工程機械遠程網(wǎng)絡(luò )監測與診斷系統
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4 工程機械遠程網(wǎng)絡(luò )監測系統
遠程網(wǎng)絡(luò )技術(shù)能應用于工程機械工作狀態(tài)的監測與故障診斷系統，在故障診斷的過(guò)程中，采集的數據是對機組故障做正確判斷的依據。但是在數據分析時(shí)，分析的結果受制于分析人員的經(jīng)驗和水平。還以TYl65工業(yè)推土機為例，它是一個(gè)集機電液于一體的復雜系統，根據各自的功能，可以劃分為發(fā)動(dòng)機子系統、液壓子系統、電氣子系統、冷卻子系統、機械子系統、附屬子系統等。由于系統的復雜性，因此對其故障的定位準確度要求很高，一個(gè)系統部件的不正?？赡芤鸲鄠€(gè)檢測參數的異常響應，而一個(gè)系統參數的不正常反應或系統的失效可能由多個(gè)系統部件的損壞造成。即由于現場(chǎng)人員的經(jīng)驗和水平有限，對一些復雜的問(wèn)題或未曾遇到的問(wèn)題難以作出準確的判斷。采用計算機網(wǎng)絡(luò )后，數據就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將故障信息及時(shí)地送至診斷中心，技術(shù)專(zhuān)家們可以在異地利用所得數據對設備故障進(jìn)行分析，并將結果及時(shí)的反饋回生產(chǎn)現場(chǎng)，以便采取措施。
TYl65推土機遠程網(wǎng)絡(luò )分布式狀態(tài)監測與故障診斷系統的結構如圖2所示。
5 遠程網(wǎng)絡(luò )監測與診斷的實(shí)現采用LabVIEW及Lab Windows/CVI構造虛擬儀器的平臺，實(shí)現遠程網(wǎng)絡(luò )監測與診斷，相關(guān)的方法有：使用DataSocket技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )監控；現場(chǎng)實(shí)時(shí)發(fā)布監控程序的網(wǎng)頁(yè)，異地使用瀏覽器(如InternetExplore，NetscapeCommunicator等)進(jìn)行監控；使用底層傳輸協(xié)議(TCP，UDP，DDE，Appleevent或PPC)編程進(jìn)行遠程網(wǎng)絡(luò )監控。
5.1 采用DataSocket技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )監控
測控數據在網(wǎng)上的發(fā)布和共享是網(wǎng)絡(luò )化遠程測控工程應用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。NI公司推出的DataSocket技術(shù)，是一種面向測量和自動(dòng)化工程的網(wǎng)上實(shí)時(shí)高速數據交換的編程新技術(shù)。它克服了傳輸速率較慢的缺點(diǎn)，大大簡(jiǎn)化了Internet網(wǎng)上測控數據交換的編程。
遠程網(wǎng)絡(luò )診斷系統采用服務(wù)器/客戶(hù)端模式，將服務(wù)器中的DataSocket Server Manager中的De-fault Reader設置為everyhost，則網(wǎng)中的每一臺客戶(hù)計算機都可讀取服務(wù)器上的數據。運行測量端的DataSocketServer，然后根據需要將測量的數據寫(xiě)入DataSocket服務(wù)器的某一個(gè)或多個(gè)數據項，而客戶(hù)端可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )讀取所需的數據項就可以得到實(shí)時(shí)的測量數據。
5.2 采用瀏覽器進(jìn)行遠程網(wǎng)絡(luò )監測和診斷
場(chǎng)(服務(wù)器端)進(jìn)行數據采集，并將界面實(shí)時(shí)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò )上。在遠程(客戶(hù)端)，即可用瀏覽器(如Internet Exolore，NetscapeCommunicator等)進(jìn)行監視。在將程序發(fā)布到網(wǎng)絡(luò )上前要進(jìn)行程序的網(wǎng)絡(luò )設置?？梢栽O置網(wǎng)絡(luò )權限，增強網(wǎng)絡(luò )安全性。在主機上運行現場(chǎng)測試程序，網(wǎng)絡(luò )中另一主機上運行IE進(jìn)行監視?，F場(chǎng)測試數據變化，在遠程十算機的瀏覽器中的相應項也發(fā)生同樣的變化。
5.3 采用底層傳輸協(xié)議編程進(jìn)行遠程網(wǎng)絡(luò )監測
網(wǎng)絡(luò )監控程序時(shí)，使用底層傳輸協(xié)議編程與使用DataSocket協(xié)議可以達到相同的結果，但編呈比較復雜，需要精深的網(wǎng)絡(luò )通訊知識。美國國家義器公司為L(cháng)abVIEW提供的InternetTools實(shí)用程序包可以簡(jiǎn)化應用系統的開(kāi)發(fā)工作。
5.4 遠程通信技術(shù)實(shí)現
Internet技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器的發(fā)展也必須朝著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展。今后的儀器測試工作經(jīng)常需要在網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行，因此網(wǎng)絡(luò )虛擬儀器將有無(wú)限的發(fā)展前景。DataSocket技術(shù)是NI公司獨創(chuàng )的網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)通信技術(shù)，它摒除了復雜的TCP/IP編程，并且真正做到數據實(shí)時(shí)傳輸，為遠程測控提供了先進(jìn)的科學(xué)研究手段。組建一個(gè)智能測控網(wǎng)絡(luò )通常有兩種模式：C/S模式(客戶(hù)/服務(wù)器模式)和B/S模式(瀏覽器/服務(wù)器模式)。C/S模式數據傳輸實(shí)時(shí)性好，數據在遠端能夠進(jìn)行處理和存儲，靈活性大。B/S模式由于數據庫技術(shù)，數據存儲量大，易查詢(xún)。遠程故障診斷中，振動(dòng)信號變化快，數據要求在遠端進(jìn)行分析，易采用C/S模式；對于壓力、溫度等緩變不需遠程處理的信號，易采用B/S模式。本研究開(kāi)發(fā)的系統將二者有機地結合為一體，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢進(jìn)行遠程監控。
5.5 信號方式實(shí)現并行執行資源分配
在并行執行時(shí)，用戶(hù)會(huì )碰到一個(gè)共享資源同時(shí)有幾個(gè)VI調用的情況，在本系統中，在線(xiàn)監測系統定時(shí)采集數據，而遠程分析處理系統也需要定時(shí)對數據進(jìn)行計算與存儲。這樣，如果該資源以異步方式或者以一個(gè)不合適的順序被幾個(gè)Vis訪(fǎng)問(wèn)，就可能使得系統遭到損壞。這種問(wèn)題稱(chēng)為竟態(tài)現象。
要想實(shí)現大量數據的遠程傳遞，比較可靠方便的方法就是采用全局變量，而全局變量也帶來(lái)了麻煩的共享資源，當我們需要維護全局變量數據庫時(shí)，可能有很多VI需要訪(fǎng)問(wèn)該數據庫，最危險的時(shí)刻就是存在于"讀、更新、寫(xiě)"循環(huán)周期中。這些問(wèn)題在內建的LabVIEW全局變量中沒(méi)有任何保護措施。本系統中利用信號方式(semaphore)來(lái)保護數據全局變量訪(fǎng)問(wèn)權限的程序。它遵循了標準事件序列：創(chuàng )建信號、等待信號、可以使用、運行臨界區、釋放信號。信號方式提供了一種保護代碼臨界區的方法，代碼臨界區不允許來(lái)自并行調用VI的同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)。這樣，就很好的解決了從現場(chǎng)監測系統中讀取各臺機組檢測數據與現場(chǎng)對數據更新之間的矛盾。利用遠程診斷系統不僅可以使操作員隨時(shí)了解其操作的工程機械發(fā)生了什么情況，而且還儲存了所有的操作數據以供維修技術(shù)人員下載。技術(shù)人員得到這些信息后，以便進(jìn)行維修、診斷和性能分析。采用這套系統，操作員可以在零部件失效前采取措施，并在發(fā)生故障時(shí)診斷出故障的原因。這套系統的主要功能就是使工程機械處于最佳狀態(tài)，從而延長(cháng)機器的使用壽命。
6 結 論
利用網(wǎng)絡(luò )建立設備遠程監測及故障診斷系統，使數據采集、數據處理、信息傳輸在網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行；有關(guān)信息可在網(wǎng)絡(luò )上動(dòng)態(tài)發(fā)布和共享，供相關(guān)技術(shù)人員、管理人員參考。虛擬儀器技術(shù)用于設備監測與診斷儀器及系統是一個(gè)新的發(fā)展方向，采用虛擬儀器技術(shù)構造機械設備的遠程網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)監測與故障診斷系統，能使原有設備監測與診斷儀器及系統具有柔性和開(kāi)發(fā)性。LabVIEW的通訊功能為遠程測控提供了便利的實(shí)現方法，使儀器系統適應于不同用戶(hù)和環(huán)境，易于變更、升級和維護，效果理想。
隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )化的狀態(tài)監測與故障診斷已經(jīng)取得一定成果，遠程聯(lián)網(wǎng)監測分析技術(shù)越來(lái)越得到重視。尤其針對工業(yè)現場(chǎng)在線(xiàn)監測的要求，準確的診斷方法更顯得重要，如能引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，則可以進(jìn)一步提高故障診斷的準確性。此外還有一些新的智能網(wǎng)絡(luò )分析方法的出現將進(jìn)一步增強監測診斷效果和速度，這些方法主要有：基于GPS/GSM的故障診斷，基于專(zhuān)家知識庫的故障診斷，基于灰度理論的故障診斷，基于免疫計算的故障診斷，基于粗糙集的故障診斷，基于遺傳算法理論的故障診斷，色譜分析在故障診斷中的應用，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的故障診斷，基于模糊理論的故障診斷，基于模式識別的故障診斷等方法。
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