面向鍛壓機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷技術(shù)研究

卞 非

（揚(yáng)州捷邁鍛壓機(jī)械有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

0 前言

現(xiàn)代生產(chǎn)制造系統(tǒng)中,機(jī)械設(shè)備的在線檢測與故障診斷技術(shù)越來越受到人們的重視。傳統(tǒng)的在線監(jiān)測與故障診斷的實(shí)現(xiàn)是采用現(xiàn)場讀取儀器儀表，再根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)人工進(jìn)行故障診斷。隨著傳感器及計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速的發(fā)展，人們可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行在線監(jiān)測與故障診斷。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使遠(yuǎn)程進(jìn)行在線監(jiān)測與故障診斷成為可能，這對于提高制造廠家的售后服務(wù)質(zhì)量及減少維修費(fèi)、提高設(shè)備利用率有著重大的意義?，F(xiàn)今，人們已對加工中心、柔性制造系統(tǒng)及一些特殊環(huán)境中的重要設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷的研究與開發(fā)。

由上可以看出，遠(yuǎn)程在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)是目前研究的熱點(diǎn)，依據(jù)此，本文提出了對“面向鍛壓機(jī)床的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)”進(jìn)行研究的思想。

1 面向鍛壓機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷技術(shù)研究系統(tǒng)功能需求

機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用，對故障發(fā)現(xiàn)、控制修復(fù)、故障排除、故障預(yù)防都有著十分重要的意義。國外對此非常重視，早在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始研究，某些技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際工程，我國對機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷的研究起步較晚。因此，積極開展機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷的理論和方法的研究，并開發(fā)用相應(yīng)的監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)非常必要。

1.1 系統(tǒng)功能需求

系統(tǒng)需能實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）機(jī)床特征信號采集功能

從傳感器組收集到的信號必須是反映機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的特征信號，經(jīng)放大、采樣保持與模數(shù)轉(zhuǎn)換成PC機(jī)可接收的數(shù)據(jù)，由PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與顯示，并保存于數(shù)據(jù)庫中便于以后的分析研究。

（2）現(xiàn)場在線監(jiān)測與故障診斷功能

在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)在現(xiàn)場工控機(jī)端能實(shí)現(xiàn)如下功能：顯示監(jiān)測的數(shù)據(jù)對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，顯示變化趨勢圖、進(jìn)行報(bào)警記錄并能及時(shí)進(jìn)行故障診斷、生成各種報(bào)表、可以對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

（3）基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)測功能

要求機(jī)床與企業(yè)內(nèi)部各部門之間的信息共享，通過Internet實(shí)現(xiàn)機(jī)床使用廠家與制造商之間的信息共享，有授權(quán)的用戶在遠(yuǎn)程能通過瀏覽器進(jìn)行在線監(jiān)測。

（4）支持分布式數(shù)據(jù)庫

支持面向企業(yè)及全球的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫功能。具有采集、存取現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的功能，支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的存取操作，基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)信息的共享。

1.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)的功能需求分析的基礎(chǔ)上，本課題提出了滿足上述需求的體系結(jié)構(gòu)。下面從不同方面去分析系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

（1）系統(tǒng)框架體系結(jié)構(gòu)

面向機(jī)床的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場服務(wù)器端部分、遠(yuǎn)程客戶端部分。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集部分：現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括傳感器組采集來的數(shù)據(jù)及機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。由傳感器組采集來的數(shù)據(jù)直接與嵌入式PC系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)系統(tǒng)中機(jī)床狀態(tài)數(shù)據(jù)的獲取采用數(shù)控系統(tǒng)自帶的通訊端口與現(xiàn)場的嵌入式PC系統(tǒng)相連。嵌入式PC機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)及企業(yè)服務(wù)器相連，并通過Internet與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。

現(xiàn)場服務(wù)器端部分：包括現(xiàn)場監(jiān)控計(jì)算機(jī)，企業(yè)局域網(wǎng)中的Web服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。此部分實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示與存儲、變化趨勢顯示、報(bào)警記錄及故障診斷結(jié)果顯示、報(bào)表生成、以及各種參數(shù)的設(shè)置，并可及時(shí)進(jìn)行故障診斷。Web服務(wù)器接受客戶端傳來的請求，通過Socket或訪問數(shù)據(jù)庫來響應(yīng)遠(yuǎn)程客戶端實(shí)行監(jiān)控的請求。

遠(yuǎn)程客戶端部分：通過瀏覽器向現(xiàn)場服務(wù)器端提出監(jiān)控請求，經(jīng)驗(yàn)明權(quán)限后可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測功能。

（2）系統(tǒng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程對歷史數(shù)據(jù)查詢與對在線數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測兩個(gè)方面。

遠(yuǎn)程對歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行查詢采用B/S模式的分布式體系結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)程客戶端向Web服務(wù)器層提出請求，Web服務(wù)器響應(yīng)客戶需求，將從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查詢的結(jié)果反饋給客戶端。

對于在線數(shù)據(jù)，為了保證大量的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，采用Socket技術(shù)對在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程發(fā)送、接收。Socket是基于消息的異步存取策略，用于在Internet上傳輸數(shù)據(jù)和交換信息量，在使用中Socket分為服務(wù)端和客戶端，客戶端向服務(wù)器端發(fā)送數(shù)據(jù)請求，服務(wù)器對接收到的請求消息進(jìn)行處理后發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)給客戶端?，F(xiàn)場的工控機(jī)為服務(wù)器端，遠(yuǎn)程瀏覽器為客戶端。

1.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在上述研究的基礎(chǔ)上，現(xiàn)開發(fā)出適合鍛壓機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷原型系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用友好的圖形化界面，利用串口通信實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，用ADO技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問，Socket技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測。

根據(jù)系統(tǒng)功能的需求，設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)功能模塊：在線動(dòng)態(tài)分析模塊、報(bào)個(gè)警功能模塊、故障診斷模塊、輸出模塊和維護(hù)模塊。

在線動(dòng)態(tài)分析模塊：實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)隨時(shí)間的變化趨勢顯示，同時(shí)能通過讀取歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，再現(xiàn)任一歷史時(shí)間段的趨勢圖，并能對趨勢圖進(jìn)行存檔與打印操作。

報(bào)警模塊：采用聲音、畫面閃爍進(jìn)行故障報(bào)警，能顯示報(bào)警的詳細(xì)數(shù)據(jù)，同事啟動(dòng)數(shù)據(jù)存儲功能。

故障診斷模塊：包括如下兩方面：

（1）建立知識庫：將工廠內(nèi)工程技術(shù)人員經(jīng)過長期實(shí)踐積累的知識以規(guī)則的形式存儲于計(jì)算機(jī)中。本系統(tǒng)采用的知識表示方法主要為產(chǎn)生式規(guī)則。其基本思想是把知識表示成“IF THEN“的因果關(guān)系；

（2）設(shè)計(jì)推理機(jī)制：本系統(tǒng)采用正向推理機(jī)制。推理過程如下：取出知識庫中一條規(guī)則的前提，搜索這些前提是否都在數(shù)據(jù)庫中，若在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，激活規(guī)則，推出故障診斷結(jié)果。

輸出模塊：按照廠家的要求設(shè)計(jì)報(bào)表格式。本模塊實(shí)現(xiàn)隨機(jī)報(bào)表、日報(bào)表、月報(bào)表的輸出功能，并能進(jìn)行自動(dòng)保存最近的報(bào)表，同時(shí)將更早時(shí)間的報(bào)表自動(dòng)消除。

系統(tǒng)維護(hù)模塊：可以實(shí)現(xiàn)如下的功能：

（1）各種參數(shù)報(bào)警上下限及最值的設(shè)定；

（2）為保證系統(tǒng)的安全性，設(shè)置系統(tǒng)訪問密碼口令。

由上可知，本系統(tǒng)界面友好，操作方便，運(yùn)行可靠，既具有一定的先進(jìn)性，又具有實(shí)用性。

2 總結(jié)

本文對遠(yuǎn)程在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的需求進(jìn)行了分析，提出了滿足系統(tǒng)需求的框架體系結(jié)構(gòu)及技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，并介紹了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的方法。本系統(tǒng)與遠(yuǎn)程專家故障診斷系統(tǒng)相結(jié)合可以形成一個(gè)完善的遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)系統(tǒng)。

隨著自動(dòng)控制和測試技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，特別是企業(yè)競爭的加劇，機(jī)床制造廠商和應(yīng)用企業(yè)對機(jī)床的調(diào)試、維修、集中管理、監(jiān)控等操作提出了更簡單、更高效的要求。因此，機(jī)床的遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床遠(yuǎn)程控制與診斷，能更好地為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。