基于PXI总线的空调设备自动检测与故障诊断系统

2.系统软件设计

　　运用虚拟仪器的思想，以NI LabVIEW8.5为开发平台，设计开发自动检测与故障诊断软件（以下简称“检测诊断软件”），该软件与系统硬件一起构成完整的测试诊断系统。

　　检测诊断软件按空调设备的三大类试验内容设计了自动工况模拟、调温特性和电参数特性三个试验模块。每个试验模块具有选择被测通道、设置采样参数和处理采集数据的功能，使用者可根据具体试验项目所测的物理量，选择采集卡上相应的被测通道；通过改变采样参数（采样点数、采样频率）来改善试验效果；通过LabVIEW8.5中自带的信号分析、数学运算、统计分析等子VI将这些原始数据处理转换成实际工程量数据，如温度、压力、湿度、电压和电流等，然后与这些参数的设计值进行比较，如超出阈值界限，则及时以红灯闪烁的报警形式通知用户。同时，报警结果可自动保存到数据库，供故障诊断系统分析。为了完成上述功能，主要需要如下功能模块：

　　图4检测诊断软件架构图

　　1） 硬件配置与管理模块：主要完成对硬件的配置与管理，是连接测试系统硬件与软件的桥梁，

　　2） 硬件自检模块：测试系统自身功能的正确性，确保不会因为测试设备的故障导致产品测试工作失败。

　　3） 校准模块：实现对系统所用硬件的校准。

　　4） 阈值设置模块：主要完成对被测参数显示范围（显示下限和显示上限）和报警阈值（报警下限和报警上限）的设置，为数据显示和故障判断提供执行依据。

　　5） 信号控制和采集模块：完成对被测信号的控制和采集。

　　6） 数据保存模块：完成对采集信号的保存。

　　7） 数据库模块：实现对故障形式和故障状态的存储，并在故障存在的情况下，自动启动故障诊断系统。

　　8） 数据回放模块：实现对保存数据的回放，方便用户观察数据的变化趋势。

　　9） 帮助模块：对整个测试软件进行说明，方便用户使用。

　　其中硬件配置与管理模块的界面如图5所示。它由四个部分组成，分别是任务管理、配置管理、SCALE管理和设备管理，其中任务管理的功能是显示已配置好的任务，以及实现对任务的选定、改名和删除等操作；配置管理的功能是添加或修改配置，使之满足测试需求，然后将选定的配置转换为任务，是实现硬件通道合理配置的主战场；SCALE管理的功能是实现对测试信号的标定，使物理信号以其实际单位（比如：Mpa、m/s等）存储和显示，而不是以电信号的单位（比如：V、mA等）存储和显示；设备管理的功能是显示所有插入的板卡及其在本测试系统的功能信息等。

　　图5 硬件配置与管理模块

　　图6是信号采集和控制的界面。在通道配置之前，对相应的硬件进行自检，可确保不会因为测试设备的故障导致产品测试工作失败。在进行通道配置时，用户可根据测试需要，自定义测试信号类型（温度、湿度、压力或运行电参数）和通道数量，具有很强的通用性和灵活性。

　　图6 信号采集和控制的界面

　　3. 试验测试

　　为了验证本系统的功能是否完全满足设计要求，开展了功能测试试验、平均无故障时间试验等。在报警和数据存储及回放的功能试验中，首先通过软件阈值设置窗口完成测试参数报警阈值的设置，然后人为地改变冷凝器和蒸发器的进风温度，当温度值高于或低于设置的阈值时，报警灯变亮，温度的变化曲线则如图7所示。

　　图7 冷凝器和蒸发器温度变化曲线

　　通过各项测试，证明该系统运行稳定，设置方便，功能齐全，完全满足项目的技术要求。

　　三、总结与展望

　　空调设备自动检测与故障诊断系统主要是通过虚拟仪器技术对设备运行参数进行监测，给出故障信号及测试数据，通过故障诊断系统推理进行故障诊断，给出故障模式。该系统功能强大，可以实现对多种信号（温度、压力、高电压、大电流）的控制和测量，对测试数据可进行实时和离线分析。

　　本套系统已经在实际工业使用，系统运行稳定，测试任务灵活方便，分析模块功能强大，很好地满足了对空调设备进行故障诊断的需求，提高了测试效率。

　　该系统通用性强，在故障诊断行业具有良好的推广意义。