嵌入式柴油機工作狀態監測裝置設計
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嵌入式柴油機工作狀態監測裝置為船舶發電柴油機故障診斷和狀態監測系統的核心。可以實現對柴油機轉速、溫度、壓力等參數的采集，并通過現場總線將數據輸送到嵌入式微機系統。它是以TMS 320C 2407a數字信號處理器(簡稱DSP)為主的現場采集和數據處理的小型專家系統。DSP將實時處理能力和控制器外設功能集于一體，為控制系統應用提供了一個理想的解決方案[2]。其主要功能：通過對現場柴油機的瞬時轉速和熱工參數(功率、排氣溫度、增壓壓力、潤滑油進出溫度和壓力、空氣進機溫度、主軸承溫度、淡水進出溫度、海水溫度等)的采集，由自身的小型專家系統，診斷出柴油機的狀態是否有故障。本文引用地址：http://www.104case.com/article/152158.htm
該裝置診斷原理：DSP以定頻率采集柴油機瞬時轉速信號數據，并對數據進行齒平均、數字濾波和整周期平均計算，求取瞬時轉速數據作快速傅里葉變換，求出頻域相關特征值。DSP結合熱工參數，由專家系統得到結果。
裝置硬件組成原理如圖2所示。圖中作為輔助分析的熱工參數通過信號調理模塊，由DSP的A/D模塊轉換即可。瞬時轉速是通過安裝在飛輪處的磁電傳感器獲取，發火上死點由輸油管上的壓力傳感器經過電荷放大器獲取。裝置工作流程：1)DSP的A/D模塊采集熱工參數；2)DSP的A/D模塊結合其時鐘管理器參考油壓觸發信號以定頻率采集瞬時轉速；3)由DSP對瞬時轉速進行處理，結合輔助熱工參數由DSP內部專家系統進行診斷分析，得出柴油機是否有故障。如有故障，則專家系統列出所有可能故障，分析其原因，確定處理方案；4)通過DSP的CAN模塊，將故障數據，以及專家系統分析出的方案上傳給上位微機，做數據保存及日后分析。DSP外擴了SRAM，使得DSP對大量的實時數據處理及短時間在片保存的實現成為可能。
圖2 監測裝置硬件原理框圖
3 程序設計
監測裝置的程序設計可分為4 部分：1)熱工參數采集；2)瞬時轉速提取；3)專家系統分析；4)實驗數據上傳。其各部分實現方法為：
1)將信號調理到A/D轉換模塊合適的幅值范圍，利用DSP的A/D轉換模塊可實現對熱工參數的采集。
2)利用DSP的A/D轉換結合定時器功能，實現以一定頻率采集柴油機瞬時轉速信號。過程為：(1)設置全局通用定時器控制寄存器GPTCONA 的位8或7通用定時器；(2)啟動模數轉換事件(T1TOADC)由周期中斷標志來啟動模數轉換；(3)設置定時器的周期寄存器。具體大小應通過DSP的外部時鐘源及內部鎖相環的值而定；(4)設置定時器控制寄存器，確定記數模式為連續增，調整輸入時鐘的欲定標系數以及時鐘源(本系統采用的是內部CPU時鐘)；(5)清零記數器，屏蔽事件管理器中斷；(6)復位ADC模塊，設置轉換通道個數及排序器順序，禁止ADC轉換結束中斷。
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