面向鍛壓機床的遠程監控診斷技術研究

卞 非

（揚州捷邁鍛壓機械有限公司，江蘇 揚州 225127）

0 前言

現代生產制造系統中,機械設備的在線檢測與故障診斷技術越來越受到人們的重視。傳統的在線監測與故障診斷的實現是采用現場讀取儀器儀表，再根據記錄的數據人工進行故障診斷。隨著傳感器及計算機技術飛速的發展，人們可以在計算機上進行在線監測與故障診斷。計算機網絡技術的發展，使遠程進行在線監測與故障診斷成為可能，這對于提高制造廠家的售后服務質量及減少維修費、提高設備利用率有著重大的意義。現今，人們已對加工中心、柔性制造系統及一些特殊環境中的重要設備進行遠程監測與故障診斷的研究與開發。

由上可以看出，遠程在線監測與故障診斷系統是目前研究的熱點，依據此，本文提出了對“面向鍛壓機床的遠程在線監測與故障診斷系統”進行研究的思想。

1 面向鍛壓機床的遠程監控診斷技術研究系統功能需求

機床的遠程監測與故障診斷技術的研究與應用，對故障發現、控制修復、故障排除、故障預防都有著十分重要的意義。國外對此非常重視，早在20世紀60年代就已經開始研究，某些技術已經應用于實際工程，我國對機床的遠程監測與故障診斷的研究起步較晚。因此，積極開展機床的遠程監測與故障診斷的理論和方法的研究，并開發用相應的監測與故障診斷系統非常必要。

1.1 系統功能需求

系統需能實現如下功能：

（1）機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床運行狀態的特征信號，經放大、采樣保持與模數轉換成PC機可接收的數據，由PC機進行數據處理與顯示，并保存于數據庫中便于以后的分析研究。

（2）現場在線監測與故障診斷功能

在線監測及故障診斷系統在現場工控機端能實現如下功能：顯示監測的數據對監測的數據進行存儲，顯示變化趨勢圖、進行報警記錄并能及時進行故障診斷、生成各種報表、可以對有關參數進行設置。

（3）基于Web的遠程監測功能

要求機床與企業內部各部門之間的信息共享，通過Internet實現機床使用廠家與制造商之間的信息共享，有授權的用戶在遠程能通過瀏覽器進行在線監測。

（4）支持分布式數據庫

支持面向企業及全球的網絡數據庫功能。具有采集、存取現場監測數據的功能，支持遠程數據的存取操作，基于數據庫實現非實時性數據信息的共享。

1.2 系統體系結構

在系統的功能需求分析的基礎上，本課題提出了滿足上述需求的體系結構。下面從不同方面去分析系統的體系結構。

（1）系統框架體系結構

面向機床的遠程在線監測與故障診斷系統主要包括現場數據采集、現場服務器端部分、遠程客戶端部分。

現場數據采集部分：現場數據包括傳感器組采集來的數據及機床數控系統中的數據。由傳感器組采集來的數據直接與嵌入式PC系統相連，數據系統中機床狀態數據的獲取采用數控系統自帶的通訊端口與現場的嵌入式PC系統相連。嵌入式PC機通過工業以太網與計算機及企業服務器相連，并通過Internet與遠程計算機進行通訊。

現場服務器端部分：包括現場監控計算機，企業局域網中的Web服務器及數據庫服務器。此部分實現現場監測數據實時顯示與存儲、變化趨勢顯示、報警記錄及故障診斷結果顯示、報表生成、以及各種參數的設置，并可及時進行故障診斷。Web服務器接受客戶端傳來的請求，通過Socket或訪問數據庫來響應遠程客戶端實行監控的請求。

遠程客戶端部分：通過瀏覽器向現場服務器端提出監控請求，經驗明權限后可實現遠程監測功能。

（2）系統技術體系結構

遠程在線監測與故障診斷系統包括遠程對歷史數據查詢與對在線數據進行監測兩個方面。

遠程對歷史監控數據進行查詢采用B/S模式的分布式體系結構。遠程客戶端向Web服務器層提出請求，Web服務器響應客戶需求，將從數據庫服務器中查詢的結果反饋給客戶端。

對于在線數據，為了保證大量的監控數據遠程傳輸，采用Socket技術對在線監控數據進行遠程發送、接收。Socket是基于消息的異步存取策略，用于在Internet上傳輸數據和交換信息量，在使用中Socket分為服務端和客戶端，客戶端向服務器端發送數據請求，服務器對接收到的請求消息進行處理后發送相應的數據給客戶端。現場的工控機為服務器端，遠程瀏覽器為客戶端。

1.3 系統實現

在上述研究的基礎上，現開發出適合鍛壓機床的遠程監測診斷原型系統。

本系統采用友好的圖形化界面，利用串口通信實現現場數據的采集，用ADO技術進行數據庫的訪問，Socket技術實現遠程在線監測。

根據系統功能的需求，設計了以下幾個功能模塊：在線動態分析模塊、報個警功能模塊、故障診斷模塊、輸出模塊和維護模塊。

在線動態分析模塊：實現在線監控數據隨時間的變化趨勢顯示，同時能通過讀取歷史數據庫中的數據，再現任一歷史時間段的趨勢圖，并能對趨勢圖進行存檔與打印操作。

報警模塊：采用聲音、畫面閃爍進行故障報警，能顯示報警的詳細數據，同事啟動數據存儲功能。

故障診斷模塊：包括如下兩方面：

（1）建立知識庫：將工廠內工程技術人員經過長期實踐積累的知識以規則的形式存儲于計算機中。本系統采用的知識表示方法主要為產生式規則。其基本思想是把知識表示成“IF THEN“的因果關系；

（2）設計推理機制：本系統采用正向推理機制。推理過程如下：取出知識庫中一條規則的前提，搜索這些前提是否都在數據庫中，若在數據庫內，激活規則，推出故障診斷結果。

輸出模塊：按照廠家的要求設計報表格式。本模塊實現隨機報表、日報表、月報表的輸出功能，并能進行自動保存最近的報表，同時將更早時間的報表自動消除。

系統維護模塊：可以實現如下的功能：

（1）各種參數報警上下限及最值的設定；

（2）為保證系統的安全性，設置系統訪問密碼口令。

由上可知，本系統界面友好，操作方便，運行可靠，既具有一定的先進性，又具有實用性。

2 總結

本文對遠程在線監測與故障診斷系統的需求進行了分析，提出了滿足系統需求的框架體系結構及技術體系結構，并介紹了實現系統的方法。本系統與遠程專家故障診斷系統相結合可以形成一個完善的遠程故障診斷服務系統。

隨著自動控制和測試技術、現代通信技術、計算機技術以及互聯網技術的深入發展，特別是企業競爭的加劇，機床制造廠商和應用企業對機床的調試、維修、集中管理、監控等操作提出了更簡單、更高效的要求。因此，機床的遠程控制技術應運而生，該技術可以實現機床遠程控制與診斷，能更好地為企業的經濟發展服務。