SOPC技術(shù)在柴油機(jī)在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷裝置中的應(yīng)用研究.pdf

1、柴油機(jī)作為核心動力設(shè)備廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、建筑、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)行業(yè)，保證其處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，對確保安全生產(chǎn)、降低運(yùn)行成本、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等方面具有重要意義。因此，在柴油機(jī)的日常運(yùn)行過程中，迫切需要柴油機(jī)在線監(jiān)測與故障診斷裝置對其監(jiān)測，指導(dǎo)維修人員開展高效的檢修工作。 本文對現(xiàn)有的柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測裝置進(jìn)行了分析，提出了基于可編程片上系統(tǒng)(SOPC)技術(shù)的柴油機(jī)在線監(jiān)測與故障診斷裝置的方案。SOPC是近幾年興起的一種用于

2、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的片上系統(tǒng)可編程技術(shù)，此技術(shù)在現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)中實(shí)現(xiàn)微處理器及其他外設(shè)，使得它不僅擁有微處理器系統(tǒng)豐富的軟硬件資源，還具備FPGA系統(tǒng)的可編程硬件邏輯資源，被很多人認(rèn)為是未來嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的方向。本文對SOPC技術(shù)在柴油機(jī)監(jiān)測診斷的應(yīng)用上做了一些探索。該方案具有體積小、功耗低、可靠性高、成本低、擴(kuò)展性強(qiáng)、軟硬件可升級等諸多優(yōu)點(diǎn)。 論文主要完成了以下工作： 1、SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)裝置的功能需求

3、，設(shè)計(jì)了SOPC系統(tǒng)的硬件方案，構(gòu)建了基于Altera公司Nios II處理器為核心的SOPC系統(tǒng)。 2、lP核設(shè)計(jì)。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)數(shù)據(jù)接口的要求，實(shí)現(xiàn)了ADC接口IP核，高效準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)外部觸發(fā)的數(shù)據(jù)采集。根據(jù)對診斷算法運(yùn)算速度的要求，對診斷算法中常用的數(shù)字信號處理運(yùn)算--有限沖擊響應(yīng)(FlR)濾波器和快速傅立葉變換(FFT)，采用了硬件實(shí)現(xiàn)，并將其模塊化封裝，形成可重用的IP核。測試結(jié)果表明，硬件加速對系統(tǒng)的性能提升