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毕 业 设 计 开 题 报 告
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 该课题以柴油发动机为研究对象，研究如何实时在线监测其运行状态，以及如何实现柴油机故障诊断分析和处理的问题。课题所要解决的问题有柴油机的故障类型分析及优化，故障信号的获取以及柴油发动机运行状态监测与故障诊断等。 （一）状态监测与故障诊断方法的提出 本文以柴油机为对象，以气缸压力信号为基础，采用传感器技术，通过提取柴油机的特征参数，采用组态软件实现运行状态监测、显示和报警。之所以以气缸压力信号为基础，是因为柴油机气缸压力对柴油机性能影响极大，若气缸压力降低，会导致发动机动力性、经济性下降，引起机车行驶无力、油耗增加、起动困难等一系列故障。 1、通过监测气缸压力： 可以判断活塞环、气门、气缸垫等密封是否良好，以及气门间隙调整是否适当。可用来研究缸内的燃烧过程、燃烧放热率、气体与缸壁的传热过程、进排气过程。可以用来计算柴油机指示功、指示功率，它还可以用图像的形式显示缸内的工作过程。 2、通过各缸波形之间的比较，反映的故障机理有： 各缸压力普遍低于规定值，则为各缸气门漏气，或气缸磨损，活塞配合间隙过大及活塞环磨损或密封不良。个别气缸压力过低，可能是该缸气门烧蚀，或气缸垫烧蚀损坏而漏气。相邻两缸压力比较低，但基本相同时，即可判断为两缸间气缸垫烧蚀，连缸。气缸压力虽然不明显低，但气缸压力上升缓慢，起动时间较长，压力才能勉强达到平均值，遇此情况即可判断为进气支管垫有漏气。 总之，测量气缸压力是一种既简单又科学的发动机故障判断方法，能准确迅速地判断出发动机的常见故障。 （二）柴油机运行状态监测与故障诊断系统的实现 系统实现运行状态监测与故障诊断从功能模块上分可以分为数据采集模块、数据处理模块和状态监测模块。 本文通过组态软件以图形界面的形式实时在线监测、显示柴油发动机的运行状况，组态软件可以用简单的对象来生成设备运行过程的图形画面，这些画面随着来自 I/O 设备的变量变化而实时变化。
1、PLC 数据采集的实现 结合柴油机工作环境、结构特点和常见故障结构以及故障产生原因，经过对柴油发动机对其功能性能参数的分析，在考虑传感器的安装可行性和系统成本后，我们确定系统采用的信号类型有：燃油和润滑油温度、压力及液位信号，高压燃油信号，气缸压力信号等。 在本系统中，数据采集为模拟量采集。对于模拟量信号，全部采用标准的电流（4～20mA）或电压（0～5V）信号输入。信号采集时，主要解决两个方面的问题：一是模数转换精度；二是确定信号的采样周期。系统采用 16 位 PLC 实现数据采集。 2、组态软件的数据处理 组态软件通过 I/O 驱动程序从现场 I/O 设备获得实时数据，对数据进行必要的加工后，以图形方式直观地显示在计算机屏幕上。如果要对设备执行机构实施控制，它还可以按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送给 I/O 设备执行控制。 3、组态软件的运行状态监测的实现 为建立一个完整的运行状态监测系统，首先要弄清所有 I/O 设备的属性，确定所有 I/O 点的参数，建立实时数据库，正确组态各种变量参数，并在实时数据库中建立实时数据库变量与 I/O 点的一一对应关系，即定义数据库连接。 然后根据现场情况和使用要求组态操作画面，最后将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接，规定动画属性和幅度。 （三）硬件系统的选型 柴油机运行状态监测与故障诊断系统包括下位机和上位机部分。下位机主要是通过 PLC 来完成数据采集、存储和预处理。上位机采用 PC 机以及监控软件组态王来进行系统运行状态监测与故障诊断。 由于 PLC 采用扫描方式工作，有利于顺序逻辑控制的实施。功能分散、危险分散，并适应恶劣工业应用环境，具有通用性强、可靠性高、适应性强、性价比高、编程方法简单易学，体积小、能耗低，系统安装、调试方便等特点。并根据系统结构、工作环境、I/O 点数、存储器的容量、以及 PLC 的性能和指令系统等要求，选择了欧姆龙公司的 PLC。
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指导教师意见： 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主任： 年 月 日