生产线监测与故障诊断系统开发

摘 要：本文主要针对于生产线运行过程中的数据采集处理情况，分析了生产线运行过程中的主要故障因素，并最终提出了生产线与故障诊断系统的实现方法。

关键词：生产线；监测；故障诊断；数据采集。

1 引言

生产线监测与故障诊断是对加工及调试过程中机床产生的各种信息进行获取、传输、处理、分析和控制调整。具体地说就是对生产线运行过程中出现的各种物理量（如声、电、热、力、振动等）用先进的传感器接收，进行信息传输和信号处理，从分析处理的结果来对生产线的工况及产品质量进行控制调整，对其发展趋势进行预报，并对所发生的故障进行诊断和报警，确定故障所在及故障原因，并提出维护决策与建议以便采取有效的措施，迅速排除故障。

2生产线监测与故障诊断系统开发的意义

对生产线进行监控，通过网络将监控数据传输至远程计算机上进行数据分析与故障诊断具有以下优点：

（1）可监控到生产线设备的运行状态，以便对现场设备安装调试、运行过程实现实时的全程监控与管理。

（2）可扩大资源的共享范畴，建立大量的故障诊断数据库和知识库：实现全方位、异地诊断，从而大大提高故障诊断的准确性。

（3）可以具有良好的跨平台性，由于该系统把复杂的应用程序放在了服务器上，客户端无需清楚程序和数据的具置，使得远程监控与故障诊断变得更加简易方便。

（4）通过对机床监控数据进行分析统计，可汇总故障信息，提高对生产线故障的预见及诊断能力，使生产线功能得到进一步的完善。

3 生产线监测系统的技术原理

生产线监测系统主要由三大部分组成：数据采集系统、数据传输系统与监控与故障诊断系统。

1）数据采集系统

数据采集模块主要分为二级与三级两种。二级是将生产线数据采集系统分为现场采集器与远程服务器两级，数据从现场采集器直接传输至远程服务器数据库中。三级是指在现场数据采集器与远程服务器间加上一个现场数据采集工作站，现场数据采集工作站将多个数据采集器采集来的数据传输至远程服务器。

2）数据传输系统

根据不同的数据采集系统，数据传输模块也分为两种。一种就是将数据直接从数据采集器经光缆或无线电波与以太网相连，与远程服务器进行数据交换。另一种是数据采集器通过总线等方式与现场的数据采集站相连，再由现场数据采集站与远程服务器进行数据交换。

此外，随着现代信息技术的普及，手机，平板电脑等也开始在生产线监测领域发挥更加灵活机动的作用。手机短信是一种革新的现代通讯功能，使用手机上的短信功能，只要给数控机床配置一台GSM调制解调器以及一张SIM卡，就可以实现机床的智能短信功能。当数控系统检测到机床有工作异常时，能够“主动地”给相关人员发送短信。因此，机床的短信功能可以弥补大多数监测系统的被动监测模式的不足。

3）监控与故障诊断系统

对数据采集器采集并上传的数据进行处理、分析，对机床状态进行远程调整，如果有需要人工来完成的工作，则还能给出报警信息，从而完成远程监控与故障诊断。

4 生产线监测系统的开发实例

该项目主要构建主要由智能化高速车削中心和工业机器人等设备组成的自动生产线，将智能化高速车削中心与机器人自动上下料装置、自动化搬运系统、视觉检测技术等集成，并根据生产企业的需求，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中连接成为一个完整、可靠、经济和有效的整体，彼此协调工作，并使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理，最终发挥整体效益，使得机器人智能化高速车削中心生产线的整体性能达到最优。

为了准确快捷地监测出机床的工作状态，可以从众多数据中选择出能敏感地反应状态变化且能实时采集的数据作为监测参数，然后在监测系统中进行监测以及数据的存储。通常需要采集的数据应能敏锐地反应和预报系统的早期故障，并且具有相对的稳定性。

对于机床的旋转部件主要有如下状态数据：振动信号、轴心位置、转子转速等；对往复部件的表面振动及温度进行监测可以判断往复部件的磨损状况；对液压装置、冷却系统及系统的监测数据有：压力、流量、液位、温度、振动等；对电气系统通常进行电压、电流、功率和磁场强度的监测。该项目开发的生产线监测与故障诊断系统如图1所示。

图1 生产线监测与故障诊断系统

通过对采集到的数据进行分析统计，可汇总经验，提高对故障的预见及诊断能力，同时可了解产品的薄弱环节，在设计时对机床结构进行优化，使其功能得到进一步的完善。

5 结语

本项目中通过车间网络布线和自动化设备的数据采集，完成生产线的监测与诊断系统的设计开发，并在实践中进行验证，为实现企业生产现场的自动化控制提供了可行性方案。

参考文献

[1] 姚军.自动化生产数据采集在MES系统中的运用[M].江西化工， 2008 （4）

[2] 梁海波.FANUC18i系统故障分析与解决[M].设备管理与维修，2007（7）.

[3] 刘丽.基于OPC XML-DA实现远程实时监控的研究与设计[M].2007.

作者简介：陈经伟（1986-）男，汉，辽宁沈阳人，沈阳机床（集团）设计研究院有限公司，项目管理，本科学历。

李南（1981-）女，汉，辽宁沈阳人，沈阳机床（集团）有限责任公司，技术管理，本科学历。