卞 非

（扬州捷迈锻压机械有限公司，江苏 扬州 225127）

0 前言

现代生产制造系统中,机械设备的在线检测与故障诊断技术越来越受到人们的重视。传统的在线监测与故障诊断的实现是采用现场读取仪器仪表，再根据记录的数据人工进行故障诊断。随着传感器及计算机技术飞速的发展，人们可以在计算机上进行在线监测与故障诊断。计算机网络技术的发展，使远程进行在线监测与故障诊断成为可能，这对于提高制造厂家的售后服务质量及减少维修费、提高设备利用率有着重大的意义。现今，人们已对加工中心、柔性制造系统及一些特殊环境中的重要设备进行远程监测与故障诊断的研究与开发。

由上可以看出，远程在线监测与故障诊断系统是目前研究的热点，依据此，本文提出了对“面向锻压机床的远程在线监测与故障诊断系统”进行研究的思想。

1 面向锻压机床的远程监控诊断技术研究系统功能需求

机床的远程监测与故障诊断技术的研究与应用，对故障发现、控制修复、故障排除、故障预防都有着十分重要的意义。国外对此非常重视，早在20世纪60年代就已经开始研究，某些技术已经应用于实际工程，我国对机床的远程监测与故障诊断的研究起步较晚。因此，积极开展机床的远程监测与故障诊断的理论和方法的研究，并开发用相应的监测与故障诊断系统非常必要。

1.1 系统功能需求

系统需能实现如下功能：

（1）机床特征信号采集功能

从传感器组收集到的信号必须是反映机床运行状态的特征信号，经放大、采样保持与模数转换成PC机可接收的数据，由PC机进行数据处理与显示，并保存于数据库中便于以后的分析研究。

（2）现场在线监测与故障诊断功能

在线监测及故障诊断系统在现场工控机端能实现如下功能：显示监测的数据对监测的数据进行存储，显示变化趋势图、进行报警记录并能及时进行故障诊断、生成各种报表、可以对有关参数进行设置。

（3）基于Web的远程监测功能

要求机床与企业内部各部门之间的信息共享，通过Internet实现机床使用厂家与制造商之间的信息共享，有授权的用户在远程能通过浏览器进行在线监测。

（4）支持分布式数据库

支持面向企业及全球的网络数据库功能。具有采集、存取现场监测数据的功能，支持远程数据的存取操作，基于数据库实现非实时性数据信息的共享。

1.2 系统体系结构

在系统的功能需求分析的基础上，本课题提出了满足上述需求的体系结构。下面从不同方面去分析系统的体系结构。

（1）系统框架体系结构

面向机床的远程在线监测与故障诊断系统主要包括现场数据采集、现场服务器端部分、远程客户端部分。

现场数据采集部分：现场数据包括传感器组采集来的数据及机床数控系统中的数据。由传感器组采集来的数据直接与嵌入式PC系统相连，数据系统中机床状态数据的获取采用数控系统自带的通讯端口与现场的嵌入式PC系统相连。嵌入式PC机通过工业以太网与计算机及企业服务器相连，并通过Internet与远程计算机进行通讯。

现场服务器端部分：包括现场监控计算机，企业局域网中的Web服务器及数据库服务器。此部分实现现场监测数据实时显示与存储、变化趋势显示、报警记录及故障诊断结果显示、报表生成、以及各种参数的设置，并可及时进行故障诊断。Web服务器接受客户端传来的请求，通过Socket或访问数据库来响应远程客户端实行监控的请求。

远程客户端部分：通过浏览器向现场服务器端提出监控请求，经验明权限后可实现远程监测功能。

（2）系统技术体系结构

远程在线监测与故障诊断系统包括远程对历史数据查询与对在线数据进行监测两个方面。

远程对历史监控数据进行查询采用B/S模式的分布式体系结构。远程客户端向Web服务器层提出请求，Web服务器响应客户需求，将从数据库服务器中查询的结果反馈给客户端。

对于在线数据，为了保证大量的监控数据远程传输，采用Socket技术对在线监控数据进行远程发送、接收。Socket是基于消息的异步存取策略，用于在Internet上传输数据和交换信息量，在使用中Socket分为服务端和客户端，客户端向服务器端发送数据请求，服务器对接收到的请求消息进行处理后发送相应的数据给客户端。现场的工控机为服务器端，远程浏览器为客户端。

1.3 系统实现

在上述研究的基础上，现开发出适合锻压机床的远程监测诊断原型系统。

本系统采用友好的图形化界面，利用串口通信实现现场数据的采集，用ADO技术进行数据库的访问，Socket技术实现远程在线监测。

根据系统功能的需求，设计了以下几个功能模块：在线动态分析模块、报个警功能模块、故障诊断模块、输出模块和维护模块。

在线动态分析模块：实现在线监控数据随时间的变化趋势显示，同时能通过读取历史数据库中的数据，再现任一历史时间段的趋势图，并能对趋势图进行存档与打印操作。

报警模块：采用声音、画面闪烁进行故障报警，能显示报警的详细数据，同事启动数据存储功能。

故障诊断模块：包括如下两方面：

（1）建立知识库：将工厂内工程技术人员经过长期实践积累的知识以规则的形式存储于计算机中。本系统采用的知识表示方法主要为产生式规则。其基本思想是把知识表示成“IF THEN“的因果关系；

（2）设计推理机制：本系统采用正向推理机制。推理过程如下：取出知识库中一条规则的前提，搜索这些前提是否都在数据库中，若在数据库内，激活规则，推出故障诊断结果。

输出模块：按照厂家的要求设计报表格式。本模块实现随机报表、日报表、月报表的输出功能，并能进行自动保存最近的报表，同时将更早时间的报表自动消除。

系统维护模块：可以实现如下的功能：

（1）各种参数报警上下限及最值的设定；

（2）为保证系统的安全性，设置系统访问密码口令。

由上可知，本系统界面友好，操作方便，运行可靠，既具有一定的先进性，又具有实用性。

2 总结

本文对远程在线监测与故障诊断系统的需求进行了分析，提出了满足系统需求的框架体系结构及技术体系结构，并介绍了实现系统的方法。本系统与远程专家故障诊断系统相结合可以形成一个完善的远程故障诊断服务系统。

随着自动控制和测试技术、现代通信技术、计算机技术以及互联网技术的深入发展，特别是企业竞争的加剧，机床制造厂商和应用企业对机床的调试、维修、集中管理、监控等操作提出了更简单、更高效的要求。因此，机床的远程控制技术应运而生，该技术可以实现机床远程控制与诊断，能更好地为企业的经济发展服务。