技術維修與康明斯知識

康明斯柴油發(fā)電機組故障診斷儀的功能演示

 

 摘要：針對康明斯柴油發(fā)電機組保障維修存在的快速診斷、實時查詢和資源共享等問題，利用故障樹和數(shù)據(jù)庫以及嵌入式開發(fā)技術，開發(fā)出一種基于PDA的便攜式故障診斷儀，解決了康明斯柴油發(fā)電機維修難的問題。用戶可以利用故障診斷儀迅速地讀取柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)中的故障，并通過液晶顯示屏顯示故障信息，迅速查明發(fā)生故障的部位及原因 。康明斯公司在本文中詳細介紹了柴油發(fā)電機組故障診斷系統(tǒng)的組成結構、功能模塊以及設計開發(fā)過程中涉及的關鍵技術，為維修人員更好地為用戶排憂解難提供技術基礎。

一、故障診斷儀系統(tǒng)設計

      PDA（Personal D Assistant）是一個適用于掌中的手持機器，大部分PDA是以筆式手寫輸入為主。Windows CE或Windows Mobile等操作系統(tǒng)已被廣泛應用在各種型號的PDA中，并提供了豐富的嵌入式開發(fā)工具包。PDA具有攜帶輕便、電池持久耐用、操作簡單等特點，能滿足現(xiàn)場作業(yè)要求，也能為標準化作業(yè)管理系統(tǒng)提供良好的軟硬件平臺。本輔助系統(tǒng)利用PDA為平臺，將柴油機常見的故障、故障原因、故障排除等通過建立數(shù)據(jù)庫、編寫代碼、可視化的操作菜單等，為設備維修人員提供一個方便且實用的維修建議。在平時的設備維修培訓過程中，可以降低維修的培訓費用，提高培訓人員的積極性及主動性。

      隨著發(fā)電機組向著數(shù)字化、電子化、信息化方向發(fā)展，利用電子信息交互實現(xiàn)設備故障診斷的自動化，以及使用和維護一體化進程已成為世界各國關注的焦點。在現(xiàn)代科學技術，特別是計算機問世以來，大量尖端成果應用于機械設備，使得這些設備在性能越來越先進的同時，其復雜性也大大增加，給故障檢測與診斷提出了更高的要求。傳統(tǒng)的故障檢測和診斷方法越來越難以滿足要求，在這樣的時代條件下，便攜式維修設備在各國得到了前所未有的發(fā)展，便攜式維修設備更是作為一種保障維修的技術衡量指標來體現(xiàn)一種設備綜合的能力。因此，開發(fā)出一種基于便攜式設備的保障維修柴油發(fā)電機具有重要的現(xiàn)實意義。

      手持式柴油機故障診斷儀，包括主協(xié)議芯片模塊，電源轉換模塊，單片機模塊，串口總線模塊，LCD液晶顯示模塊，控制面板模塊，總線通訊模塊;待診斷的電控單元通過總線通訊模塊把故障信息輸入到主協(xié)議芯片模塊，主協(xié)議芯片模塊把處理后的信號通過串口總線模塊送入監(jiān)控電腦，同時主協(xié)議芯片模塊與單片機模塊相連，單片機模塊通過串口總線模塊既和監(jiān)控電腦相連，又和LCD液晶顯示模塊相連，單片機模塊與LCD液晶顯示模塊和控制面板模塊相連，電源轉換模塊連接主協(xié)議芯片模塊，單片機模塊和待診斷的電控單元。康明斯新型診斷儀可以快捷地實現(xiàn)對柴油機電控單元進行故障診斷，支持多種通訊協(xié)議，具有較強的通用性和功能擴展性。

 

二、故障診斷儀功能分析

 

      帶外包裝的康明斯便攜式輔助維修系統(tǒng)如圖1所示，根據(jù)其使用環(huán)境應具備基本功能如圖2所示。

1、技術文檔的交互式查詢

      維修資料的數(shù)字化是電源柴油發(fā)電機系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，便攜式維修輔助設備可以為維修工作人員在工作崗位上提供實時的維修技術資料支持，提供技術資料的交互式查詢、檢索以及更新，提供部件的詳細數(shù)據(jù)，縮短維修時間。

2、故障輔助診斷

      維修一線人員可以在維修現(xiàn)場實時地將維修數(shù)據(jù)輸入便攜式維修輔助設備，供多位維修管理人員對維修活動和柴油發(fā)電機狀態(tài)進行監(jiān)控，同時也為一線維修技術人員提供實時的維修計劃、維修任務，管理柴油發(fā)電機的質(zhì)量信息，實現(xiàn)對柴油發(fā)電機的實時監(jiān)控。

3、 遠程技術支持

      通過無線網(wǎng)絡技術，便攜式維修輔助設備可以為維修一線人員提供詳細的技術數(shù)據(jù)和遠程技術支持，做到數(shù)據(jù)的快速傳遞和高效共享，指導現(xiàn)場維修工作，大大提高維修效率，降低維修人員的勞動強度和技術要求，縮短了對維修技術人員的培訓時間。

4、 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

      根據(jù)特定的診斷目的，選擇最能表征設備工作狀態(tài)的信號進行檢測采集。故障診斷中常用的檢測信號有振動、噪聲、壓力、溫度等非電信號，還有電壓、電流、功率等電信號以及數(shù)字電路中的狀態(tài)碼信息，有時也要提供設備工作的視頻、音頻等信號。

5、 設備保障管理

      其功能主要實現(xiàn)以下三方面的工作：

（1）關于柴油發(fā)電機本身的保障活動，主要包括柴油發(fā)電機在使用、保養(yǎng)、修理中所需要的各項保障活動；

（2）關于保障系統(tǒng)籌措與部署活動，主要包括柴油發(fā)電機的采購、存儲、分配、輸送及使用管理；

（3）對使用柴油發(fā)電機及其保障系統(tǒng)各類人員的編配、培訓和管理。

      根據(jù)上述功能需求，從程序開發(fā)的角度，可以得出系統(tǒng)功能模塊圖。

 

圖1  康明斯柴油發(fā)電機故障診斷儀（套裝）

圖2  康明斯柴油機故障診斷儀功能圖

 

三、系統(tǒng)功能模塊和使用方法

 

      使用方法以康明斯故障檢測儀inline7為例，其內(nèi)含診斷軟件Insite8.5，診斷儀外形如圖3所示，數(shù)據(jù)線外形如圖4所示。

1、功能特點

      由于篇幅有限，著重介紹該系統(tǒng)的核心部分，故障輔助診斷的設計與實現(xiàn)?？紤]到PDA硬件性能和使用該系統(tǒng)的人員素質(zhì)以及柴油機的故障特點，該系統(tǒng)以故障樹分析法為系統(tǒng)診斷的關鍵算法。故障樹分析是分析系統(tǒng)可靠性和安全性的重要方法，故障樹分析法就是把所研究系統(tǒng)最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為故障分析目標，然后尋找直接導致這一故障發(fā)生的全部因素，再找出造成下一級事件發(fā)生的全部直接因素，一直追查到那些最原始的、其故障機理或概率分布都是已知的、不需再深究的因素為止。根據(jù)流程圖，首先要構建數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)的故障診斷部分數(shù)據(jù)庫由八個表構成，分別是故障名表、一級故障表、二級故障表、三級故障表、四級故障表、五級故障表、維修策略表、機組履歷表，分別完成本 PDA輔助維修系統(tǒng)各模塊的功能。故障名表存儲的是最終故障表現(xiàn)形式，也就是故障樹的頂事件，下面各級故障表分別是故障樹的各個層次。該系統(tǒng)中故障案例以故障樹的形式存入數(shù)據(jù)庫，如果故障樹層次較多，在系統(tǒng)設置時可以增加數(shù)據(jù)表。

2、示例演示

      我們以柴油機冒黑煙為例，驗證系統(tǒng)的可用性。篇幅限制，此處不再給出冒黑煙的故障樹圖。

（1）首先登陸系統(tǒng)，進入輔助維修界面，尋找故障的最終原因，當查找到數(shù)據(jù)庫中故障樹的葉子節(jié)點時，系統(tǒng)會給出具體的維修策略，在故障診斷完成后，系統(tǒng)會給出維修日志填寫窗口，記錄維修的時間、地點、故障等基本信息。

（21）通過上述的實驗，驗證系統(tǒng)能夠實現(xiàn)輔助維修功能。

（3）該系統(tǒng)采用康明斯公司的傳感器系統(tǒng)，通過 232串口，可直接與系統(tǒng)相連，實時獲取柴油機組運行參數(shù)，實現(xiàn)越界報警和故障跟蹤等功能。

 

圖3  康明斯電控柴油機故障診斷儀外觀圖（inline7

圖4  康明斯柴油機故障診斷儀數(shù)據(jù)連接線

 

總結：

     康明斯柴油機故障診斷儀系統(tǒng)以PDA為開發(fā)平臺，打破筆記本不適合在野外惡劣條件下工作的局限，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫技術相結合，智能化程度進一步拓展，不僅局限于自動控制，而且可以記錄各種數(shù)據(jù)以及保障活動等。柴油發(fā)電機組便攜式輔助維修設備將有力增強設備維修人員的技術能力，顯著提高維修的經(jīng)濟效益。隨著微電子技術的發(fā)展，掌上電腦更新加快，價格降幅大，為系統(tǒng)開發(fā)提供了硬件支持和購置資金的可能。

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