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【摘 要】伴随着科学技术和计算机技术的快速发展，风机运行状态的监测已经成为当前领域的研究热点。本文在分析风机运行状态监控系统的现状和发展的基础上，与课题研究情况相结合，完成了风机运行状态在线监测系统的设计，并分析了该系统的应用领域。
【关键词】风机；状态检测；系统设计
一.引言
当前，随着工业技术的快速发展，工业企业中的设备都具有较完善的状态在线监测系统、但是由于风机工作的特殊性，在一定程度上直接影响大型机组的运行状态，对工业企业的经济效益产生直接影响。根据风机的工作背景和课题的实际情况，本文首先对传统的在线监测系统适用性缺陷进行分析，然后提出了基于嵌入式技术的运行状态的在线监测系统设计。
二.开发流程
（一）器件选型。根据该系统对功能和性能的需求，寻找符合功能的器件。一般每个公司都会有自己的器件库，如果所用器件已经存在于数据库中，则可以直接选取。如果没有，则可以通过咨询代理商、经销商、互联网查询等方式来选择需要的器件。在这个过程中，首先要选择的是硬件系统的核心：嵌入式微处理器，之后再根据选定的处理器的情况来选择其他器件
（二）原理图设计。原理图的设计原则主要遵从先整体、后局部的原则，先确定需要分成哪些模块，然后再进行细化。这样不但能使系统结构清晰，独立的模块也可以为以后的设计所使用，从而提高工作效率。
（三）PCB图设计。PCB的设计需要遵从先复杂后简单的原则进行设计。先将设计中最复杂的部分或者难度最大的部分现行设计，这样可以保证布局、走线最合理，性能也能够达到最优化。例如一个设计中的CPU部分（包括CPU，外部存储器等）就应该优先进行设计。
（四）器件采购、备料。在PCB的制作过程中，可同时根据原理图生成相应的BOM（Bill Of Material）即原材料清单，然后根据BOM清单进行器件采购工作，之后再根据所需的数量进行器件的备料，等待PCB板制作完成后即可进行焊接工作。BOM清单中包含了器件的详细信息，包括器件名称、说明、以前采购的价格及供应商名称等。另外在焊接时可对照BOM清单进行器件焊接，清晰、直观、不易出错
三.系统硬件设计
本文根据实际情况，选用的监控器件为：（1）选用飞利浦公司的32位ARM CPULPC2132；（2）利用LPC2132的串行接口资源扩展一个RS232接口，波特率9600，端口自定。（3）利用LPC2132的I/O接口资源扩展一个LCD接口，LCD为128*32点阵式。
（一）CPU。LPC2132微控制器属于嵌入式微控制器，是支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-SCPU，除此之外，该控制器具有64kB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口以及功能独特的加速结构，保障32位代码能够在最大时钟速率下进行运行。并对代码的传输大小有严密的控制的应用，可以使用16位Thumb模式将代码规模降低30%以下，而功耗比较低，造成的性能损失大大降低。封装体积小，功耗低，以及访问控制方便，广泛应用在各个领域中；LPC2132微控制器内部集成了具有较宽传输范围的串行通信接口和8/16/32kB的片内静态随机存储存取的处理器。LPC2132微控制器广泛应用于通信网关、语音、影响识别控制等系统中，该控制器能够提供强大的处理功能。内部集成了32位定时器、A/D转换器、PWM通道通道，LPC2132微控制器被广泛的应用工业领域、航空领域、医疗领域等。LPC2132是PHILIPS生产的32位ARM7TDMI-S核的嵌入式CPU，内部具有16KRAM和64KFALSH，以及UART、I2C、SPI、PWM、ADC、定时器和通用I/O，能够在线编程和调试。LPC2132芯片为TQFP64封装，工作电压3.3V。
（二）RS-232串行接口电路。SP3232E为RS232电平转换器，使用DB9作RS232接口。
（三）点阵LCD接口电路。点阵式LCD接口，最大分辨率为240*128。电位器W1可以调节LCD的对比度，R4为LCD背光的限流电阻。
（四）复位电路。LP2132的复位电路，CAT1025为复位电路，提供两路隔离的＼地点平有效的RESET信号。
（五）JTAG和ISP使能电路。LPC2132的JTAG接口，用于下载程序和调试。J2为ISP使能开关，对地短路时可以使用串口0烧写程序。
（六）电源电路。电源电路，提供3.3V工作电压。如图所示。
四.系统使用效果
（一）系统数据监测：实现通主风机气动参数，风动参数，电气参数，温度参数，振动参数的实时监测。
（二）监测参数：能够通过嵌入式触摸屏和远程终端，完成实时显示，存储、查询（通过表格、曲线等实时查询和历史查询）、报警、打印功能；完成日报，月报的自动生成、存储、查询和打印；实时显示风量-静压的全特征曲线，标注主风机的工作区域，风机处于瑞压区和低效区时语音报警；具有丰富的工况画面，界面友好，图表功能强大，操作快捷方便。
（三）现场控制：通过触摸屏预制矿井通风参数，操作人员经用户名和密码确认后才能操作相应区域，可以实现风机的无级调速，实现风机的自动切换、应急反风、单风机单电机启动运行、单风机双电机启动运行、单风机单（双）电机变频启动运行等多种控制模式。具备自动控制切除功能，实现现场的完全手动控制。
参考文献：
[1]林雪，黄昶.基于Modbus的远程监控[J].信息技术.2011（07）
[2]王颖，吕显强，张菁.MAX485在PC机与单片机间通信的应用[J].信息技术. 2011（06）
[3]王倩丽.基于Modbus协议的通信软件设计[J].西安航空技术高等专科学校学报. 2011（03）
作者简介：
姓名：张琰，女，1981年7月， 籍贯：江苏无锡，学位：硕士，研究方向：多媒体技术、物联网工程，职称：讲师。
项目编号：
1）风机集成化设计技术平台的构建（科研项目，项目编号为：2013XTKY01）
2）校企协同的课程体系建设（教研项目，项目编号为：2013XTJY02）
【关键词】风机；状态检测；系统设计
一.引言
当前，随着工业技术的快速发展，工业企业中的设备都具有较完善的状态在线监测系统、但是由于风机工作的特殊性，在一定程度上直接影响大型机组的运行状态，对工业企业的经济效益产生直接影响。根据风机的工作背景和课题的实际情况，本文首先对传统的在线监测系统适用性缺陷进行分析，然后提出了基于嵌入式技术的运行状态的在线监测系统设计。
二.开发流程
（一）器件选型。根据该系统对功能和性能的需求，寻找符合功能的器件。一般每个公司都会有自己的器件库，如果所用器件已经存在于数据库中，则可以直接选取。如果没有，则可以通过咨询代理商、经销商、互联网查询等方式来选择需要的器件。在这个过程中，首先要选择的是硬件系统的核心：嵌入式微处理器，之后再根据选定的处理器的情况来选择其他器件
（二）原理图设计。原理图的设计原则主要遵从先整体、后局部的原则，先确定需要分成哪些模块，然后再进行细化。这样不但能使系统结构清晰，独立的模块也可以为以后的设计所使用，从而提高工作效率。
（三）PCB图设计。PCB的设计需要遵从先复杂后简单的原则进行设计。先将设计中最复杂的部分或者难度最大的部分现行设计，这样可以保证布局、走线最合理，性能也能够达到最优化。例如一个设计中的CPU部分（包括CPU，外部存储器等）就应该优先进行设计。
（四）器件采购、备料。在PCB的制作过程中，可同时根据原理图生成相应的BOM（Bill Of Material）即原材料清单，然后根据BOM清单进行器件采购工作，之后再根据所需的数量进行器件的备料，等待PCB板制作完成后即可进行焊接工作。BOM清单中包含了器件的详细信息，包括器件名称、说明、以前采购的价格及供应商名称等。另外在焊接时可对照BOM清单进行器件焊接，清晰、直观、不易出错
三.系统硬件设计
本文根据实际情况，选用的监控器件为：（1）选用飞利浦公司的32位ARM CPULPC2132；（2）利用LPC2132的串行接口资源扩展一个RS232接口，波特率9600，端口自定。（3）利用LPC2132的I/O接口资源扩展一个LCD接口，LCD为128*32点阵式。
（一）CPU。LPC2132微控制器属于嵌入式微控制器，是支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-SCPU，除此之外，该控制器具有64kB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口以及功能独特的加速结构，保障32位代码能够在最大时钟速率下进行运行。并对代码的传输大小有严密的控制的应用，可以使用16位Thumb模式将代码规模降低30%以下，而功耗比较低，造成的性能损失大大降低。封装体积小，功耗低，以及访问控制方便，广泛应用在各个领域中；LPC2132微控制器内部集成了具有较宽传输范围的串行通信接口和8/16/32kB的片内静态随机存储存取的处理器。LPC2132微控制器广泛应用于通信网关、语音、影响识别控制等系统中，该控制器能够提供强大的处理功能。内部集成了32位定时器、A/D转换器、PWM通道通道，LPC2132微控制器被广泛的应用工业领域、航空领域、医疗领域等。LPC2132是PHILIPS生产的32位ARM7TDMI-S核的嵌入式CPU，内部具有16KRAM和64KFALSH，以及UART、I2C、SPI、PWM、ADC、定时器和通用I/O，能够在线编程和调试。LPC2132芯片为TQFP64封装，工作电压3.3V。
（二）RS-232串行接口电路。SP3232E为RS232电平转换器，使用DB9作RS232接口。
（三）点阵LCD接口电路。点阵式LCD接口，最大分辨率为240*128。电位器W1可以调节LCD的对比度，R4为LCD背光的限流电阻。
（四）复位电路。LP2132的复位电路，CAT1025为复位电路，提供两路隔离的＼地点平有效的RESET信号。
（五）JTAG和ISP使能电路。LPC2132的JTAG接口，用于下载程序和调试。J2为ISP使能开关，对地短路时可以使用串口0烧写程序。
（六）电源电路。电源电路，提供3.3V工作电压。如图所示。
四.系统使用效果
（一）系统数据监测：实现通主风机气动参数，风动参数，电气参数，温度参数，振动参数的实时监测。
（二）监测参数：能够通过嵌入式触摸屏和远程终端，完成实时显示，存储、查询（通过表格、曲线等实时查询和历史查询）、报警、打印功能；完成日报，月报的自动生成、存储、查询和打印；实时显示风量-静压的全特征曲线，标注主风机的工作区域，风机处于瑞压区和低效区时语音报警；具有丰富的工况画面，界面友好，图表功能强大，操作快捷方便。
（三）现场控制：通过触摸屏预制矿井通风参数，操作人员经用户名和密码确认后才能操作相应区域，可以实现风机的无级调速，实现风机的自动切换、应急反风、单风机单电机启动运行、单风机双电机启动运行、单风机单（双）电机变频启动运行等多种控制模式。具备自动控制切除功能，实现现场的完全手动控制。
参考文献：
[1]林雪，黄昶.基于Modbus的远程监控[J].信息技术.2011（07）
[2]王颖，吕显强，张菁.MAX485在PC机与单片机间通信的应用[J].信息技术. 2011（06）
[3]王倩丽.基于Modbus协议的通信软件设计[J].西安航空技术高等专科学校学报. 2011（03）
作者简介：
姓名：张琰，女，1981年7月， 籍贯：江苏无锡，学位：硕士，研究方向：多媒体技术、物联网工程，职称：讲师。
项目编号：
1）风机集成化设计技术平台的构建（科研项目，项目编号为：2013XTKY01）
2）校企协同的课程体系建设（教研项目，项目编号为：2013XTJY02）