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浅析机械设备远程监控与故障诊断技术

来源:UC论文网2020-11-09 10:46

摘要:

  摘要:对机械制造设备的远程监控及故障诊断的技术研发是近年来国家十分重视的研究工作,该技术的运用可以保证身缠设备的顺利运行、减少故障诊断和维修的成本,适应现代机械化加工的发展潮流。本为主要对其原理及重要性,从分到总地加以阐述,并对影响其的核心技术进行探究。  关键词:机械制造;远程监控;故障诊断;核心技术中图分类号:TU文献标识码:A文章编号:(2020)-03-358  一、前言  随着制造业...

  摘要:对机械制造设备的远程监控及故障诊断的技术研发是近年来国家十分重视的研究工作,该技术的运用可以保证身缠设备的顺利运行、减少故障诊断和维修的成本,适应现代机械化加工的发展潮流。本为主要对其原理及重要性,从分到总地加以阐述,并对影响其的核心技术进行探究。


  关键词:机械制造;远程监控;故障诊断;核心技术中图分类号:TU文献标识码:A文章编号:(2020)-03-358


  一、前言


  随着制造业的发展,各大公司开始对机械制造设备的远程监控与故障诊断越发重视。如今,对此类技术的系统的研究已经有所突破,基本理念和框架已经逐步形成。但是随着机械制造业的需求不断增加,以及互联网的发展,该类系统也遇到了新的问题。如今,现代制造技术进入到了新的发展阶段,机械制造设备的远程监控与故障诊断系统将成为也必然会成为维持设备良好、安全运行的基本保障。因此,该技术也正成为当前这一领域的研究热点,未来机械制造设备的远程监控与故障诊断技术的优化应用也将发挥关键作用。


  二、远程监控系统概述


  机械制造设备中的远程监控系统主要包括三个部分:远程监控终端、采集终端和监控终端。


  一、远程监控终端


  远程监控终端还包含本地终端,其工作原理是在远程监控终端的基础上,借助互联网技术实现计算机与监控设备的有效连接。并且可以在本地监控终端的局域网基础上,将监控设备与计算机有效的连接起来。这种两两合作的形式,可以实现机械制造设备的全程监控与实时监控。这种与互联网捆绑的监控终端,在如今5G技术的逐步成熟的大背景下,可以将实时监控的延迟大幅缩短,为远距离监控机械制造设备提供了强有力的保障。利用远程监控终端,能够在故障表现与特点的基础上,合理进行故障分类,并自动配合相应的专家,以此确保故障解决的及时性与合理性。


  二、采集终端


  采集终端主要是负责现场内的数据采集,并实时汇报机械制造设备的运行状况。采集终端所获得的第一手资料,将会直接决定在后续的机械制造设备远程监控故障诊断过程当中所能够达到的最终效果。它能够在企业与机械制造设备建立有效的联系,在机械设备与控制系统之间建立合理的联系,以此实现对机械制造设备故障的在线分析。因此,采集终端需要能够在各类恶劣的场合之中经受住各类干扰,并且保持稳定的性能。在采集信息的过程当中,能否够全面周到、有序有效的采集,并整理和上传信息,往往对于整个远程监控和故障诊断而言,是具有决定性影响的。


  三、监控终端


  监控终端又有异地监远程诊断与本地诊断两类之分,对于监控终端的要求不仅是为了发现问题,同时还要记录数据,记录终端在运行过程当中的各项数据,能够使总部和中信对于某一台设备的运转过程当中的实际情况,进行一个充分的对比,同时为后续的发展过程提供更加详实可靠的数据参考。


  (一)异地远程诊断


  异地远程诊断主要包括实时异地的在线诊断,Email,在实际诊断中还存在着很大的区别,主要是在诊断模式上。借助网络技术,厂区可以实现专家与现场检測人员的连线,在线上交流的基础上,促使专家与现场检测人员共同讨论设备故障问题。应用Email诊断技术,诊断专家可以在设备数据、现场情况的基础上,得出最终结论,并借助Email技术,将专辑的诊断信息传输到现场检测人员手中。


  (二)本地诊断


  本地诊断技术用于与异地远程诊断相辅相成,共同保障机械制造设备的稳定运行。当机械制造设备的子系统处于检测阶段时,如果设备由于出现故障因素而无法保障其稳定运行,安装在机械制造设备中的信息采集器就会及时将对应的故障信息传输到本地的故障诊断系统内。这,便是本地诊断。通过本地诊断,使得系统内的专家子系统界面展开信息分析,实现自主诊断,并及时将故障点和故障原因查找出来。在本地诊断无法精确定位故障点时,也可直接转换为异地远程诊断,通过该两种诊断方式的有机结合,可以大幅节约诊断时间,提高诊断效率,最大程度地维护机械制造系统的稳定运行。


  四、远程监控技术的重要性


  (一)提高设备运行效率


  在现代技术的发展作用下,机械制造设备的智能化特征逐渐提升,利用现代科技,无人化以及半无人化生产加工中心正在日趋普及,在这类大前提下,工厂从劳动密集型产业得到转型,专业人员的数量也随之减少。机械制造设备运行期间便会出现缺少监督与管理的现象。随着这一现象的暴露,机械制造设备运行期间所出现的若干问题,在现有的监控方式下,就会出现故障发现慢、排查慢、处理慢的问题。针对这一问题,远程监控技术便尤为重要,它可以对机械制造设备运行期间存在的各种问题与不足实施远程监督、管理和诊断,可以防止由机械运行故障等因素引发的生产停滞现象,为生产企业的大批量高效加工提供监管基础与保障,以此提高机械制造设备的运行效率。


  (二)符合机械化发展需求


  为了提高生产效率,稳定生产质量,在机械制造发展的进程中,无人模式是其主要发展方向,同时,在科学技术与社会经济的快速发展中,工人成本的不断增高、现代化技术的日益普及,在这两样社会现象的作用下,促使了无人化以及半无人化工厂的出现。受到机械制造设备智能化的影响,机械制造设备中存在的不足与对应的解决方案都有了良好的技术支持,在这种规范化发展的过程中,若机械制造设备在运行期间出现故障,利用远程监控技术实时监测设备稳定性,并在第一时间引导现场工作人员进行故障维修,是能够有效促进设备维修效率与质量提升的方法。通过远程监控,企业可以更具实际情况减少或取消部分高级技工岗位,节约人力成本,只需要聘请具有较强专业能力的工作人员,能够依据远程监控的技术指导,对目标机械制造设备进行维修或者养护即可。综上,利用好远程监控技术,不仅符合机械化发展的需求,也可以帮助企业提高自身的核心竞争力。


  三、故障诊断技术概述


  一、故障诊断技术


  故障诊断技术主要包括三个部分,即PC、信息采集系统和软件系统。一般来说,它的工作机制为:机械制造设备在诊断系统的基础上,检测与诊断运行设备,并出具对应的故障诊断报告。在机械制造设备的运行过程中,故障诊断系统还可以实现数据的采集、处理、储存、分析与统计,并在互联网的支持下,将诊断报告及时反映给专家。


  机械制造设备故障诊断技术主要能够实现四种功能:第一,在机械制造设备分析中,在确保诊断技术的科学性与合理性的前提下,可以提供相较于传统诊断系统更多的诊断方式与诊断技术,在问题解决的方案上更加智能化,以此实现机械制造行业生产效率的提升;第二,在机械制造设备的运行过程中,通过PLC实现数据的实时获取,在远程网络的支持下,就正在运行的设备展开故障分析,能够第一时间发现并处理故障,并对其进行深入分析,为生产加工提供保障;第三,在设备出现故障阶段,可以提供远程诊断报告与处理指导,在设备恢复运行后,也能对设备的相关性能进行评估,并提供合理的操作指导;第四,机械制造设备故障诊断技术可以分析和处理系统内的监测信息与数据,综合处理多名专家的意见,即使找出故障原因,并提出针对性的解决措施。


  二、故障诊断技术的重要性


  现代设备运行的安全性与可靠性取决于两个方面,一是设备设计与制造的各项技术指标的实现,为此设计中要采用可靠性设计方法,要有提高安全性的措施;二是设备安装、运行、管理、维修和诊断措施。诊断技术、修复技术和润滑技术已列为我国设备管理和维修工作的三项基础技术,成为推进设备管理现代化,保证设备安全可靠运行的重要手段。


  通过故障诊断技术,企业够能及时地、正确地对各种异常状态或故障状态做出诊断,预防或消除故障,对设备的运行进行必要的指导,提高设备运行的可靠性、安全性和有效性,以期把故障损失降低到最低水平;保证设备发挥最大的设计能力,制定合理的检查维修制度,以便在允许的条件下,充分挖掘设备潜力,延长服役期限和使用寿命,降低设备全寿命周期费用;通过检测监视、故障分析、性能评估等,为设备结构修改、优化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息。总起来说,设备故障诊断既可以保证设备的可靠运行,又能够为企业获取更大的经济效益和社会效益。


  四、远程监控与故障诊断


  一、远程监控与故障诊断系统的基本框架


  机械制造设备远程监控与故障诊断系统是一个结构化的网络体系,它主要由各厂区(车间)的现场检测诊断子系统、数据通信网络和远程诊断中心构成。


  现场检测诊断子系统是由信息采集系统、工控PC机和相关的软件系统组成。其工作方式是以上两种系统的有机结合,主要功能是通过具有良好用户界面的诊断系统,对设备运行状况进行在线的实时监测与诊断。利用远程监控系统,可以实现对实时监测的信息进行采集、存储和处理,并将这些信息转变为适合远距离网络传输的形式,通过互联网,向远程诊断中心服务器发送有关数据和诊断报告。故障诊断系统就如同某一领域内故障诊断专家的一个集合体,主要由远程诊断服务器和相对应的远程诊断软件系统组成,并以WINDOWNT作为网络运行环境,其主要功能包括:1)在线实时远程获取设备运行的PLC状态数据,对设备的运行故障实现远程在线诊断。2)对异地传输来的监测信息进行处理分析,综合各专家的意见,得出诊断结果并给出可列的解决方案。3)在设备出现故障时提供在线诊断指导以及在故障排除后对设备进行快速恢复的操作指导。4)保存现场设备的历史与当前的状态数据,为未来的诊断分析提供数据基础。5)为现场操作人员提供远程技术培训与在线操作培训。6)提供对多种分析与诊断的新理论、新方法和新软件系统的开发、运行与验证,以便能够将最新的科技成果应用于实际生产。


  在远程故障诊断系统中,诊断者可以是这方面的专家,也可以是电脑系统,监控信息的流向为现场检测子系统—企业局域网—INTERNET—远程诊断中心—诊断专家,诊断结果的流向与之相反。在诊断故障方面,可以是一对一,也可以是一对多,分别對应单一专家诊断和多个专家诊断这两种诊断模式。


  二、远程监控与故障诊断系统的核心技术


  远程监控与故障诊断技术的发展与实施,主要依赖于以下几样核心技术,即:数据库、数据传输与压缩、提高系统开发性、标准化分析以及虚拟现实技术。结合这五样技术的突破,便可以促进机械制造设备远程监控与故障诊断技术的不断完善。


  (一)数据库


  数据库即为处理的数据按照一定方式存储在一起,能够让多个用户共享、尽可能减小冗余度的数据集合。通过数据库技术,将自身需要的各种数据信息科学的存储在服务器中,方便工作人员的查看与调取。在调取数据信息期间,运用中间件技术确保数据库与服务器之间数据信息的连接、交流的稳定性和安全性。


  (二)数据传输与压缩


  为了对机械制造设备实时监控,检测器所获取的数据是极为庞大的,其中包括如图像、表格、声音、文字等信息。当这些信息需要远程传输时,一项合理的数据压缩与传输技术,可以在确保数据不失真的前提下,最大程度的降低运行成本。通过分析与计算可以了解,当数据信息传输率保持在384kbs左右时,传输的综合质量最为理想,即适合用于远程监控与故障诊断系统的远程信息传输。


  (三)提高系统开放性


  虽然远程监控与故障分析技术相辅相成,但两者仍存在着许多差别,在这一技术的应用中,开放式的诊断技术术语关键技术。为了使相关工作人员与设计人员能够更好地协同工作,系统的开放性尤为重要,促进决策系统的开放性不断提升,可以促进机械制造设备远程监控与故障诊断技术运用效率的提升。


  (四)网络安全技术


  信息技术在远程监控与故障分析系统中运用广泛,所以,网络安全也成为这一技术的关注重点之一。只有确保了网络诊断的安全性,才能凸显远程监控的作用和意义。机械制造设备在远程监控故障诊断技术的设计与应用,需要建立在系统全局的安全性之上,以保障网络信息的完整性与适用性。


  (五)虚拟现实技术


  虚拟现实技术,即VR技术,囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体。利用计算机创建出完整的三维空间,并将其直接作用与信息数据接收着的感官,提供身临其境的感觉。在故障诊断系统中运用虚拟现实技术,可以直接忽略远程指导的信息不对称的这一鸿沟,令相关专家能够直接准确的得知设备的运行状态。虚拟现实技术,可以让设备的故障表现直观而具体地表达出来,以此提高故障诊断系统的准确度。


  五、结束语


  随着工业4.0的不断推进,机械制造设备远程监控和故障诊断技术的应用越发重要,也愈渐基本,作为保障机械制造设备良好运行的关键技术,在如今的高新企业中,已经趋于标配。可以预见,在不远的未来,该项技术的研发与应用必能得到更加辉煌的发展。

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