для оценки вибрационного состояния роторных машин

Рисунок А - Точки замера вибраций для ЦНС

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Функциональные возможности программ мониторинга

Программа регистрации и экспресс обработки MR-300.

Программа MR-300 осуществляет следующие функции:

а) функции регистратора (в темпе измерений).

б) функции экспресс анализа (в темпе измерений).

в) автоматизированное формирование отчета (в темпе измерений).

Программа обработки и анализа сигналов «WinПОС -Expert».

Обработка и анализ сигналов осуществляется программой «WinПОС -Expert».

Особенностями программы WinПОС-Expert являются:

а) пакетная обработка данных;

б) сигналы длиной до 2 миллиардов значений;

в) более 50 алгоритмов обработки сигналов (спектральный анализ, корреляционный анализ, фильтрация, расчет огибающей, интегрирование, дифференцирование, функции когерентности, вероятностные характеристики и др.);

г) мощный графический интерфейс (2d и 3d);

д) подготовка отчетов;

е) пакет расчета и анализа любых вибрационных параметров и их характеристик в выбранных полосах частот (виброускорения, виброскорости, виброперемещения, тренды, спектры, АФЧХ, каскадные спектры, частоты вращения, гармоники частот вращения и др.);

ж) средства оформления графиков и подготовки отчетов (комментарии, выноски, маркеры, гармонический и модуляционный курсоры, номера линий и т.п.):

- свободное конфигурирование графиков на странице;

- любые пространственные трансформации трехмерных графиков, их сечения и проекции;

- оформление графиков комментариями, выносками, подписями;

- оформление результатов в виде формуляров и таблиц;

- выдача на печать;

- сохранение результатов в файле;

- вставка в документ MS Word.

з) поддержка сценариев (VBSkript).

Программа вибродиагностики «Expert-VD» .

В программе «Expert-VD» реализованы алгоритмы, которые диагностируют следующие дефекты:

- Диагностирование резонансных колебаний (установление объекта, который резонирует, определение уровня и частот резонансов, выявление источников динамических возмущений, возбуждающих резонансные колебания).

- Дисбалансы роторов (симметричные, кососимметричные), место нахождения относительно опор ротора.

- Все виды расцентровок (сдвиг осей, раскрытие торцов полумуфт).

- Дефекты соединительных муфт, вызывающие радиальные и угловые смещения осей соединяемых муфтой роторов (коленчатость и торцевые перекосы).

- Ослабление (исчезновение) предварительного натяга на вкладышах подшипников.

- Автоколебательные процессы в подшипниках скольжения и НЧВ.

- Изменение жесткостных характеристик деталей и узлов турбоагрегата.

- Наличие и уровень частотных составляющих: 25,0 Гц, 75,0 Гц, 125,0 Гц 175,0 Гц.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Технические данные, условия применения, схема подключения для подключения акселерометра ВК-310А

Схема подключения акселерометра ВК-310А на рисунке В

Рисунке В - Схема подключения акселерометра ВК-310А

Технические данные:

- Диапазон рабочих частот, 10ч1000 Гц;

- Диапазон измерения по виброускорению, 0,05ч400 м/с;

- Номинальный коэффициент преобразования на базовой частоте 45 Гц по виброускорению на выходе переменного напряжения, 10 мВ?с²/м;

- Отклонение коэффициента преобразования от номинального значения по виброускорению на выходе переменного напряжения, ±0,5 мВ?с²/м;

- Нелинейность амплитудной характеристики (АХ) в диапазонах измерения амплитуды виброускорения, 6%;

- Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), не более ±10%.

Рабочие условия применения:

- температура окружающего воздуха, -30...+80 °С;

- относительная влажность воздуха при температуре 25°С, не более 85%;

- атмосферное давление, 70...106,7 кПа.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Блок схема алгоритма работы

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Аппаратные характеристики, блок-схема микросхемы хост-контроллера Vinculum VNC1L

Аппаратные характеристики:

- Устройство со встроенной интегральной схемой USB-хоста/ведомого в одной микросхеме;

- Полная обработка протокола USB микросхемой;

- 8/32-разрядное ядро V-MCU;

- Использование парных DMA-контроллеров для аппаратного ускорения;

- Встроенный умножитель тактовой частоты с 12 МГц до 48 МГц;

- Интегрированная схема сброса по включению питания с дополнительным входом RESET#;

- Встроенная Flash память программ объёмом 64 Кбайт;

- Внутреннее статическое ОЗУ данных объёмом 4 Кбайт;

- Набор стандартных прошивок, поставляемых FTDI;

- Программирование или обновление прошивки с помощью USB flash-накопителя или через интерфейс UART;

- Вход PROG# для управления перепрограммированием;

- Два независимых порта USB-хоста/ведомого, поддерживающих спецификацию USB 2.0 для низкоскоростного и полноскоростного режимов*, с интегрированными подтягивающими резисторами;

- Четыре полностью настраиваемые шины ввода/вывода данных и управления;

- Режим интерфейса UART для ввода/вывода данных, программирования и интерфейса диспетчера команд;

- Режим интерфейса FIFO с 8-разрядной двунаправленной шиной данных и простым 4-проводным управлением связью (handshake) для ввода/вывода данных и интерфейса диспетчера команд;

- Режим ведомого интерфейса SPI для ввода/вывода данных и интерфейса диспетчера команд;

- До 28 выводов интерфейса GPIO для ввода/вывода данных и интерфейса диспетчера команд;

- Взаимодействие с микропроцессором (MCU) / ПЛУ (PLD) / ПЛИС (FPGA) через интерфейс UART, FIFO или SPI;

- Поддержка перехода в режим ожидания и пробуждения из него;

- Поддержка конфигураций устройства с питанием от шины, самостоятельным питанием от отдельного источника и сильноточным питанием от шины USB;

- Работа от питания 3.3 В при 5 В-совместимых выводах;

- Низкое потребление при работе (25 мА) и в режиме ожидания (2 мА);

- Полное соответствие спецификации USB 2.0 - совместимость с USB-устройством хоста и ведомого с полноскоростным (12 Мбит/с) и низкоскоростным (1.5 Мбит/с) режимами USB.

- Диапазон рабочих температур от -20 °С до 70 °С;

- Доступен в компактном, не содержащем свинца 48-выводном корпусе LQFP (согласно RoHS).

Рисунок Г - Блок-схема микросхемы хост-контроллера Vinculum VNC1L

Описание функциональных блоков:

- Приёмопередатчики 1 и 2 USB-хоста/ведомого - два USB-приёмопередатчика обеспечивают физический интерфейс с USB 1.1 либо полноскоростным USB 2.0 хостом или ведомым USB-устройством. Их выходные драйверы обеспечивают передачу сигналов с управлением скоростью нарастания входного напряжения до уровня 3.3 В, в то время как дифференциальный приёмник и два односторонних приёмника обеспечивают приём данных с шины USB. Оба приёмопередатчика имеют внутренние подтягивающие резисторы.

- Блоки последовательного интерфейса (Serial Interface Engine - SIE) хоста / ведомого USB - обрабатывают преобразование физического уровня USB из параллельного в последовательный и наоборот, включая битстаффинг и дестаффинг (битовое наполнение и удаление наполняющего бита), генерацию и проверку CRC, генерацию кадра USB и проверку ошибок.

- Генератор тактовой частоты 12 МГц - генерирует от внешнего кварцевого резонатора номиналом 12 МГц входную опорную частоту для PLL (Phased-Locked Loop - схема фазовой автоподстройки частоты) умножителя тактового генератора.

- PLL умножителя тактового генератора - получает на входе от ячейки генератора 12 МГц и генерирует опорные тактовые сигналы с частотами 24 МГц и 48 МГц, которые используются блоками USB SIE, ядром MCU, системным таймером и блоком предделителя UART.

- Логика программирования и тестирования - этот блок отвечает за перепрограммирование встроенной Flash-памяти. Когда вывод PROG# притянут к низкому уровню и устройство находится в состоянии сброса, встроенная Flash память игнорируется внутренним аппаратным загрузчиком (BootStrap Loader ROM), которое содержит код, позволяющий перепрограммировать память Flash с помощью команд, передаваемых через UART. FTDI предлагает программную утилиту, которая позволяет перепрограммировать VNC1L с помощью этого метода. Вывод TEST используется изготовителем для тестирования различных внутренних блоков, и в обычных условиях должен быть притянут к земле (GND).

- Контроллеры DMA 1 и 2 - пара DMA-контроллеров в VNC1L значительно увеличивают производительность, позволяя контроллерам USB SIE, UART, FIFO и SPI передавать данные между собой через SRAM данных с минимальной нагрузкой на MCU.

- SRAM данных - этот блок размером 4К x 8 бит действует как память данных (или переменных).

- Математический сопроцессор (Numeric CoProcessor - NPU) - большинство операций MCU Vinculum 8-разрядные, однако имеется несколько подпрограмм, таких как обработка таблиц FAT диска, которые используют 32-разрядную арифметику. Чтобы ускорить эти операции, у MCU есть специально предназначенный для этого блок 32-разрядного сопроцессора.

- Предделитель UART - этот блок обеспечивает синхронизацию приёма/передачи для блока UART. Варьируя значения предделителя, можно задать скорость передачи UART в диапазоне от 300 бод до 1 Мбод.

- Системный таймер - обеспечивает регулярное прерывание для MCU Vinculum, как правило, с интервалами в 1 мс. Оно используется MCU для обеспечения тайм-аутов и других функций синхронизации.

- Ядро MCU Vinculum - это ядро VMCU, основанное на 8-разрядной архитектуре встроенного MCU (EMCU), запатентованной FTDI. VMCU имеет гарвардскую архитектуру, то есть разделённое пространство кода и данных, и поддерживает 64 Кбайт программного кода, 64 КБайт (разделённого на страницы) пространства данных и 256 байт пространства ввода/вывода. Оно использует технологию "улучшенного CISC" - в большинстве случаев команды VMCU заменили бы несколько строк кода в традиционных CISC или RISC процессорах, достигая производительности, подобную RISC, в CISC-архитектуре, с преимуществом над обоими в отличном уменьшении программного кода.

- E-Flash ПЗУ программ - VNC1L имеет 64 Кбайта встроенной Flash-памяти (E-Flash). Для программирования встроенной E-Flash не нужно никаких специальных напряжений программирования, поскольку они обеспечиваются внутри самого кристалла. Основные способы программирования E-Flash (оба под управлением MCU) через UART, подтягивая вывод PROG# к низкому уровню и сбрасывая устройство, либо с помощью USB flash-накопителя.

- ПЗУ программы начальной загрузки - это небольшой блок аппаратно записанного ПЗУ (512 X 8 битов), которое игнорирует основную память E-Flash, когда вывод PROG# притянут к низкому уровню. Это обеспечивает средства программирования всей памяти E-Flash через интерфейс UART.

- Логика UART и FIFO - они обеспечивают дополнительный последовательный и параллельный интерфейсы с VNC1L, эквивалентные интерфейсам на изделиях с преобразователями UART/FIFO в USB (FT232 и FT245 от FTDI).

- Блоки GPIO - выводы универсального интерфейса ввода/вывода.

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

Принципиальная схема микропроцессорной системы

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

Система диспетчера команд хост-контроллера USB

Таблица Ж - Система диспетчера команд хост-контроллера USB

* Здесь <cr> обозначает символ возврата каретки ('\r'), его шестнадцатеричный эквивалент - $0D; <sp> обозначает символ пробела, его шестнадцатеричный эквивалент - $20.

** Далее подтверждение обозначается как <prompt>. В режиме сокращённого набора команд <prompt> имеет значение ">", в режиме расширенного набора команд - "D:\>".

Приложение И

Спецификация элементов

Таблица И - Спецификация элементов

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Сушков В.В., Ковалев Ю.В., Чукчеев О.А. Практическая диагностика нефтепромыслового энергомеханического оборудования: Учебное пособие. - ТюмГНГУ, 2004.-133с

2 vibrotek.com/russian/articles/sovrsost/index.htm

3 vibration.narod.ru

4 www.vibration.ru

5 Вибропреобразователи пьезоэлектричкие с предусилителем: Руководство по эксплуатации.- ООО Научно-производственное предприятие «ВиКонт», РЭ 4277-032-00205435-01

6 http://www.bopla.de/

7 Шитиков А. Источники питания по рецептам фирмы Maxim. -- Электронные компоненты, 2002, №2.

8 Maxim Integrated Products, -- MAX712/MAX713. Data Sheet. 1992.

9 Maxim Integrated Products, -- MAX1626/1627. Data Sheet. 1996.

10 Maxim Integrated Products, -- MAX7221. Data Sheet. 1997.

11 piclist.ru/D-VINCULUM-VNC1L-1A-RUS/Vinculum-VNC1L-1A-datasheet-rus.html

12 Агуров П.В. Интерфейсы USB. Практика использования и программирования.- бхв-петербург, 2005 г.

13 Atmel Corporation, - 8-bit Flash Microcontroller with Full Speed USB Device AT89C5131. Data Sheet. 2003.

14 National Semiconductor, - ADC08061/ADC08062 500 ns A/D Converter with S/H Function and Input Multiplexer. Data Sheet. 1999.

15 RamTron, - FM18L08 256Kb Bytewide FRAM Memory. Data Sheet. 2002.

16 Texas Instruments Incorporated, - SN74LVCC3245A-EP OCTAL BUS RANSCEIVER WITH ADJUSTABLE OUTPUT VOLTAGE AND 3-STATE OUTPUTS. Data Sheet. 2005.

17 Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики -- М.: Издательство ЭКОМ, 2002.--400 с: илл.

18 Сопряжение ПК с внешними устройствами: Пер. с англ. - М.: ДМК пресс, 2001. - 320 с: ил.