基于fpga的空压机在线监测系统的前端设计

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1、大连理工大学硕士学位论文基于FPGA的空压机在线监测系统的前端设计姓名：李艳军申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：马孝江20061201大连理工大学硕士学位论文摘要状态监测是掌握设备运行状况，判断其运行趋势，降低故障率的重要手段之一。而获得反映设备运行的准确数据是状态监测的基础。本文适应旋转机械在线监测系统的发展，以实际工程项目为背景，对空压机在线监测系统的前端部分进行设计，有效地实现了信号调理、数据采集和数据存储等功能。本文先对空压机结构及其常发故障进行分析，提出了空压机监测测点布置方案，给出了在线监测系统总体结构图。之后结合数据采集系统要求，通过对比确定了数

2、据采集系统的整体方案，即以现场可编程门阵列(FPGh)作为数据采集和存储的控制核心，实现多通道同步数据采集，并采用ARM处理器来实现数据的网络传输。在给出系统设计整体方案之后，本文着重于系统前端的硬件设计，并将其分为信号调理卡和数据采集卡两部分研究。信号调理卡包括I／v变换电路、程控增益放大电路、低通滤波电路：从传感器输出的模拟信号经过信号调理卡进行信号调理后，转换成数据采集卡可以接受的输入信号，以便数据采集卡进行后续处理。数据采集卡包括AD转换器接口电路、双口RAII接口电路和FPGA接口电路；FPGA作为系统的核心芯片，控制AD转换器对调理输出的信号进行转换，并将转换

3、后的数据分时存入双口RAM之中。在完成了系统前端的硬件设计后，本文对FPGh的整体逻辑功能进行模块划分，并对其中的各个功能模块迸行软件设计，同时，在ISE开发平台下，利用V∞L硬件描述语言来实现各模块的功能。最后本文阐明了数据采集系统的可靠性，提出了保证系统可靠性的基本措施，并强调数据采集系统的抗干扰设计是保证系统可靠性的主要措施。并且从隔离、退耦及接地三方面具体说明如何进行抗干扰设计。关键词：在线监测；FPG^；数据采集；VHDL基于FPGA的空压机在线监测系统的前端设计DesignofFront-EndofOn—lineMonitoringSystemforAirCo

4、mpressorBasedonFPGAAbstractneconditionmonitoringisoneoftheimportantmeasuresforcontrollingtheoperatingconditionsofthemonitoredequipment,judgmgtheequipment’sdevelopmentaltrendinthefutureandreducingitsfaultrate．Thus，acquiringtheaccuratedataoftheoperatingequipmentisthefoundationofthecondition

5、monitoring．Ⅲspaper,adaptingthedevelopmentofon-linemonitoringsystemofrotatingmachineryandtakingactualengine疵gissueasthebacl啦ound,designsthefront-endofon-linemonitoringsystemforaircompressor,whichemcienflycarriesoutsignalcon&fioning。dataacquisitionanddatastorage．Atfirst,thispaperanalysesthe

6、aircompressor’sstructureaswellasitsfaults．whichalwayshappen,andputsforwardtheprojectofmeasuringpoim’sarrangemeutandframeworkplanofon-linemonitoringsystem．Then,combiningwiththerequirememofthedataacquisitionsystem,andbycontrast,thepaperconfirmsthewholeprojectofthedataacquisitionsystem．Thati

7、stosay,itmakesFPGAasthecontrollingcoreinordertoimplementthemuiti-channelsynchronaldataacquisitionanddatastorageandadoptsARMprocessortoCatTyOutnetworktransmissionofthedat&Afterdesigningthewholeproject，thispaperputsemphasisonthehardwaredesignoffrom-end,whichisdividedi