技术维修与康明斯知识

康明斯柴油发电机组故障诊断仪的功能演示

 

 摘要：针对康明斯柴油发电机组保障维修存在的快速诊断、实时查询和资源共享等问题，利用故障树和数据库以及嵌入式开发技术，开发出一种基于PDA的便携式故障诊断仪，解决了康明斯柴油发电机维修难的问题。用户可以利用故障诊断仪迅速地读取柴油发电机组控制系统中的故障，并通过液晶显示屏显示故障信息，迅速查明发生故障的部位及原因 。康明斯公司在本文中详细介绍了柴油发电机组故障诊断系统的组成结构、功能模块以及设计开发过程中涉及的关键技术，为维修人员更好地为用户排忧解难提供技术基础。

一、故障诊断仪系统设计

      PDA（Personal D Assistant）是一个适用于掌中的手持机器，大部分PDA是以笔式手写输入为主。Windows CE或Windows Mobile等操作系统已被广泛应用在各种型号的PDA中，并提供了丰富的嵌入式开发工具包。PDA具有携带轻便、电池持久耐用、操作简单等特点，能满足现场作业要求，也能为标准化作业管理系统提供良好的软硬件平台。本辅助系统利用PDA为平台，将柴油机常见的故障、故障原因、故障排除等通过建立数据库、编写代码、可视化的操作菜单等，为设备维修人员提供一个方便且实用的维修建议。在平时的设备维修培训过程中，可以降低维修的培训费用，提高培训人员的积极性及主动性。

      随着发电机组向着数字化、电子化、信息化方向发展，利用电子信息交互实现设备故障诊断的自动化，以及使用和维护一体化进程已成为世界各国关注的焦点。在现代科学技术，特别是计算机问世以来，大量尖端成果应用于机械设备，使得这些设备在性能越来越先进的同时，其复杂性也大大增加，给故障检测与诊断提出了更高的要求。传统的故障检测和诊断方法越来越难以满足要求，在这样的时代条件下，便携式维修设备在各国得到了前所未有的发展，便携式维修设备更是作为一种保障维修的技术衡量指标来体现一种设备综合的能力。因此，开发出一种基于便携式设备的保障维修柴油发电机具有重要的现实意义。

      手持式柴油机故障诊断仪，包括主协议芯片模块，电源转换模块，单片机模块，串口总线模块，LCD液晶显示模块，控制面板模块，总线通讯模块;待诊断的电控单元通过总线通讯模块把故障信息输入到主协议芯片模块，主协议芯片模块把处理后的信号通过串口总线模块送入监控电脑，同时主协议芯片模块与单片机模块相连，单片机模块通过串口总线模块既和监控电脑相连，又和LCD液晶显示模块相连，单片机模块与LCD液晶显示模块和控制面板模块相连，电源转换模块连接主协议芯片模块，单片机模块和待诊断的电控单元。康明斯新型诊断仪可以快捷地实现对柴油机电控单元进行故障诊断，支持多种通讯协议，具有较强的通用性和功能扩展性。

 

二、故障诊断仪功能分析

 

      带外包装的康明斯便携式辅助维修系统如图1所示，根据其使用环境应具备基本功能如图2所示。

1、技术文档的交互式查询

      维修资料的数字化是电源柴油发电机系统的发展趋势，便携式维修辅助设备可以为维修工作人员在工作岗位上提供实时的维修技术资料支持，提供技术资料的交互式查询、检索以及更新，提供部件的详细数据，缩短维修时间。

2、故障辅助诊断

      维修一线人员可以在维修现场实时地将维修数据输入便携式维修辅助设备，供多位维修管理人员对维修活动和柴油发电机状态进行监控，同时也为一线维修技术人员提供实时的维修计划、维修任务，管理柴油发电机的质量信息，实现对柴油发电机的实时监控。

3、 远程技术支持

      通过无线网络技术，便携式维修辅助设备可以为维修一线人员提供详细的技术数据和远程技术支持，做到数据的快速传递和高效共享，指导现场维修工作，大大提高维修效率，降低维修人员的劳动强度和技术要求，缩短了对维修技术人员的培训时间。

4、 数据采集与监控

      根据特定的诊断目的，选择最能表征设备工作状态的信号进行检测采集。故障诊断中常用的检测信号有振动、噪声、压力、温度等非电信号，还有电压、电流、功率等电信号以及数字电路中的状态码信息，有时也要提供设备工作的视频、音频等信号。

5、 设备保障管理

      其功能主要实现以下三方面的工作：

（1）关于柴油发电机本身的保障活动，主要包括柴油发电机在使用、保养、修理中所需要的各项保障活动；

（2）关于保障系统筹措与部署活动，主要包括柴油发电机的采购、存储、分配、输送及使用管理；

（3）对使用柴油发电机及其保障系统各类人员的编配、培训和管理。

      根据上述功能需求，从程序开发的角度，可以得出系统功能模块图。

 

图1  康明斯柴油发电机故障诊断仪（套装）

图2  康明斯柴油机故障诊断仪功能图

 

三、系统功能模块和使用方法

 

      使用方法以康明斯故障检测仪inline7为例，其内含诊断软件Insite8.5，诊断仪外形如图3所示，数据线外形如图4所示。

1、功能特点

      由于篇幅有限，着重介绍该系统的核心部分，故障辅助诊断的设计与实现。考虑到PDA硬件性能和使用该系统的人员素质以及柴油机的故障特点，该系统以故障树分析法为系统诊断的关键算法。故障树分析是分析系统可靠性和安全性的重要方法，故障树分析法就是把所研究系统最不希望发生的故障状态作为故障分析目标，然后寻找直接导致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一级事件发生的全部直接因素，一直追查到那些最原始的、其故障机理或概率分布都是已知的、不需再深究的因素为止。根据流程图，首先要构建数据库。该系统的故障诊断部分数据库由八个表构成，分别是故障名表、一级故障表、二级故障表、三级故障表、四级故障表、五级故障表、维修策略表、机组履历表，分别完成本 PDA辅助维修系统各模块的功能。故障名表存储的是最终故障表现形式，也就是故障树的顶事件，下面各级故障表分别是故障树的各个层次。该系统中故障案例以故障树的形式存入数据库，如果故障树层次较多，在系统设置时可以增加数据表。

2、示例演示

      我们以柴油机冒黑烟为例，验证系统的可用性。篇幅限制，此处不再给出冒黑烟的故障树图。

（1）首先登陆系统，进入辅助维修界面，寻找故障的最终原因，当查找到数据库中故障树的叶子节点时，系统会给出具体的维修策略，在故障诊断完成后，系统会给出维修日志填写窗口，记录维修的时间、地点、故障等基本信息。

（21）通过上述的实验，验证系统能够实现辅助维修功能。

（3）该系统采用康明斯公司的传感器系统，通过 232串口，可直接与系统相连，实时获取柴油机组运行参数，实现越界报警和故障跟踪等功能。

 

图3  康明斯电控柴油机故障诊断仪外观图（inline7

图4  康明斯柴油机故障诊断仪数据连接线

 

总结：

     康明斯柴油机故障诊断仪系统以PDA为开发平台，打破笔记本不适合在野外恶劣条件下工作的局限，现场数据采集和数据库技术相结合，智能化程度进一步拓展，不仅局限于自动控制，而且可以记录各种数据以及保障活动等。柴油发电机组便携式辅助维修设备将有力增强设备维修人员的技术能力，显著提高维修的经济效益。随着微电子技术的发展，掌上电脑更新加快，价格降幅大，为系统开发提供了硬件支持和购置资金的可能。

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