CN104008637B - 一种机床远程故障采集通信方法 - Google Patents

Abstract

一种机床远程故障采集通信方法，采集端根据端口配置信息表配置设备待采位置点，根据配置信息表使能的端口，周期扫描端口状态进行数据采集；保存数据时，若当前采集结果与上次采集结果相同则不保存，若不同则保存；采集数据首先储存在SRAM数据暂存区，然后判断SRAM数据暂存区是否满，如果SRAM数据暂存区已满，则计算FLASH开始地址和结束地址，一次性将SRAM内容卷动覆盖烧写入FLASH；根据需要可打开或关闭采集端数据上传开关，打开时，采集端发起与远程服务器建立TCP连接请求，按照约定的传输协议传递数据，关闭时，采集终端关闭与远程服务器的连接，停止数据传输。本发明满足对数控机床工作状态信息的远程无线实时监控。

Description

一种机床远程故障采集通信方法

【技术领域】

本发明涉及到一种通信技术领域的远程数据采集及发送的方式，具体是远程采集多个数控机床位置数据的装置与方法。

【背景技术】

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称，该技术建立在GSM网络的基础上，被称为2.5代移动通信技术，它将无线通信与Internet紧密结合。GPRS作为一种高速、高效、经济的无线系统，具有网络覆盖范围广、数据带宽宽、适应性强、计价按数据流量计算、实时在线的优点，特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大量数据传输，完全满足数据采集及监控的双向数据信息传输。随着GPRS技术在移动通信领域的发展，已能够实际应用到许多需要无线数据传输的领域，也为数据采集传输及监控提供了一种新的数据传输通讯方式。

随着无线移动通信网络的蓬勃发展，基于移动通信网络的远程监控技术也得到越来越多的应用，数控机床远程监控系统可以远离现场对分布在全国(全球)的机床，在监控中心集中远程监控、故障预测预测预警、故障诊断、远程管理等，成为了研究与应用的热点。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种机床远程故障采集通信方法，使其满足对数控机床工作状态信息的远程无线实时监控。

本发明是这样实现的：

一种机床远程故障采集通信方法，包括以下步骤：

步骤10：位于数据采集现场的GPRS数据采集端开始采集数据时，基于端口改变触发保存，扫描周期为100ms，根据配置信息表使能的端口、扫描状态，若各个结果与上次采集的结果是相同的就不保存，若不同，则保存；

步骤20：根据端口配置信息表配置好要采集的端口位置，采集所需特定位置点的数据储存在SRAM数据暂存区，然后判断SRAM数据暂存区是否满，如果SRAM数据暂存区已满，则计算FLASH开始地址和结束地址，一次性将SRAM内容卷动覆盖烧入FLASH，否则待保持记录排列后写入SRAM数据暂存区，然后根据需要关闭采集端；

步骤30：打开采集端与服务器端上传开关，采集端主动发起请求到服务器建立TCP连接，采集端配置成TCP客户端模式，存储要建立连接的服务器IP和端口；服务器配置成服务器端模式，与采集端建立数据传送关系，开始传递数据。

进一步地，所述步骤30，还包括：当命令等待模式等待时间超时的时候，采集端发送心跳包来维系采集系统和服务器端通讯，确保通信通道的连接。

进一步地，所述采集端有三类数据采集模块：数据量采集模块、模拟量采集模块和RS485通信模块，他们分别对应三种采集端口：电气元件节点信号；通过数字量采集模块、模块的入口供电电压，通过AD采样方式获得；PLC内部X、Y、特殊M点，通过RS232/485读取。

本发明具有如下优点：在传统的工业生产中，特别是对机床相对比较分散的情况下，当机床出现故障时，技术人员必须亲自到场诊断机床故障原因并进行维修，这种方式需要大量的人力并浪费大量物力。本发明能够由传感器、ARM、GPRS通信模块等组成，完成环境数据的采集、处理和传输，采集终端通过3G/4G模块将压缩处理的故障信息数据传送给中心服务器后，售后维护人员可通过查询服务器相关信息的方式，快速了解远程机械故障点信息，辅助其进行故障定位和判断故障原因。数据压缩传输方式能有效降低传输带宽需求，提高数据采集回收的实时性。对于一般的机床故障，能及时提供给售后人员有效的故障信息，辅助进行故障诊断及相关服务支持，进而可以远程指导维修工作，提高工作效率，节省费用，具有较大的社会效益和经济效益。

【附图说明】

图1本发明的端口配置信息表。

图2是本发明一种机床远程故障采集通信方法的采集端框架图。

图3是本发明一种机床远程故障采集通信方法主程序流程图。

图4是本发明中远程故障采集通信命令等待开始后程序。

图5是本发明中远程故障采集通信命令联调程序。

【具体实施方式】

本发明提供一种机床远程故障采集通信方法，机床远程故障采集通信包括位于数据采集现场的GPRS数据采集端、网络运营商提供GPRS网络与远程服务器。

远程数据采集终端如图2所示的采集端框架图包括：ARM7主控处理器是数控机床状态监控的和信息处理的核心；SRAM和FLASH分别是其内存和数据存储器；故障信息采集终端可采集256路数字量输入和8路模拟量输入；用来配置设备参数的以太网接口；连接显示设备状态屏幕的RS232接口、连接PLC的RS485接口、用来连接扩展板的CAN总线，发送数据的3G/4G天线接口及其指示灯；RTC为机床提供工作小时和事件记录的基准；上传开关、电源等构成基本电路。完成环境数据的采集、处理和传输。中心数据处理模块由GPRS通信模块和后台数据库组成，对远端发送上来的数据进行分析和处理，同时，也要根据需要对远端数据采集模块发出命令，由远端数据采集模块完成相应的动作。采集端有三类数据采集模块：数据量采集模块、模拟量采集模块和RS485通信模块，他们分别对应三种采集端口：(1)、一些电气元件节点信号(PLC无法获得到的)，通过数字量采集模块(2)、一些模块的入口供电电压，通过AD采样方式获得；(3)、PLC内部一些X、Y、特殊M点，通过RS232/485读取。

在机床正常工作时，机床通过采集系统采集机床工作状态数据，并保存。其信息采集算法流程图如图3所示的主循环环节：故障采集端读取配置信息表，根据根据配置信息表使能的端口，扫描状态等采集数字量、模拟量信号，CAN扩展信息、RTC时间等，基于端口改变触发保存，扫描周期为100ms，若各个结果与上次采集的结果是相同的就不保存；结果不同时，则将新记录排列后写入SRAM，最后将SRAM中的内容一次性烧入FLASH。等待上传开关的开启。

数据采集要针对很多的位置，端口配置信息表如图1所示。

上传开关被打开，GPRS模块被使能，采集端便开始试图与服务器端连接进而发送采集到的信息，其工作过程如图3中所示：

子函数模块1的流程(如图3)为：当该阶段等待超时，则关闭并重启GPRS模块，重启超过三次则报警；在该阶段等待未超时时则该任务进入挂起态重新检测上传开关是否打开。

子函数模块2的流程(如图3)为：读取存储器数据并发送一条数据，如果接收到停止发送命令则重新返回命令等待模式，如果没有接收到停止发送命令则判断是否发送完成，若完成则重新返回命令等待模式，若未完成则继续读取存储器数据发送下一条数据。

首先，从GPRS模块被使能到采集端与服务器信息配置完毕进入到命令等待模式的过程，程序流程为：1、当GPRS模块被使能，并且上传开关仍是打开状态时，用AT指令判断与模块的连接状态、模块工作状态和网络状态。2、当判断以上信息正常时，则再次确认上传开关仍是打开状态，然后清除状态标志，配置模块工作模式、服务器IP、端口等参数，然后请求与服务器连接，并得到应答。3、再次确认上传开关是打开状态，上传设备类型、编号以及本机信息、端口使用配置信息表，得到服务器应答则进入命令等待模式。

其次，当信息传送过程也会出现以下情况：1、在采集端与服务器端尝试连接并发送信息的整个过程中，只要上传开关关闭，则立即关闭GPRS模块，返回采集端主循环。2、当用AT指令判断与模块的连接状态、模块工作状态和网络状态等信息异常时、清除完状态标志，配置模块工作模式、服务器IP、端口等参数后请求与服务器连接，未得到应答时以及上传设备类型、编号以及本机信息、端口使用配置信息表，未得到服务器应答时会出现以下状况：

进入命令等待模式后，如图4所示流程图，累计等待时间超时时，采集端开始发送心跳包以保持通信的连接状态，未超时时则开始上传信息，依次判断是上传某个时间段内信息内容还是上传存储器内所有的信息，开始发送信息直至发送完成。若二者都不是且没有得到联调模式命令时，若上传开关仍开启则该任务挂起一段时间后继续重复命令等待模式。

联调模式开始如图5所示，开始采集一次所有数据，若接到修改上传数据时间间隔命令，则开始根据获得的参数设置该任务挂起时间间隔，然后采集一次所有数据，然后确保上传开关的打开状态后，开始发送数据发送成功后退出联调命令，挂起该任务。若服务器未应答，则重新尝试与服务器连接。

本发明能够由传感器、ARM、GPRS通信模块等组成，完成环境数据的采集、处理和传输，采集终端通过3G/4G模块将压缩处理的故障信息数据传送给中心服务器后，售后维护人员可通过查询服务器相关信息的方式，快速了解远程机械故障点信息，辅助其进行故障定位和判断故障原因。数据压缩传输方式能有效降低传输带宽需求，提高数据采集回收的实时性。对于一般的机床故障，能及时提供给售后人员有效的故障信息，辅助进行故障诊断及相关服务支持，进而可以远程指导维修工作，提高工作效率，节省费用，具有较大的社会效益和经济效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种机床远程故障采集通信方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤10：位于数据采集现场的GPRS数据采集端开始采集数据时，基于端口改变触发保存，根据配置信息表使能的端口、扫描状态，若各个结果与上次采集的结果是相同的就不保存，若不同，则保存；

具体采集数据步骤，包括：

故障采集端读取配置信息表，根据配置信息表使能的端口、扫描状态，采集数字量、模拟量信号、CAN扩展信息、RTC时间，基于端口改变触发保存，扫描周期为100ms，若各个结果与上次采集的结果是相同的就不保存；结果不同时，则将新记录排列后写入SRAM，最后将SRAM中的内容一次性烧入FLASH，等待上传开关的开启；

上传开关被打开，GPRS模块被使能，采集端便开始试图与服务器端连接进而发送采集到的信息；

当等待超时，则关闭并重启GPRS模块，重启超过三次则报警；在该阶段等待未超时时则该任务进入挂起态重新检测上传开关是否打开；

读取存储器数据并发送一条数据，如果接收到停止发送命令则重新返回命令等待模式，如果没有接收到停止发送命令则判断是否发送完成，若完成则重新返回命令等待模式，若未完成则继续读取存储器数据发送下一条数据；

步骤20：根据端口配置信息表配置好要采集的端口位置，采集所需特定位置点的数据储存在SRAM数据暂存区，然后判断SRAM数据暂存区是否满，如果SRAM数据暂存区已满，则计算FLASH开始地址和结束地址，一次性将SRAM内容卷动覆盖烧入FLASH，否则待保持记录排列后写入SRAM数据暂存区，然后根据需要关闭采集端；

步骤30：打开采集端与服务器端上传开关，采集端主动发起请求到服务器建立TCP连接，采集端配置成TCP客户端模式，存储要建立连接的服务器IP和端口；服务器配置成服务器端模式，与采集端建立数据传送关系，开始传递数据；

具体包括：

当GPRS模块被使能，并且上传开关仍是打开状态时，用AT指令判断与模块的连接状态、模块工作状态和网络状态；

当判断以上信息正常时，则再次确认上传开关仍是打开状态，然后清除状态标志，配置模块工作模式、服务器IP、端口等参数，然后请求与服务器连接，并得到应答；

再次确认上传开关是打开状态，上传设备类型、编号以及本机信息、端口使用配置信息表，得到服务器应答则进入命令等待模式；

在采集端与服务器端尝试连接并发送信息的整个过程中，只要上传开关关闭，则立即关闭GPRS模块，返回采集端主循环；

当用AT指令判断与模块的连接状态、模块工作状态和网络状态等信息异常时、清除完状态标志，配置模块工作模式、服务器IP、端口等参数后请求与服务器连接，未得到应答时以及上传设备类型、编号以及本机信息、端口使用配置信息表，未得到服务器应答时会出现以下状况：

进入命令等待模式后，累计等待时间超时时，采集端开始发送心跳包以保持通信的连接状态，未超时时则开始上传信息，依次判断是上传某个时间段内信息内容还是上传存储器内所有的信息，开始发送信息直至发送完成。若二者都不是且没有得到联调模式命令时，若上传开关仍开启则该任务挂起一段时间后继续重复命令等待模式；

联调模式开始，开始采集一次所有数据，若接到修改上传数据时间间隔命令，则开始根据获得的参数设置该任务挂起时间间隔，然后采集一次所有数据，然后确保上传开关的打开状态后，开始发送数据发送成功后退出联调命令，挂起该任务；若服务器未应答，则重新尝试与服务器连接。

2.根据权利要求1所述的一种机床远程故障采集通信方法，其特征在于：所述步骤30，还包括：当命令等待模式等待时间超时的时候，采集端发送心跳包来维系采集系统和服务器端通讯，确保通信通道的连接。

3.根据权利要求1所述的一种机床远程故障采集通信方法，其特征在于：所述采集端有三类数据采集模块：数据量采集模块、模拟量采集模块和 RS485通信模块，他们分别对应三种采集端口：电气元件节点信号；通过数字量采集模块、模块的入口供电电压，通过AD采样方式获得；PLC内部X、Y、特殊M点，通过RS232/485读取。