CN108055294A - 一种感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统 - Google Patents

一种感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，该系统包括远程智能监控与诊断装置、服务器连接器和路由器；所述远程智能监控与诊断装置通过以太网双向连接服务器，所述服务器通过以太网双向连接所述路由器，所述路由器与所述服务器连接器通过以太网双向连接，所述服务器连接器通过以太网连接底层设备。本发明能将数目较多的分散独立的下位机系统利用服务器连接器进行组网，通过以太网接入局域网，在局域网基础上增加路由器，实现广域网范围内的远程数据访问、诊断和监控，能够满足对感应加热成套设备的远程监控与诊断。

Description

一种感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统
技术领域
本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统。
背景技术
热处理行业在整个工业领域中，其应用范围几乎覆盖所有设备制造、机械加工场合。我国的数控及全自动淬火机床大部分是人工校对跟踪，工业现场监控，控制系统分散独立，自动化程度低，能量监控应用技术不成熟。
感应加热成套设备中，广泛使用PLC、数控系统、工控机、DSP以及单片机等控制核心，在实现过程控制、状态控制、电源控制以及状态监控时，这些控制系统分散而独立，基本上各自配有辅助的数据监测模块、开关量输入与输出控制模块以及通讯模块，这类分散的控制系统存在的问题如下：
（1）控制核心的通讯协议不一致，难以实现集中的网络化管理，控制手段单一，没有备用冗余监控，使得监控系统的可靠性较低；
（2）每一个控制核心都带有数据检测模块，而各模块的结构不一致，相互之间很难共用，由于在不同的节点进行检测，使得各个控制系统对同一个量测量的数据出现偏差，同时也造成了一定的浪费；
（3）无法实现远程监控与诊断，感应加热设备属于非标设备，设备调试和维护需要大量的技术服务人员，由于无法得到设备现场运行的状态信息，有些很简单的故障问题就使得设备制造商不得不派遣技术人员到使用厂商现场进行维护和保养，这样不仅耗时长，而且维护成本高。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种结构设计合理，使用稳定可靠，能将数目较多的分散独立的下位机系统利用服务器连接器进行组网，通过以太网接入局域网，在局域网基础上增加路由器，实现广域网范围内的远程数据访问、诊断和监控，能够满足对感应加热成套设备的远程监控与诊断的感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统。
本发明的技术方案如下：
上述的感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，包括远程智能监控与诊断装置、服务器连接器和路由器；所述远程智能监控与诊断装置通过以太网双向连接服务器，所述服务器通过以太网双向连接所述路由器，所述路由器与所述服务器连接器通过以太网双向连接，所述服务器连接器通过以太网连接底层设备；所述远程智能监控与诊断装置具备远程设备运行数据监控、远程工艺参数输入和调试功能以及远程诊断功能，其是将所有底层设备信息进行汇总，并且根据底层设备的数据和状态信息进行诊断，对关键的工艺参数和运行数据进行存储、工艺分析和显示运行曲线，根据预先设定的诊断方法判断成套底层设备工作是否正常，显示和存储异常运行的状态信息，并具备在线工程师功能；同时所述远程智能监控与诊断装置还能够对感应加热成套设备进行远程工艺参数输入和调试；所述服务器连接器用于将各底层设备的总线信号转换成以太网总线信号，实现底层设备总线信息归一化处理；所述路由器用于将不同的所述服务器连接器进行连接，同时将不同的服务器的信息进行翻译，实现网络互连和网络管理，由不同的服务器形成的局域网或者广域网实现网络通讯和信息交换，使得不同由不同服务器形成的网络之间能够进行信息交换和信息共享。
所述感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其中：所述服务器连接器还具有网线接口和串口接口。
所述感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其中：所述服务器连接器采用串口服务器，所述串口服务器采用串口和以太网RJ45网口之间的双向传输转换器或者类似的网络协议转换连接器。
所述感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其中：所述远程智能监控与诊断装置采用工控机或手持式终端；所述工控机能实现数据和故障查询、运行状态控制、远程通讯、状态和数据存储功能；所述手持式终端具备液晶显示、键盘和按键输入、数据和故障查询、运行状态设置、远程通讯、状态和数据存储功能。
所述感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其中：所述手持式终端包括控制核心以及与所述控制核心电连接的人机交互界面、数据交互模块、数据存储模块、键盘按键检测模块、功能信号控制模块和模拟量控制模块；所述人机交互界面、数据交互模块和数据存储模块是与所述控制核心双向电连接。
所述感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其中：所述服务器连接器的硬件电路由芯片U1~U2、电阻R1~R9、电阻R24、电容C1~C12、电感L1和石英晶体振荡器Y1连接组成；所述芯片U1为以太网接口芯片，型号为ENC28J60；所述芯片U2为网络插座变压器，型号为HR911105A；所述芯片U1通过引脚VDD连接3.3V电源，并通过引脚VSS、引脚VSSRX、引脚VSSOSC、引脚VSSPLL和引脚VSSTX接地；所述电容C1为极性电容，其一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚VCAP；所述芯片U1通过引脚SCK连接所述电阻R4，通过引脚CS连接所述电阻R3，通过引脚LEDA连接所述电阻R5，通过引脚LEDB连接所述电阻R6，通过引脚RBIAS连接所述电阻R9并通过所述电阻R9接地；所述电阻R24一端连接3.3V电源，另一端连接所述芯片U1的引脚CS；所述电容C10一端接地，另一端通过所述电阻R1连接所述芯片U1的引脚TPIN-并通过所述电阻R2连接所述芯片U1的引脚TPIN+；所述电容C2一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚VDD；所述电容C5一端连接3.3V电源，另一端连接所述引脚VDDOSC；所述电容C3一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚VDDPLL；所述电容C4一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚VDDRX；所述电容C11一端接地，另一端连接3.3V电源；所述电容C12一端接地，另一端通过所述电感L1连接3.3V电源；所述电容C12另一端还通过所述电阻R7连接所述芯片U1的引脚TPOUT+并通过所述电阻R8连接所述芯片U1的引脚TPOUT-；所述电容C6和电容C7均一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚OSC2；所述石英晶体振荡器Y1一端连接所述芯片U1的引脚OSC1，另一端连接所述芯片U1的引脚OSC2；所述芯片U2通过引脚GND、引脚GREENLEDA和引脚GREENLEDK接地；所述电容C8一端接地，另一端连接所述芯片U2。
所述感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其中：所述远程智能监控与诊断装置包括核心控制电路以及与所述核心控制电路连接的通讯与时钟电路、显示与人机输入电路。
有益效果：
本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统结构设计合理，使用稳定可靠，能够将分散独立的控制系统通过以太网接入广域网，通过远程访问成套设备的数据和状态，对工业现场的设备实现远程工艺参数输入、设备调试、维修和服务、诊断和监控，极大的提高了淬火机床的自动化程度，降低了生产厂商和客户的使用和维护成本，促进了热处理行业高端制造装备的发展。
附图说明
图1为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的结构示意图；
图2为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的另一结构示意图；
图3为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的组网示意图；
图4为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的不同设备之间的互联示意图；
图5为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的不同设备之间的另一互联示意图；
图6为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的手持式终端的外观示意图；
图7为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的手持式终端的电路结构原理框图；
图8为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的服务器连接器的硬件电路图；
图9为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的远程智能监控与诊断装置的核心控制电路；
图10为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的远程智能监控与诊断装置的通讯与时钟电路图；
图11为本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统的远程智能监控与诊断装置的显示与人机输入电路图。
具体实施方式
如图1至7所示，本发明感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，包括远程智能监控与诊断装置、服务器连接器和路由器。
该远程智能监控与诊断装置与服务器通过以太网双向连接，该服务器与路由器通过以太网双向连接，该路由器与服务器连接器通过以太网双向连接，该服务器连接器与设备通过以太网连接。
该远程智能监控与诊断装置是将所有底层设备（即图1和2中的底层设备1~底层设备N）信息进行汇总，并且根据设备的数据和状态信息进行诊断，对关键的工艺参数和运行数据进行存储、工艺分析和显示运行曲线等，根据预先设定的诊断方法判断成套底层设备（即图1和2中的底层设备1~底层设备N）工作是否正常，显示和存储异常运行的状态信息，具备在线工程师功能；同时该远程智能监控与诊断装置还能够对感应加热成套底层设备（即图1和2中的底层设备1~底层设备N）进行远程工艺参数输入和调试；该远程智能监控与诊断装置具备远程设备运行数据监控、远程工艺参数输入和调试功能以及远程诊断功能。
该远程智能监控与诊断装置可采用工控机作为主机，该工控机（开发专用监控系统软件）实现数据和故障查询、运行状态控制、远程通讯、状态和数据存储等功能。如图6所示，该远程智能监控与诊断装置还可采用手持式终端，该手持式终端具备液晶显示、键盘和按键输入、数据和故障查询、运行状态设置、远程通讯、状态和数据存储等功能。如图7所示，该手持式终端包括控制核心以及与控制核心电连接的人机交互界面、数据交互模块、数据存储模块、键盘按键检测模块、功能信号控制模块和模拟量控制模块；该人机交互界面、数据交互模块和数据存储模块是与控制核心双向电连接。其中，如图9-11所示，该远程智能监控与诊断装置包括核心控制电路以及与核心控制电路连接的通讯与时钟电路、显示与人机输入电路。
该服务器连接器用于将各底层设备（即图1和2中的底层设备1~底层设备N）的总线信号转换成以太网总线信号，实现底层设备（即图1和2中的底层设备1~底层设备N）总线信息归一化处理，同时该服务器连接器还具有网线接口和串口接口。该服务器连接器采用串口服务器，该串口服务器是采用串口(RS232/RS485/RS422)和以太网RJ45网口之间的双向传输转换器或者类似的网络协议转换连接器。该服务器连接器采用以太网控制器ENC28J60，通过软件编程的方法将底层设备上的总线信号接入以太网，数据传输速度快，抗干扰能力强。
如图2所示，该路由器（即图2中的路由器1和路由器2）用于将不同的服务器连接器进行连接，同时将不同的服务器的信息进行翻译，实现网络互连和网络管理，由不同的服务器形成的局域网或者广域网实现网络通讯和信息交换，使得不同由不同服务器形成的网络之间能够进行信息交换和信息共享，从而构成一个较大的网络。
其中，如图3所示，单一的底层设备（即图3中的底层设备N）与服务器连接器双向连接，由服务器连接器通过交换机双向连接路由器，再由路由器连接至远程智能监控与诊断装置。同时，该单一的底层设备（即图3中的底层设备N）由监控子系统、控制核心、数据监测模块、开关量输入检测模块、开关量输出检测模块和模拟量控制模块组成。
如图4和5所示，该底层设备（即图1和2中的底层设备1~底层设备N）主要包括基于飞思卡尔单片机的电源显示与控制装置（即图4中的底层设备1）、基于TMS320F2812的电源核心控制装置（即图4中的底层设备2）、成套设备总体监控工控机（即图5中的底层设备3）、基于PLC的控制装置（即图5中的底层设备4）和数控系统（即图5中的底层设备5）；该电源显示与控制装置与电源核心控制装置之间通过RS232接口互联；该成套设备总体监控工控机通过以太网分别双向连接控制装置和数控系统；该电源显示与控制装置、电源核心控制装置及控制装置均通过冗余的RS232接口与其他设备连接；该数控系统通过冗余串口与其他设备连接。该电源显示与控制装置、电源核心控制装置、成套设备总体监控工控机、基于PLC的控制装置和数控系统均与服务器连接器相连。
如图8所示，该服务器连接器的硬件电路是由芯片U1~U2、电阻R1~R9、电阻R24、电容C1~C12、电感L1和石英晶体振荡器Y1连接组成。
该芯片U1为以太网接口芯片，型号为ENC28J60，具有引脚VCAP、引脚VSS、引脚CLKOUT、引脚INT、引脚NC、引脚SO、引脚SI、引脚SCK、引脚CS、引脚RESET、引脚VSSRX、引脚TPIN-、引脚TPIN+、引脚RBIAS、引脚VDD、引脚LEDA、引脚LEDB、引脚VDDOSC、引脚OSC2、引脚OSC1、引脚VSSOSC、引脚VSSPLL、引脚VDDPLL、引脚VDDRX、引脚VSSTX、引脚TPOUT+、引脚TPOUT-和引脚VDDTX。该芯片U2为网络插座变压器，型号为HR911105A，具有引脚TD+、引脚TD-、引脚RD-、引脚NC、引脚GND、引脚GREENLEDA、引脚GREENLEDK、引脚YELLOWLEDK和引脚YELLOWLEDA。
该芯片U1通过引脚VSS、引脚VSSRX、引脚VSSOSC、引脚VSSPLL和引脚VSSTX接地，该芯片U1通过引脚VDD连接3.3V电源；电容C1为极性电容，其一端接地，另一端连接芯片U1的引脚VCAP；该芯片U1通过引脚SCK连接电阻R4，通过引脚CS连接电阻R3，通过引脚LEDA连接电阻R5，通过引脚LEDB连接电阻R6，通过引脚RBIAS连接电阻R9并通过电阻R9接地；该电阻R24一端连接3.3V电源，另一端连接芯片U1的引脚CS；该电容C10一端接地，另一端通过电阻R1连接芯片U1的引脚TPIN-并通过电阻R2连接芯片U1的引脚TPIN+；电容C2一端接地，另一端连接芯片U1的引脚VDD；电容C5一端连接3.3V电源，另一端连接引脚VDDOSC；电容C3一端接地，另一端连接芯片U1的引脚VDDPLL；电容C4一端接地，另一端连接芯片U1的引脚VDDRX；电容C11一端接地，另一端连接3.3V电源；电容C12一端接地，另一端通过电感L1连接3.3V电源，同时还通过电阻R7连接芯片U1的引脚TPOUT+并通过电阻R8连接芯片U1的引脚TPOUT-；电容C6和电容C7均一端接地，另一端连接芯片U1的引脚OSC2；石英晶体振荡器Y1一端连接芯片U1的引脚OSC1，另一端连接芯片U1的引脚OSC2。
该芯片U2通过引脚GND、引脚GREENLEDA和引脚GREENLEDK接地；该电容C8一端接地，另一端连接芯片U2。
本发明结构设计简单、合理，使用可靠，能将数目较多的分散独立的下位机系统利用服务器连接器进行组网，通过以太网接入局域网，在局域网基础上增加路由器，实现广域网范围内的远程数据访问、诊断和监控，能够满足对感应加热成套设备的远程监控与诊断。

Claims (7)

1.一种感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其特征在于：所述系统包括远程智能监控与诊断装置、服务器连接器和路由器；所述远程智能监控与诊断装置通过以太网双向连接服务器，所述服务器通过以太网双向连接所述路由器，所述路由器与所述服务器连接器通过以太网双向连接，所述服务器连接器通过以太网连接底层设备；
所述远程智能监控与诊断装置具备远程设备运行数据监控、远程工艺参数输入和调试功能以及远程诊断功能，其是将所有底层设备信息进行汇总，并且根据底层设备的数据和状态信息进行诊断，对关键的工艺参数和运行数据进行存储、工艺分析和显示运行曲线，根据预先设定的诊断方法判断成套底层设备工作是否正常，显示和存储异常运行的状态信息，并具备在线工程师功能；同时所述远程智能监控与诊断装置还能够对感应加热成套设备进行远程工艺参数输入和调试；
所述服务器连接器用于将各底层设备的总线信号转换成以太网总线信号，实现底层设备总线信息归一化处理；
所述路由器用于将不同的所述服务器连接器进行连接，同时将不同的服务器的信息进行翻译，实现网络互连和网络管理，由不同的服务器形成的局域网或者广域网实现网络通讯和信息交换，使得不同由不同服务器形成的网络之间能够进行信息交换和信息共享。
2.如权利要求1所述的感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其特征在于：所述服务器连接器还具有网线接口和串口接口。
3.如权利要求1所述的感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其特征在于：所述服务器连接器采用串口服务器，所述串口服务器采用串口和以太网RJ45网口之间的双向传输转换器或者类似的网络协议转换连接器。
4.如权利要求1所述的感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其特征在于：所述远程智能监控与诊断装置采用工控机或手持式终端；
所述工控机能实现数据和故障查询、运行状态控制、远程通讯、状态和数据存储功能；
所述手持式终端具备液晶显示、键盘和按键输入、数据和故障查询、运行状态设置、远程通讯、状态和数据存储功能。
5.如权利要求4所述的感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其特征在于：所述手持式终端包括控制核心以及与所述控制核心电连接的人机交互界面、数据交互模块、数据存储模块、键盘按键检测模块、功能信号控制模块和模拟量控制模块；所述人机交互界面、数据交互模块和数据存储模块是与所述控制核心双向电连接。
6.如权利要求1所述的感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其特征在于：所述服务器连接器的硬件电路由芯片U1~U2、电阻R1~R9、电阻R24、电容C1~C12、电感L1和石英晶体振荡器Y1连接组成；所述芯片U1为以太网接口芯片，型号为ENC28J60；所述芯片U2为网络插座变压器，型号为HR911105A；
所述芯片U1通过引脚VDD连接3.3V电源，并通过引脚VSS、引脚VSSRX、引脚VSSOSC、引脚VSSPLL和引脚VSSTX接地；所述电容C1为极性电容，其一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚VCAP；所述芯片U1通过引脚SCK连接所述电阻R4，通过引脚CS连接所述电阻R3，通过引脚LEDA连接所述电阻R5，通过引脚LEDB连接所述电阻R6，通过引脚RBIAS连接所述电阻R9并通过所述电阻R9接地；所述电阻R24一端连接3.3V电源，另一端连接所述芯片U1的引脚CS；所述电容C10一端接地，另一端通过所述电阻R1连接所述芯片U1的引脚TPIN-并通过所述电阻R2连接所述芯片U1的引脚TPIN+；所述电容C2一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚VDD；所述电容C5一端连接3.3V电源，另一端连接所述引脚VDDOSC；所述电容C3一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚VDDPLL；所述电容C4一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚VDDRX；所述电容C11一端接地，另一端连接3.3V电源；所述电容C12一端接地，另一端通过所述电感L1连接3.3V电源；所述电容C12另一端还通过所述电阻R7连接所述芯片U1的引脚TPOUT+并通过所述电阻R8连接所述芯片U1的引脚TPOUT-；所述电容C6和电容C7均一端接地，另一端连接所述芯片U1的引脚OSC2；所述石英晶体振荡器Y1一端连接所述芯片U1的引脚OSC1，另一端连接所述芯片U1的引脚OSC2；
所述芯片U2通过引脚GND、引脚GREEN LED A和引脚GREEN LED K接地；所述电容C8一端接地，另一端连接所述芯片U2。
7.如权利要求1所述的感应加热成套设备远程智能监控与诊断系统，其特征在于：所述远程智能监控与诊断装置包括核心控制电路以及与所述核心控制电路连接的通讯与时钟电路、显示与人机输入电路。
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