一種遠(yuǎn)程裁斷機(jī)健康監(jiān)測系統(tǒng)

李培江+尤婷+李根

【摘 要】柔性材料裁斷機(jī)械是輕工業(yè)的一種重要設(shè)備，如何及時掌握裁斷機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)則是保證現(xiàn)代化連續(xù)大生產(chǎn)的重要保證，本文提出了一種遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立現(xiàn)場信號的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，各傳感器節(jié)點(diǎn)采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，并以無線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至匯集節(jié)點(diǎn)，匯集節(jié)點(diǎn)接入Internet，并將各數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程，實(shí)現(xiàn)裁斷機(jī)的全自動化及管控信息化。

【關(guān)鍵詞】裁斷機(jī)；健康監(jiān)測；信號采集；遠(yuǎn)程監(jiān)控

柔性材料裁斷機(jī)械是制鞋業(yè)、箱包業(yè)、服裝業(yè)生產(chǎn)的一種重要設(shè)備，大量機(jī)械設(shè)備的投入是相關(guān)企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的重要手段。由于這些機(jī)械是現(xiàn)代化連續(xù)大生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵部分，一旦發(fā)生故障造成停機(jī)，不僅使其本身遭受重大損失，而且有可能造成連續(xù)生產(chǎn)中斷，甚至停工停產(chǎn)，有的還可能帶來災(zāi)難性后果[1-2]。

因此，如何及時掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)則是保證現(xiàn)代化連續(xù)大生產(chǎn)的重要保證，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，為裁斷機(jī)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，可以使專家們能通過網(wǎng)絡(luò)及時了解裁斷機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)[3]。一旦出現(xiàn)故障，現(xiàn)場的故障數(shù)據(jù)或故障分析圖譜可以很快的傳給專家，專家分析完畢后再返回診斷結(jié)果，指導(dǎo)現(xiàn)場人員處理現(xiàn)場情況。

遠(yuǎn)程裁斷機(jī)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)使人們擺脫距離的束縛，可以在異地及時地查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，改進(jìn)了企業(yè)的設(shè)備管理模式[4-5]，設(shè)備運(yùn)行中形成了大量詳實(shí)數(shù)據(jù)和各類圖譜為企業(yè)的故障診斷技術(shù)支持打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目開發(fā)了一種皮革裁斷設(shè)備的遠(yuǎn)程健康監(jiān)測系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能感知，可以獲取裁斷設(shè)備的健康狀況，而且為以后的故障診斷提供樣本，大大加快了故障的處理效率。

1 總體技術(shù)方案與軟件結(jié)構(gòu)

裁斷機(jī)在正常工作時，需要對壓力、溫度、噪聲以及振動等各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，以判斷其工況，因此要開發(fā)底層數(shù)據(jù)采集接口硬件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，為了加強(qiáng)對產(chǎn)品的集中監(jiān)測及售后維護(hù)，各狀態(tài)參數(shù)需實(shí)時上報至遠(yuǎn)程監(jiān)測中心進(jìn)行分析，需要開發(fā)基于Internet網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件平臺，通過Internet實(shí)現(xiàn)對國內(nèi)外各地裁斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。為了保證遠(yuǎn)程監(jiān)控終端能夠訪問服務(wù)器，遠(yuǎn)程中心服務(wù)器需配置一個固定的IP地址，接入Internet，鑒于上述分析，系統(tǒng)平臺的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為三部分：

（1）現(xiàn)場信號采集及通信（簡稱為采集通信端），主要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立現(xiàn)場信號的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，各傳感器節(jié)點(diǎn)采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，并以無線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至匯集節(jié)點(diǎn)，匯集節(jié)點(diǎn)接入Internet，并將各數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程；

（2）本地在線監(jiān)測與診斷站（簡稱本地機(jī)），主要為本地機(jī)提供設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及分析診斷功能，并將運(yùn)行數(shù)據(jù)保存在本地；

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)測及故障診斷中心（簡稱遠(yuǎn)程中心），基于Internet的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，是本地機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在空間上的延伸和拓展，為遠(yuǎn)程客戶提供基于IE瀏覽器的快捷訪問，完成對遠(yuǎn)程軟性材料裁斷機(jī)設(shè)備的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測及故障診斷，其軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 現(xiàn)場信號采集硬件設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)場信號的采集是通過傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的，節(jié)點(diǎn)是采用TI公司的CC2430芯片為核心，結(jié)構(gòu)如圖3所示，溫度、位置和力等模擬信號送入到CC2430中轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再將這些信息通過天線發(fā)送至匯集節(jié)點(diǎn)，這些信息也可以在現(xiàn)場的LCD上顯示出來。

網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)如圖4所示，匯集節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳送至嵌入式計(jì)算機(jī)中，嵌入式計(jì)算機(jī)一方面對3G模塊進(jìn)行設(shè)定與管理，使傳感層接入Internet并實(shí)時監(jiān)測掉線，保證實(shí)時在線，以防傳送中斷，另一方面先對匯集節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)做FIFO處理，保證數(shù)據(jù)不會丟失。

3 系統(tǒng)測試與應(yīng)用

該系統(tǒng)進(jìn)行了多次測試并實(shí)際投入使用。大量的運(yùn)營數(shù)據(jù)分析表明，該系統(tǒng)滿足實(shí)時性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性的要求。實(shí)驗(yàn)中，測得的多個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時波形圖如圖5所示，可以實(shí)現(xiàn)多裁斷機(jī)工作狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)測，可以設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的不同周期通，兼顧3G通訊流量費(fèi)用和系統(tǒng)運(yùn)營成本，系統(tǒng)具有CRC檢驗(yàn)功能，可保證通訊數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

軟硬件調(diào)試及性能測試表明了本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性好、穩(wěn)定性高擴(kuò)展性好，可實(shí)現(xiàn)裁斷機(jī)的全自動化及管控信息化、網(wǎng)絡(luò)化。此系統(tǒng)很好地解決了裁斷機(jī)分散度高、信息化管理水平偏低、設(shè)備維護(hù)成本高、專業(yè)人員需求量大、自動化控制不完善等現(xiàn)狀問題。系統(tǒng)在保證各項(xiàng)性能穩(wěn)定的前提下，使裁斷機(jī)工況信息的及時得以掌控與把握，提高企業(yè)設(shè)備管理水平。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]