唐建銳,梁桂明
(廣州數控設備有限公司,廣東廣州510530)
隨著計算機網絡技術和通信技術的發(fā)展,經過單機封閉式診斷系統(tǒng)到基于局域網的分布式監(jiān)測診斷系統(tǒng)之后,基于Internet(因特網)的遠程故障診斷系統(tǒng)隨之迅速發(fā)展,并在設備保障方面得到日趨廣泛的應用。
數控系統(tǒng)遠程診斷系統(tǒng),使設備供應商通過Internet 網絡或無線通信系統(tǒng)對數控系統(tǒng)進行在線的實時監(jiān)控和故障診斷。圖1 為遠程診斷系統(tǒng)體系的組成結構圖。
圖1 遠程診斷系統(tǒng)體系組成結構圖
遠程客戶端通過數控設備的現場服務機與數控設備交換信息,實現數控系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、雙向文件傳輸,以及通過Web 瀏覽器訪問現場服務機所采集的現場數據。遠程診斷系統(tǒng)包括現場數據采集、現場服務機和遠程客戶端部分,其功能如下。
現場數據采集部分:現場數據即數控系統(tǒng)的內部數據,數控系統(tǒng)的內部數據即數控系統(tǒng)的運行信息,如系統(tǒng)型號、軟硬件版本、編號、加工狀態(tài)、IO 狀態(tài)、系統(tǒng)參數,及操作日志、報警日志數據等等;現場服務機對這些數據進行處理,并保存于歷史數據庫以備診斷時查詢。
現場服務機:硬件為個人計算機,采用內置數據庫和Web 服務器技術,實現的功能有對現場數控系統(tǒng)的診斷數據采集、數據庫存儲;作為遠程監(jiān)控的服務器端,實現遠程客戶端對數控系統(tǒng)的監(jiān)控;實現遠程客戶端對數控系統(tǒng)的文件傳輸代理;作為Web 服務器,響應遠程客戶端的請求,提供各項診斷數據的實時顯示頁面。
遠程客戶端:使用Web 瀏覽器觀察數控系統(tǒng)現場的各項運行信息,并使用遠程監(jiān)控客戶端軟件對現場的數控系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控,使用文件傳輸軟件進行文件傳輸以及輔助的維護、診斷工具。
遠程診斷系統(tǒng)主要包括以下幾部分:
(1)數控系統(tǒng)遠程監(jiān)控
分為服務器端和客戶端兩個模塊,服務器端通過局域網與現場數控系統(tǒng)連接,路由數控系統(tǒng)界面顯示數據和鍵盤操作信息;客戶端通過Internet 與服務器端連接,對服務器端管理的數控系統(tǒng)進行實時的數控系統(tǒng)界面顯示和遠程編輯鍵盤操作。
(2)數控系統(tǒng)遠程文件管理
分為服務器端和客戶端兩個模塊,服務器端通過局域網與現場數控系統(tǒng)連接,客戶端通過服務器端與數控系統(tǒng)完成加工程序、梯形圖程序、參數、刀具補償、報警日志、操作日志等數據文件的雙向傳輸功能。
(3)遠程診斷Web 服務器
在現場服務機實現Web 服務器,設計Web 頁面,遠程用戶通過Web 瀏覽器進行登錄和系統(tǒng)管理,查看診斷相關的各項狀態(tài)、數據報表等,實現遠程對數控系統(tǒng)現場進行診斷與分析。
數控系統(tǒng)現場數據采集由設備本身和局域網內的現場服務機共同完成。
目前的數控系統(tǒng)均具備以太網連接功能,但其數控系統(tǒng)內部具有以太網訪問功能的模塊功能相對比較簡單,一般不具備單獨的互聯網直接訪問功能,也不具備內建的網絡防火墻,以及內網防火墻穿透等用于互聯網文件傳輸的復雜的網絡功能。因此需要在數控系統(tǒng)所在的企業(yè)局域網內,使用現場服務機用于數控系統(tǒng)診斷數據轉發(fā)的代理服務器,數控系統(tǒng)通過內部以太網接口,將診斷文件傳輸給代理服務器,再由遠程客戶端這個代理服務器進行遠程診斷。
需要進行采集的數據如下:
①設備信息:包括數控系統(tǒng)型號、編號,軟件版本、可編程器件版本、硬件各部件版本;數控系統(tǒng)所連接的伺服以及電機的型號、編號,軟件版本、硬件版本等;機床型號、編號等信息。
②運行狀態(tài):工件加工時間、加工件數、開機及關機時間、坐標信息、運動速度、報警信息等。
③配置文件:包括系統(tǒng)參數、加工程序、梯形圖程序等。
④異常數據:由系統(tǒng)的自檢功能以及異常處理功能所發(fā)現的異常狀態(tài)發(fā)生時存儲的數控系統(tǒng)內部數據。
現場服務機與數控系統(tǒng)間的數據通信基于面向連接的基于IP 的TCP 協議,自定義數據包的格式如下:
FrameType 幀類型 FrameSize 幀長度DataSize 數據長度Data 數據…EndFlag幀結束符
在數據包的格式設計中,充分考慮未來信息內容擴展的需求,幀頭設計一個幀類型數據,當服務機與數控系統(tǒng)的版本不匹配時,將未知類型的數據包丟棄,以達到最大的兼容結果。
基于Web 的遠程診斷技術采用HTTP協議并通過超文本鏈接將各種信息鏈接到HTML 頁面供用戶瀏覽,集成了文本、圖形、圖像、聲音等多種媒體,在各操作系統(tǒng)平臺上具有相同的瀏覽界面及操作方式,采用瘦客戶/肥服務器的形式,客戶端只需要安裝瀏覽器,而系統(tǒng)的維護完全在服務器端進行。
圖2 遠程診斷
Web 服務器監(jiān)聽遠程客戶端的服務請求,返回需要的數據。基于TCP/IP 的套接字通信,具體消息處理遵循HTTP 協議。其工作流程如圖2所示。
Web 頁面采用封層結構進行設計,其組織結構如圖3所示。
圖3 封層結構圖
介紹了一種基于Internet 的數控系統(tǒng)遠程故障診斷系統(tǒng)的設計方案,主要以數控系統(tǒng)的設備信息、運行狀態(tài)、配置文件、異常數據作為診斷依據,分析數控系統(tǒng)自身所存在的故障。在實際應用中,作為數控機床不可分割的組成部分,除數控系統(tǒng)外,通常還需要對伺服驅動系統(tǒng)、機床的故障進行診斷,以對數控機床的故障進行全面診斷。隨著研究的深入和遠程診斷系統(tǒng)的開發(fā)和完善,服務網絡化、數控設備的遠程操作、監(jiān)控和診斷維護功能的開發(fā)和應用,將有效提高數控機床故障診斷和維修水平。
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