CN106933169A - 一种锂电池极片轧机设备远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂电池极片轧机设备远程监控系统，其特征在于该系统包括锂电池极片轧机控制器、云端服务器、客户端和现场调试平台；所述云端服务器包括数据操作部分和实时监控部分；实时监控部分利用Nagios网络监控框架搭建，用来实时监控锂电池极片轧机设备的运行状态，监测出设备是否运行正常，如果出现故障，云端服务器会向锂电池极片轧机控制器和/或客户端发送发送警告信息，提醒用户紧急对设备进行操作，避免设备受损及原料浪费；数据操作部分用来对数据进行存储与处理；云端服务器利用Socket协议设定有客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口，客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口用来接收数据与发送数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂电池极片轧机设备远程监控系统。
背景技术
目前锂电池极片轧机设备已实现自动化高速生产，但轧机整体检测点较多，在极片轧制前后需多名专业人员进行检测，防止极片轧制受损；同时轧机设备较大，在排查故障时，需耗费大量时间进行故障排查；工厂中多台轧机同时工作时，设备分布较散，需耗费大量人员进行现场监控与维护，并且到目前为止，没有一套可进行远程监控的控制系统。因此需要发明一种可对轧机各种运行参数进行远程整体监控与云端存储、并能对危险参数进行分析、预测报警的系统。
申请号为201310422217.7的中国专利公开了一种远程监控系统，其利用PC与Labview搭建人机控制界面与远程服务器，但Labview的数据采集必须依靠数据采集板并且采集数据的频率受限，并且需要在现场有专用电脑进行工作、维护。该系统只实现了对部分数据的采集及传输，受限于现场电脑，一旦电脑出故障，整个系统会瘫痪。
申请号为201310513530.1的中国专利公开了一种远程监控系统，该系统包括发送端与接收端，但接收端加有GSM接收模块，成本会增高，并且组装复杂，依赖硬件系统的存储器，一旦硬件出故障，数据会被破坏，用户无法查找。
武汉科技大学的陈阳于2007年发表的《基于嵌入式控制器的轧机实验台远程监测与故障诊断系统》一文中提到的远程控制系统是应用于轧钢行业，其所涉及的I-8000E以太网控制器价格昂贵，不易维修，且是该系统的核心部位，所以过分依赖于专业设备。其涉及的B/S系统过多依赖服务器，无形中加重了后台服务器的负担，一旦后台服务器出故障，整个系统会随着瘫痪。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的实际问题是，提供一种锂电池极片轧机设备远程监控系统。该监控系统可控制锂电池极片轧机设备完成相关工作任务的同时，将相关数据传送至云端服务器，云端服务器可同时与工作现场的锂电极片设备、处于任何地点的客户端进行交互，云端服务器会对数据进行存储、处理；客户端可以通过智能手机APP或电脑软件，对云端数据进行查看，并可以改变任意参数，从而实现远程监控现场工作的锂电极片设备的作用。本发明不依赖硬件对运行数据的存储处理，所有数据将记录在云端服务器中，云端能对数据进行预测处理，一旦关键数据超出预设值，云端服务器会向现场设备与客户端发送报警信息，用户可以通过云端记录的数据对系统进行故障排查。
本发明解决所述问题采用的技术方案是：提供一种锂电池极片轧机设备远程监控系统，其特征在于该系统包括锂电池极片轧机控制器、云端服务器、客户端和现场调试平台；所述云端服务器包括数据操作部分和实时监控部分；实时监控部分利用Nagios网络监控框架搭建，用来实时监控锂电池极片轧机设备的运行状态，监测出设备是否运行正常，如果出现故 障，云端服务器会向锂电池极片轧机控制器和/或客户端发送发送警告信息，提醒用户紧急对设备进行操作，避免设备受损及原料浪费；数据操作部分用来对数据进行存储与处理；
云端服务器利用Socket协议设定有客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口，客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口用来接收数据与发送数据；同时云端服务器利用MySQL数据库对接收的数据进行存储处理；云端服务器通过客户端的IP数据端口与客户端进行双向通信，通过核心控制端IP端口与锂电池极片轧机控制器进行双向通信；所述现场调试平台为装有Labview的电脑，利用Labview编写调试界面，现场调试平台通过局域网与锂电池极片轧机控制器进行双向通信，通过锂电池极片轧机控制器实现对现场锂电池极片轧机设备的检测调试；同时现场调试平台利用Socket协议获得云端服务器的数据，并利用TCP/IP协议与云端服务器进行通讯，将数据上传至云端；
所述锂电池极片轧机控制器置于锂电池极片轧机设备的现场，具有用于数据传送的轧机无线网络模块，轧机无线网络模块与云端服务器和现场调试平台进行无线连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明锂电池极片轧机设备远程监控系统对现有的PLC锂电极片轧机控制系统进行优化升级，现有的控制系统中不能进行远程监控，并基本采用PLC为控制核心。本发明利用嵌入控制芯片(STM32芯片)为核心控制器，可很大程度的降低成本。本发明将锂电池极片轧机设备中的运行参数集中于一点进行管理，可对多台设备进行集中管理，这样既方便监控多台轧机运行，又能节省劳动力。
本发明利用云端技术，将现场数据进行云端储存，对关键数据进行预设判断，如果数据超过预设值，云端会向客户端与现场的锂电池极片轧机控制器发送警告信息，从而可及时发现问题，降低故障率。并且在锂电池极片轧机设备出现故障时，用户可通过云端存储数据进行故障排查，快速找到故障点。云端数据的存储不依赖硬件系统，即使突然断电或硬件损坏，云端数据不会收到干扰与影响。
本发明能自动检测数据是否超出安全范围，可以实时存储数据，将锂电行业与智能化生产接轨，提高企业的行业竞争力。
本发明在本行业中是目前没有的，对于其中的云端服务器由于针对本行业进行设计的，所以很易被专业人员接受，并会很受欢迎。比如在调整锂电极片轧机轧辊时，关于缝隙的调整不仅仅依靠理论还必须要有经验的考量，这时可利用远程监控系统请不同专业人员参与调整，即使工作人员不在现场，也可参与其中，这样大大提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明锂电极片设备远程监控系统的结构框图。
图2为本发明锂电极片设备远程监控系统的现场调试平台的结构框图。
图中：1、锂电池极片轧机控制器；12、STM32芯片；11、轧机无线网络模块；2、锂电池极片轧机设备；3、云端服务器；4、客户端；5、现场调试平台；21、放卷机构；22、收卷机构；23、气液增压机构；24、切刀机；25、蜗轮蜗杆机构；26、传动机构；31、数据操作部分；32、实时监控部分；51显示界面、52电源模块、53平台wifi模块、54平台数据传 输控制模块。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。
本发明锂电池极片轧机设备远程监控系统(简称监控系统，参见图1)包括锂电池极片轧机控制器1、云端服务器3、客户端4和现场调试平台5；所述云端服务器包括数据操作部分和实时监控部分；实时监控部分利用Nagios网络监控框架搭建，用来实时监控锂电池极片轧机设备2的运行状态，监测出设备是否运行正常，如果出现故障，云端服务器会向锂电池极片轧机控制器和/或客户端4发送发送警告信息(邮件及短信)，提醒用户紧急对设备进行操作，避免设备受损及原料浪费；数据操作部分用来对数据进行存储与处理；
云端服务器3利用Socket协议设定有客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口，客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口用来接收数据与发送数据；同时云端服务器3利用MySQL数据库对接收的数据进行存储处理，方便用户查看；云端服务器3通过客户端的IP数据端口与客户端4进行双向通信，通过核心控制端IP端口与锂电池极片轧机控制器1进行双向通信；所述现场调试平台5为装有Labview的电脑，利用Labview编写调试界面，现场调试平台5通过局域网与锂电池极片轧机控制器1进行双向通信，通过锂电池极片轧机控制器1实现对现场锂电池极片轧机设备2的检测调试，即利用Visa串口能与轧机无线网络模块进行通讯连接，监看多台设备的运行状态；同时现场调试平台利用Socket协议获得云端服务器的数据，并利用TCP/IP协议与云端服务器3进行通讯，将数据上传至云端；
所述锂电池极片轧机控制器1置于锂电池极片轧机设备2的现场，包括STM32芯片12和用于数据传送的轧机无线网络模块11；STM32芯片12与轧机无线网络模块11连接；同时轧机无线网络模块11还与云端服务器3和现场调试平台5进行无线连接；STM32芯片12与锂电池极片轧机设备2上的受控对象连接，采集锂电池极片轧机设备2运行的所有参数，包括轧辊缝隙、张力大小、收卷速度、放卷速度、轧辊速度、电机振动频率等，
锂电池极片轧机控制器1利用Socket协议向云端服务器3发送数据，云端服务器3利用Socket协议设定接收数据端口，从数据端口中接收数据，并利用MySQL数据库对数据进行存储处理，方便用户查看；云端服务器利用Socket协议编写客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口，所述客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口用来接收数据与发送数据；用户通过客户端(如手机APP)4远程操作锂电池极片轧机设备时，客户端中的数据会通过Socket协议上传至云端服务器中的客户端的IP数据端口，数据传入云端服务器进行处理，再通过核心控制端IP端口将客户端中的数据传输给现场的锂电池极片轧机控制器，从而命令锂电池极片轧机设备2做出进行相应动作；
STM32芯片12能控制锂电轧机设备2完成工作任务，同时能将锂电池极片轧机设备的运行参数传送给轧机无线网络模块；轧机无线网络模块可以接收来自STM32芯片发送的数据与自云端服务器发送来的数据，并能将来自云端服务器的数据发送给STM32芯片，并将STM32芯片的数据发送给云端服务器；
所述锂电池极片轧机设备为本发明监控系统的受控对象，由锂电池极片轧机控制器1直接控制，锂电池极片轧机设备2包括放卷机构21、收卷机构22、气液增压机构23、切刀机24、蜗轮蜗杆机构25和传动机构26，各机构按照工艺过程连接；STM32芯片12采集锂电池极片轧机设备2运行的所有参数，锂电池极片轧机控制器根据工艺需求向锂电池极片轧机设备发送命令，使设备按要求运动。本发明中一套锂电池极片轧机设备可以安装一个锂电池极片轧机控制器1，如果控制多套锂电池极片轧机设备需要安装多个锂电池极片轧机控制器1；也可以采用一个能同时控制多套锂电池极片轧机设备的锂电池极片轧机控制器；无论选择何种锂电池极片轧机控制器，均要求锂电池极片轧机控制器具有无线传输功能，即具有轧机无线网络模块。
所述放卷机构21与收卷机构22分别放置于整个锂电池极片轧机设备2的前端和后端。在极片轧制过程中需要恒张力控制，因此需要对收卷机构与放卷机构的电机进行速度控制。在放卷机构中装有张力传感器，测得极片的张力。因此STM32芯片12采集放卷机构21与收卷机构22的电机的转速与张力传感器的张力值，STM32芯片12会对放卷机构21与收卷机构22进行速度控制。
所述气液增压机构23安装在锂电池极片轧机设备2的内部，用于控制轧辊的位置，包括气液增压泵，气液增压泵上安装有压力传感器，气液增压泵受STM32芯片12的控制，STM32芯片12通过采集压力传感器的压力值控制气液增压泵。
所述切刀机24安装在放卷机构21上，用于截取极片不规则的边沿部分，通过STM32芯片12控制切刀机的开关状态。
所述蜗轮蜗杆机构25主要作用是调节轧辊缝隙。STM32芯片12通过控制蜗轮蜗杆机构25上的伺服电机来调节轧辊缝隙；蜗轮蜗杆机构25上安装有检测缝隙的传感器，传感器会将缝隙值传给STM32芯片12。
所述传动机构26包括主电机、联轴器、减速箱和齿轮箱，主电机通过联轴器经减速箱减速后，会带动齿轮箱中的齿轮运动，齿轮与轧辊相连，从而轧辊会在齿轮带动下转动。传动机构26上安装有振动检测的传感器，通过振动检测的传感器采集主电机振动频率，将采集的振动频率传给STM32芯片12，进行相应处理。振动频率过大会影响轧辊的轧制质量，因此需要控制主电机的振动频率。
所述现场调试平台5(参见图2)包括显示界面51、电源模块52、平台wifi模块53和平台数据传输控制模块54；所述显示界面与平台数据传输控制模块连接，电源模块为整个调试平台供电，通过平台wifi模块将调试平台与锂电池极片轧机控制器1和云端服务器3连接；所述锂电池极片轧机控制器1具有轧机无线网络模块，能与调试平台进行无线通讯，且能控制锂电池极片轧机设备进行相应动作，采集锂电池极片轧机设备的实时工作数据；
所述显示界面51包括设备选项卡、显示模块和输入模块；所述设备选项卡包括若干设备选择按钮，能够具体选择调试哪套锂电池极片轧机设备；
所述显示模块利用Labview中显示控件搭建，包括放卷机构显示单元、轧制机构显示单元、收卷机构显示单元和问题设备指示灯显示单元；放卷机构显示单元用以显示放卷速度值、 放卷张力值等，轧制机构显示单元用以显示辊缝间隙值、电机震动频率等，收卷机构显示单元用于显示收卷速度值、收卷张力值等，问题设备指示灯显示单元用于显示有问题的设备，每一个问题设备指示灯对应一套设备，点亮的指示灯对应相应的问题设备，发出报警信号；
所述输入模块利用Labview中布尔按键和输入控件搭建，包括放卷机构输入与控制单元、轧制机构输入与控制单元、收卷机构输入与控制单元、设备运行主控按钮模块；放卷机构输入与控制单元包括放卷速度输入、放卷气胀轴充气/充气停止按钮、放卷气胀轴放气/放气停止按钮、放卷辅助穿带按钮、放卷夹带按钮等按钮；轧制机构输入与控制单元包括棍缝间隙输入、丝杆升降电机启动按钮、丝杆升降电机停止按钮等；收卷输入与控制单元包括收卷速度输入、收卷气胀轴充气/充气停止按钮、收卷气胀轴放气/放气停止按钮、收卷辅助穿带按钮、收卷夹带按钮等按钮；设备运行主控按钮单元包括主牵引按钮、急停按钮、牌坊放倒按钮、牌坊张开按钮、牌坊闭合按钮、牌坊升起按钮等按钮。
所述平台数据传输控制模块54包括UART协议、TCP/IP协议和Socket协议，通过TCP/IP协议和Socket协议与云端服务器3进行双向通信，利用VISA插件通过UART协议与锂电池极片轧机控制器1的轧机无线网络模块进行无线通信；平台数据传输控制模块通过TCP/IP协议和Socket协议与显示界面进行双向通信。
所述云端服务器为本发明的锂电池极片轧机设备专用服务器，可以接收来自锂电池极片轧机控制器的数据与来自客户端的数据，并能对来自锂电池极片轧机控制器的数据进行存储，对关键数据(张力大小，电机振动频率，轧辊缝隙等)进行预测判断，将接收的数据与预设的危险值进行比较，一旦锂电池极片轧机控制器发送来的数据超出预设范围，云端服务器会向客户端与锂电池极片轧机控制器发送警告信息。
本发明锂电池极片轧机控制器1选择STM32芯片，具有资源广、功能强大、成本低、易维修等特点。
本发明云端服务器可以将来自锂电池极片轧机控制器的数据传送给客户端，客户端可以进行查看与改变相应参数；同时可以接收来自客户端的数据并将客户端的数据传送给锂电池极片轧机控制器，使锂电池极片轧机控制器中的运行参数改变，从而改变锂电池极片轧机设备的运行参数。所述客户端为处于任何地点的移动设备，包括手机APP，笔记本电脑等。客户端可以接收来自云端的数据，用户通过对数据的查看可以知道现场锂电池极片轧机设备的运行状态，也用户可以根据自己的意愿对相应参数进行修订，手机APP或电脑软件会将数据上传至云端服务器，再由云端服务器将数据传送给锂电池极片轧机控制器，从而由锂电池极片轧机控制器对锂电池极片轧机设备发出相应命令，使其做相应动作响应。所述现场调试平台可以对多台锂电池极片轧机设备进行集中管理，同样可以对单独一台设备进行调试处理，现场调试平台可以用局域网与锂电池极片轧机控制器交互通讯，也可以利用云端进行远程通讯。现场调试平台的设定实现了对多台设备的集中管理，方便了设备管理与节约了大量的劳动力。
本发明锂电池极片轧机设备远程监控系统的工作原理：本发明利用STM32为最小核心系统，结合轧机无线网络模块将锂电池极片轧机设备的运行参数上传至云端服务器，云端服 务器会对数据进行存储与处理，可以保证锂电池极片轧机设备正常运行，客户端与现场调试平台可以实时查看锂电轧机设备的运行状态，并可根据自己的工艺要求对设备关键参数进行修订。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (4)
1.一种锂电池极片轧机设备远程监控系统，其特征在于该系统包括锂电池极片轧机控制器、云端服务器、客户端和现场调试平台；所述云端服务器包括数据操作部分和实时监控部分；实时监控部分利用Nagios网络监控框架搭建，用来实时监控锂电池极片轧机设备的运行状态，监测出设备是否运行正常，如果出现故障，云端服务器会向锂电池极片轧机控制器和/或客户端发送发送警告信息，提醒用户紧急对设备进行操作；数据操作部分用来对数据进行存储与处理；
云端服务器利用Socket协议设定有客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口，客户端的IP数据端口与核心控制端IP端口用来接收数据与发送数据；同时云端服务器利用MySQL数据库对接收的数据进行存储处理；云端服务器通过客户端的IP数据端口与客户端进行双向通信，通过核心控制端IP端口与锂电池极片轧机控制器进行双向通信；所述现场调试平台为装有Labview的电脑，利用Labview编写调试界面，现场调试平台通过局域网与锂电池极片轧机控制器进行双向通信，通过锂电池极片轧机控制器实现对现场锂电池极片轧机设备的检测调试；同时现场调试平台利用Socket协议获得云端服务器的数据，并利用TCP/IP协议与云端服务器进行通讯，将数据上传至云端；
所述锂电池极片轧机控制器置于锂电池极片轧机设备的现场，具有用于数据传送的轧机无线网络模块，轧机无线网络模块与云端服务器和现场调试平台进行无线连接。
2.根据权利要求1所述的锂电池极片轧机设备远程监控系统，其特征在于所述锂电池极片轧机控制器还包括STM32芯片；STM32芯片与轧机无线网络模块连接；STM32芯片同时与锂电池极片轧机设备上的受控对象连接。
3.根据权利要求1所述的锂电池极片轧机设备远程监控系统，其特征在于所述现场调试平台包括显示界面、电源模块、平台wifi模块和平台数据传输控制模块；所述显示界面与平台数据传输控制模块连接，电源模块为整个调试平台供电，通过平台wifi模块将调试平台与锂电池极片轧机控制器和云端服务器连接；
所述显示界面包括设备选项卡、显示模块和输入模块；所述设备选项卡包括若干设备选择按钮，能够具体选择调试哪套锂电池极片轧机设备；
所述显示模块利用Labview中显示控件搭建，包括放卷机构显示单元、轧制机构显示单元、收卷机构显示单元和问题设备指示灯显示单元；放卷机构显示单元用以显示放卷速度值、放卷张力值，轧制机构显示单元用以显示辊缝间隙值、电机震动频率，收卷机构显示单元用于显示收卷速度值、收卷张力值，问题设备指示灯显示单元用于显示有问题的设备，点亮的指示灯对应相应的问题设备，发出报警信号；
所述输入模块利用Labview中布尔按键和输入控件搭建，包括放卷机构输入与控制单元、轧制机构输入与控制单元、收卷机构输入与控制单元、设备运行主控按钮模块；放卷机构输入与控制单元包括放卷速度输入、放卷气胀轴充气/充气停止按钮、放卷气胀轴放气/放气停止按钮、放卷辅助穿带按钮和放卷夹带按钮；轧制机构输入与控制单元包括棍缝间隙输入、丝杆升降电机启动按钮和丝杆升降电机停止按钮；收卷输入与控制单元包括收卷速度输入、收卷气胀轴充气/充气停止按钮、收卷气胀轴放气/放气停止按钮、收卷辅助穿带按钮和收卷夹带按钮；设备运行主控按钮单元包括主牵引按钮、急停按钮、牌坊放倒按钮、牌坊张开按钮、牌坊闭合按钮和牌坊升起按钮。
所述平台数据传输控制模块包括UART协议、TCP/IP协议和Socket协议，通过TCP/IP协议和Socket协议与云端服务器进行双向通信，利用VISA插件通过UART协议与锂电池极片轧机控制器的轧机无线网络模块进行无线通信；平台数据传输控制模块通过TCP/IP协议和Socket协议与显示界面进行双向通信。
4.根据权利要求1所述的锂电池极片轧机设备远程监控系统，其特征在于所述客户端为智能手机或电脑。
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