基于FPGA的空壓機在線監(jiān)測系統(tǒng)的前端設計.pdf

1、狀態(tài)監(jiān)測是掌握設備運行狀況，判斷其運行趨勢，降低故障率的重要手段之一。而獲得反映設備運行的準確數(shù)據是狀態(tài)監(jiān)測的基礎。本文適應旋轉機械在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展，以實際工程項目為背景，對空壓機在線監(jiān)測系統(tǒng)的前端部分進行設計，有效地實現(xiàn)了信號調理、數(shù)據采集和數(shù)據存儲等功能。 本文先對空壓機結構及其常發(fā)故障進行分析，提出了空壓機監(jiān)測測點布置方案，給出了在線監(jiān)測系統(tǒng)總體結構圖。之后結合數(shù)據采集系統(tǒng)要求，通過對比確定了數(shù)據采集系統(tǒng)的整體方案，即以

2、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)作為數(shù)據采集和存儲的控制核心，實現(xiàn)多通道同步數(shù)據采集，并采用ARM處理器來實現(xiàn)數(shù)據的網絡傳輸。 在給出系統(tǒng)設計整體方案之后，本文著重于系統(tǒng)前端的硬件設計，并將其分為信號調理卡和數(shù)據采集卡兩部分研究。信號調理卡包括I/V變換電路、程控增益放大電路、低通濾波電路；從傳感器輸出的模擬信號經過信號調理卡進行信號調理后，轉換成數(shù)據采集卡可以接受的輸入信號，以便數(shù)據采集卡進行后續(xù)處理。數(shù)據采集卡包括AD轉換器接口

3、電路、雙口RAM接口電路和FPGA接口電路；FPGA作為系統(tǒng)的核心芯片，控制AD轉換器對調理輸出的信號進行轉換，并將轉換后的數(shù)據分時存入雙口RAM之中。 在完成了系統(tǒng)前端的硬件設計后，本文對FPGA的整體邏輯功能進行模塊劃分，并對其中的各個功能模塊進行軟件設計，同時，在ISE開發(fā)平臺下，利用VHDL硬件描述語言來實現(xiàn)各模塊的功能。 最后本文闡明了數(shù)據采集系統(tǒng)的可靠性，提出了保證系統(tǒng)可靠性的基本措施，并強調數(shù)據采集系統(tǒng)的抗