基于Internet的FMS遠程監(jiān)測

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:3358

1 概述
         隨著機械設備的大型化、自動化、高速化和復雜 化,機械設備的故障診斷也變得十分復雜。解決這一 問題的一個方法是建立基于網絡的遠程監(jiān)測與故障 診斷系統(tǒng)。機械設備的遠程監(jiān)測與診斷是計算機科 學、通信技術與故障診斷技術相結合的一種設備診 斷方式,該系統(tǒng)實現(xiàn)“移動的是數(shù)據(jù)而 不是人”,從而改變一旦設備發(fā)生故 障,診斷人員就疲于奔命的被動局面。 在此基礎上,建立了FMS遠程監(jiān)測 與故障診斷系統(tǒng)總體框架,提出了提 高數(shù)據(jù)傳輸和圖象傳輸速度的新方 法。
2 遠程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的總體框架
           機械設備遠程診斷監(jiān)測系統(tǒng)是一個開放的分布 式系統(tǒng),主要由監(jiān)測設備、傳輸設備、傳輸通道、信息 處理系統(tǒng)和網絡管理系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)構成,系統(tǒng)的 主要功能如圖1所示。圖2為機械設備遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)的總體結 構。設備現(xiàn)場的在線監(jiān)測系統(tǒng)是該遠程監(jiān)測與故障 診斷中心的起點,它完成對FMS中換刀機器人、加 工中心的主要狀態(tài)信息的采集、存儲和處理,以及 簡易診斷,狀態(tài)信息經加工處理后可以直接通過網 絡進行遠距離傳輸,也可以將簡易診斷后的結果直 接傳輸給診斷中心。遠程診斷中心為該用戶建立虛 擬現(xiàn)實的現(xiàn)場圖象,根據(jù)傳輸來的信號模擬現(xiàn)場設 備的加工狀態(tài),由專家和專家系統(tǒng)綜合現(xiàn)場和經網 絡傳輸來的監(jiān)測信息,得出診斷結果并給出維修決 策,通過網絡反饋至現(xiàn)場指導維修排除故障。也可 以用現(xiàn)場在線監(jiān)測簡易診斷的結果直接啟動遠程 診斷中心專家系統(tǒng)的相應模塊,或者詢問遠程中心 的專家,獲得精密診斷結果,并由遠程中心將結果傳 輸至現(xiàn)場。
3 在線監(jiān)測系統(tǒng)
           FMS在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測底層設備的主要部位、 部件的傳感器信號、可直接測量的設備運行信號、控 制網絡可上傳的故障代碼、底層設備及控制器的故 障報警燈和狀態(tài)變換指示燈信號、數(shù)控設備CRT 上可顯示的軟件報警代碼。在線監(jiān)測系統(tǒng)一方面綜 合這些信號對FMS狀態(tài)進行識別,并對緊急故障 作出快速診斷,對其它故障作出大體定位。通知現(xiàn)場 的FMS主控制器進行相應處理,并伴隨聲音和畫 面報警。另一方面將所有監(jiān)測信息加工成可以在網 上傳輸?shù)男问剑l(fā)送給遠程監(jiān)測和診斷中心,由這里 的專家和專家系統(tǒng)作出精密診斷。在線監(jiān)測系統(tǒng)的 信息流如圖3所示。
4 數(shù)據(jù)和圖象傳輸
           利用LabVIEW中的NetDDE在局域網上實現(xiàn) 動態(tài)數(shù)據(jù)交換,可以使用客戶申請模式、服務器建議 模式及同步傳輸3種模式。 LabVIEW可以對數(shù)據(jù) 進行多種數(shù)學分析,并可以直觀的顯示分析結果,專 家或專家系統(tǒng)可以直接從此獲取分析后的數(shù)據(jù)。
         為了進一步了解FMS設備現(xiàn)場的運行狀態(tài), 更好地進行遠程監(jiān)測、診斷,并指導用戶進行設備的 使用和維修,在用戶和FMS監(jiān)測與故障診斷中心 之間進行實時的設備運行狀態(tài)圖象傳輸。為了減小 網上圖象數(shù)據(jù)的傳輸量,提高數(shù)據(jù)的傳輸速度,利用 VRML(虛擬現(xiàn)實建模語言)技術,制作FMS仿真 現(xiàn)場的3維圖形,并利用VRML的動畫及交互功 能,使FMS3維動畫程序能夠根據(jù)人和傳輸信號的 控制,產生相應的運動變化,從而虛擬出 FMS現(xiàn)場 的工作流程和工作狀態(tài)。
          VRML2.0編寫的程序可以實現(xiàn)動態(tài)的交互, 即在程序的運行過程中,用特定的信號實時控制程 序所定義的3維物體的運動。交互作用的產生主要 靠傳感器節(jié)點與內插器節(jié)點和路徑語句。 VRML2.0的傳感器節(jié)點有6種,它們可以在程序 運行的過程中改變物體的一些狀態(tài),如顏色、位置、 尺寸等。路徑語句的主要作用是感知一些狀態(tài)變化, 并把這些變化傳給其他節(jié)點,進而使物體的一些狀 態(tài)發(fā)生變化。
         利用VRML所具有的動畫功能及交互作用,將 FMS系統(tǒng)里的設備工作運動狀態(tài)通過傳感器節(jié)點、 內插器節(jié)點及路徑語句再現(xiàn)出來,實現(xiàn)遠程圖象的 虛擬傳輸。
5 開放式遠程診斷專家系統(tǒng)
           FMS遠程診斷專家系統(tǒng)完成對FMS主要設備 換刀機器人、有軌運輸車、立式加工中心、車削中心、 臥式加工中心、立體倉庫、3坐標測量機的診斷。該 系統(tǒng)主要由知識庫、數(shù)據(jù)庫、模糊推理模塊、知識庫 管理系統(tǒng)和維修庫管理系統(tǒng)和機器學習模塊。 模糊推理模塊:是專家系統(tǒng)的核心,主要完成由 故障現(xiàn)象尋找故障原因的過程,采用模糊反向推理 算法和基于意向的神經網絡快速推理算法實現(xiàn)多種 有效的推理;對于沖突消解策略,按感官與直觀信息 ——設備外診斷到內診斷規(guī)則——規(guī)則置信度從大 到小——規(guī)則本身存儲順序選取,大大提高了推理 效率。模糊規(guī)則的匹配及結論置信度的計算采用匹 配函數(shù)的方法,即前提條件與事實的匹配程度由匹 配函數(shù)決定,而結論的置信度為規(guī)則的前提與數(shù)據(jù) 庫事實的匹配值和規(guī)則置信度的乘積。
           知識庫:包括規(guī)則庫、概念庫和圖形庫。規(guī)則庫 是專家系統(tǒng)推理的知識部分,圖形庫是推理中提供 檢測信息的圖形集合,概念庫是規(guī)則的基礎,規(guī)則庫 由概念庫自動生成。
           知識庫管理:對知識庫進行管理和控制,完成對 知識庫的各類操作,包括系統(tǒng)的維護,日常系統(tǒng)事務 管理,使用權限管理。
         機器學習:隨著FMS的不斷運行,可能出現(xiàn)新 的故障,也可能發(fā)現(xiàn)原來知識庫中的某些知識不正 確。機器學習就是自動在維修記錄庫中發(fā)現(xiàn)新的知 識完善原來的知識庫。本系統(tǒng)采用例子學習和指導 學習相結合的集成式學習算法來實現(xiàn)知識的自動獲取。
6 FMS遠程診斷中心的運行模式
          遠程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)可分為兩種運行模 式:實時診斷和遠程查詢診斷。兩者的主要區(qū)別在于 實時診斷時專家可以通過視訊會議系統(tǒng)與其他專家 現(xiàn)場監(jiān)測人員一起實時討論,并可根據(jù)需要對現(xiàn)場 進行實時監(jiān)測,然后給出診斷意見。而遠程查詢診斷 模式,一種是現(xiàn)場人員訪問遠程診斷中心,申請對設 備進行診斷,遠程診斷專家以現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)傳輸過 來的信息為依據(jù)進行分析判斷,以電子信函方式將 診斷結果反饋至監(jiān)測現(xiàn)場。另外一種是直接通過網 絡查詢遠程診斷中心的專家系統(tǒng)得到診斷結果。
         (1)實時診斷模式的工作方式是現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng) 將監(jiān)測信息及診斷申請傳至遠程診斷中心,由診斷 中心根據(jù)監(jiān)測設備及信息確定由哪些專家和專家系 統(tǒng)進行診斷,然后診斷中心確定實時診斷時間,并通 知現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)及有關專家啟動相應的專家系統(tǒng), 在約定的協(xié)同診斷時間內,各專家和現(xiàn)場監(jiān)測人員 通過視訊會議系統(tǒng)進行討論。如果必要就進行實時 監(jiān)測,診斷中心模擬現(xiàn)場的加工流程和加工狀態(tài),最 后專家根據(jù)協(xié)同診斷情況及監(jiān)測信息做出診斷結論 并傳輸至現(xiàn)場。
         (2)遠程查詢診斷模式的工作方式是現(xiàn)場監(jiān)測 人員將監(jiān)測信息及診斷申請傳至診斷中心,由診斷 中心將信息輸入專家系統(tǒng)或通過專家進行診斷,專 家根據(jù)對監(jiān)測信息的分析、處理,得出診斷結果,并 發(fā)送至監(jiān)測現(xiàn)場。用戶也可以通過上網直接運行遠 程診斷中心的專家系統(tǒng)進行診斷。
7 結論
          FMS設備遠程監(jiān)測與故障診斷網絡將管理部 門、運行現(xiàn)場、診斷專家和制造廠之間的信息結合起 來,利用現(xiàn)代的信息傳輸載體網絡,可以縮短收集故 障信息的時間,提高故障診斷的效率,實現(xiàn)對設備異 地的協(xié)同監(jiān)測和診斷。

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