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　　对于位移信号和转速信号选择NI 9239 采集卡，NI 9239 模块包括4 条同步采样的模拟输入通道，每通道是24 位模数转换器。转速传感器给出的是脉冲信号，我们把它当作模拟信号采集后在FPGA 上提取转速/ 周期信号。

　　传感器和信号采集卡如表 1所示：　　

　　在采集的同时，程序还对各路信号进行监测和分析，当某信号超过阈值，系统会有预警信息，我们通过NI 9474 的DO通道控制报警灯闪灭来实现。

　　控制器选择和机箱分别选择NI 9014 和NI 9103。NI cRIO-9014 嵌入式实时控制器具有一个400 MHz Freescale MPC5200 的工业实时处理器，实现信号处理、网络通信、文件管理等确定可靠的实时应用。目前系统需要3个采集模块，我们使用NI 9103 四槽机箱。实际的机器状态监控平台可能还需要压力、温度、应变，如果采集模块增加，还可以选择8 槽的9104 机箱。

　　3. 系统的软件架构

　　整个系统的软件由三部分组成，如图 3所示。运行在FPGA芯片的程序负责数据采集和高速信号处理，并对分析结果进行判断预警。实时控制器上的程序负责把数据通过网络接口发送到人机界面，同时接收人机界面送过来的指令。人机界面运行在一台手持的PDA 设备上。　　

 

　　运行在FPGA上的程序承担了所有的采集和信号处理工作，FPGA 程序控制各个采集模块，获得精确同步的采集振动、位移和转速计的信号。然后进行信号处理的工作。首先FPGA 从转速计的方波信号中提取转速/ 周期信息，再基于转速/ 周期数据进行高速的重采样处理，把振动和位移信号从等时间间隔采样变换为每个周期内等间隔采样。接着对振动信号做阶次变换和进一步的分析处理， FPGA同时对位移信号做轴偏的分析、所有信号的时域分析，计算有效值、直流分量等，并对一些振动、位移信号做门限判断，通过DIO 控制LED灯指示正常状态或者报警。此外，运行于FPGA上的程序还会把处理过程中的中间结果和最终数据通过DMA 通道发送到实时控制器上。

　　运行在实时控制器上的程序把FPGA 送上来的数据通过TCP/IP 网络发送给PDA。PDA运行的人机界面程序会根据用户对控件的点击显示不同的处理结果，用户可以看到瀑布图、轴心偏移轨迹、阶次图、倍频值等数据。另外这个监控系统还有一个短信通知功能，控制器通过串口控制GSM Modem，Modem中有一张普通的SIM卡，控制器通过串口指令可以把监控数据、状态或者报警信息通过短消息的方式发送到手机上。用户可以通过PDA 的用户界面来指定发送内容、时间和目标手机。此外，还可以通过GSM Modem拨号上网，把NI CompactRIO 系统接入Internet，即使没有网线，网络上任意一台设备也可以建立与NI CompactRIO 的数据连接。

　　系统设计结果

　　这套以NI CompactRIO为核心的机器状态监控系统，首先，具有高速数据采集处理的能力，保证了监控系统的实时性，对于危险状态能够提前判断并预警。其次控制器运行了实时操作系统，对FPGA和对网络都有灵活的接口函数，整个处理过程完全在NI CompactRIO 上实现，并对外提供数据发布接口，这样既保证了系统的稳定可靠，又使得系统可以方便的加入人机界面功能。此外通过串口控制GSM Modem发送短信和无线接入Internet，也是本系统的一大亮点。

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关键词： NI 振动传感器