李培江+尤婷+李根

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

【關鍵詞】裁斷機；健康監(jiān)測；信號采集；遠程監(jiān)控

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

因此，如何及時掌握設備運行狀態(tài)則是保證現(xiàn)代化連續(xù)大生產的重要保證，網(wǎng)絡技術和現(xiàn)代通訊技術的不斷發(fā)展成熟，為裁斷機遠程診斷技術提供了技術基礎，可以使專家們能通過網(wǎng)絡及時了解裁斷機械的運行狀態(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果，指導現(xiàn)場人員處理現(xiàn)場情況。

遠程裁斷機狀態(tài)監(jiān)測技術使人們擺脫距離的束縛，可以在異地及時地查看設備的運行狀態(tài)，改進了企業(yè)的設備管理模式[4-5]，設備運行中形成了大量詳實數(shù)據(jù)和各類圖譜為企業(yè)的故障診斷技術支持打下堅實的基礎。

本項目開發(fā)了一種皮革裁斷設備的遠程健康監(jiān)測系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術的智能感知，可以獲取裁斷設備的健康狀況，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 總體技術方案與軟件結構

裁斷機在正常工作時，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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，為了加強對產品的集中監(jiān)測及售后維護，各狀態(tài)參數(shù)需實時上報至遠程監(jiān)測中心進行分析，需要開發(fā)基于Internet網(wǎng)絡的遠程監(jiān)測軟件平臺，通過Internet實現(xiàn)對國內外各地裁斷設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。為了保證遠程監(jiān)控終端能夠訪問服務器，遠程中心服務器需配置一個固定的IP地址，接入Internet，鑒于上述分析，系統(tǒng)平臺的總體結構如圖1所示：

上述網(wǎng)絡結構主要分為三部分：

（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，建立現(xiàn)場信號的無線傳感器網(wǎng)絡，各傳感器節(jié)點采集設備運行參數(shù)，并以無線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至匯集節(jié)點，匯集節(jié)點接入Internet，并將各數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程；

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

（3）遠程監(jiān)測及故障診斷中心（簡稱遠程中心），基于Internet的互聯(lián)網(wǎng)應用，是本地機監(jiān)控系統(tǒng)在空間上的延伸和拓展，為遠程客戶提供基于IE瀏覽器的快捷訪問，完成對遠程軟性材料裁斷機設備的遠程在線監(jiān)測及故障診斷，其軟件結構如圖2所示。

2 現(xiàn)場信號采集硬件設計方案

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

網(wǎng)關結構如圖4所示，匯集節(jié)點將數(shù)據(jù)傳送至嵌入式計算機中，嵌入式計算機一方面對3G模塊進行設定與管理，使傳感層接入Internet并實時監(jiān)測掉線，保證實時在線，以防傳送中斷，另一方面先對匯集節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)做FIFO處理，保證數(shù)據(jù)不會丟失。

3 系統(tǒng)測試與應用

該系統(tǒng)進行了多次測試并實際投入使用。大量的運營數(shù)據(jù)分析表明，該系統(tǒng)滿足實時性、準確性和經濟性的要求。實驗中，測得的多個監(jiān)測點的實時波形圖如圖5所示，可以實現(xiàn)多裁斷機工作狀況的遠程監(jiān)測，可以設置遠程監(jiān)控系統(tǒng)的不同周期通，兼顧3G通訊流量費用和系統(tǒng)運營成本，系統(tǒng)具有CRC檢驗功能，可保證通訊數(shù)據(jù)的準確性。

4 結論

軟硬件調試及性能測試表明了本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可靠性好、穩(wěn)定性高擴展性好，可實現(xiàn)裁斷機的全自動化及管控信息化、網(wǎng)絡化。此系統(tǒng)很好地解決了裁斷機分散度高、信息化管理水平偏低、設備維護成本高、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)在保證各項性能穩(wěn)定的前提下，使裁斷機工況信息的及時得以掌控與把握，提高企業(yè)設備管理水平。

【參考文獻】

[1]王法龍，鄭明輝.應用于裁斷機中無刷直流電機調速系統(tǒng)的智能算法研究[J]. 電子設計工程，2015（2）：91-93.

[2]陳志紅.PLC 變頻器技術在裁斷機升級改造中的應用[D].大連理工大學， 2014.

[3]郭然.液壓搖臂裁斷機的技術改造及應用[J].機械研究與應用，2013，26（6）： 156-158.

[4]雷志鵬，宋建成，李艷偉，等.基于 LabVIEW 的工作面輸送設備遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)設計[J].工礦自動化，2012（10）：1-6.

[5]許重建.機械設備遠程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設計[J].科學之友：下，2012（9）： 10-11.

[6]王岳梁，唐小林，羅列萬.設備遠程控制和故障自診斷系統(tǒng)在茶葉生產中的應用[J].中國茶葉加工，2015（5）：41-44.

[責任編輯：楊玉潔]