CN113996953B - 一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统，包括采集层、分析层和业务层；所述采集层包括用以采集所述激光焊机数据的在线监测集成单元，以及用以接收所述在线监测集成单元所测数据并对该数据进行处理的机组区域服务器；所述分析层包括用以接收所述机组区域服务器处理后数据并生成诊断结果和处理方案的在线诊断平台，所述在线诊断平台上还设有焊机设备状态数据中心；所述业务层包括用以接收所述在线诊断平台生成诊断结果和处理方案并进行处理、反馈的设备管理系统。本发明克服了激光焊机设备状态及劣化趋势无法及时记录跟踪和掌握，严重影响激光焊接的焊接可靠性和机组正常生产的问题。

Description

一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统

技术领域

本发明涉及数据采集分析系统，更具体地说，涉及一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统，尤其涉及激光焊机状态数据的采集、趋势分析和状态诊断及预警指导等功能的综合采集分析系统，特别适用于高速酸洗冷连轧机组的高强钢激光焊机的状态数据综合采集分析。

背景技术

冷轧1730酸连轧机组采用激光焊机，激光焊机作为酸连轧机组的核心设备，一旦出现故障就会导致机组全线停机，为此掌握激光焊机的设备状态及劣化趋势至关重要。在整个激光焊机工艺流程中，涉及到的重要部件有：激光源、感应加热器、西门子S7-400的PLC控制系统等，其中，西门子S7-400的PLC控制系统是整个流程和工艺控制的核心，而激光源是完成焊接的不可或缺的重要部件，这些都需要平时的维护和点检。目前，激光焊机的设备状态通过现场点检和日常检查和定年修手段维护，由于缺乏检测分析手段，设备状态及劣化趋势无法及时记录跟踪和掌握，严重影响焊机的焊接可靠性和机组的正常生产。

在现有的专利申请中，如专利申请号201310733478.0公开了一种激光焊接机焊缝跟踪系统，其中，CCD视觉传感器将其采集的光信号转换成按时序串行输出的图像数据，以获取焊缝路径图像，该图像处理模块用于对焊缝路径图像进行预处理，计算出实际的焊缝路径宽度和跟踪方向，结合检测得到的工件高度，输出实际焊接轨迹数据，主控模块用于对实际焊接轨迹数据进行处理，并且根据处理结果发出控制指令，数控驱动模块用于执行主控模块的控制指令驱动一激光焊头，并调节该激光焊头的位置以及控制该激光焊头的焊接动作。但其主要是针对焊缝图像数据的采集和分析，用于焊缝的跟踪和提高焊接质量，此技术针对的对象目标和实现的技术结构特征与本发明不相同。

又如专利申请号201020692071.X公开了一种激光焊接机床，具有焊接机器人和数控系统，其中焊接机器人为两台，采用龙门式机床结构，分别吊挂在龙门结构的横梁两侧，数控系统为主站，两台焊接机器人为从站，三者通过总线连接在一起；焊接机器人外部轴位置数据与数控系统通过光栅尺联系在一起，即光栅尺安装于机器人外部轴控制的平台上，光栅尺采集机器人的位置信号传送到数控系统的PLC中进行处理。但其主要是针对焊接机器人和数控系统，此技术方法及结构原理与本发明不相同。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统，克服了激光焊机设备状态及劣化趋势无法及时记录跟踪和掌握，严重影响激光焊接的焊接可靠性和机组正常生产的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统，包括采集层、分析层和业务层；

所述采集层包括用以采集所述激光焊机数据的在线监测集成单元，以及用以接收所述在线监测集成单元所测数据并对该数据进行处理的机组区域服务器；

所述分析层包括用以接收所述机组区域服务器处理后数据并生成诊断结果和处理方案的在线诊断平台，所述在线诊断平台上还设有焊机设备状态数据中心；

所述业务层包括用以接收所述在线诊断平台生成诊断结果和处理方案并进行处理、反馈的设备管理系统。

较佳的，所述在线监测集成单元包括多个传感器，所述传感器采集的数据均经状态数据综合采集分析系统的PLC处理后通过光纤传输至所述机组区域服务器；和/或

数据采集器，所述数据采集器采集的所述激光焊机的设备L1层面数据通过光纤传输至所述机组区域服务器。

较佳的，所述传感器包括温湿度传感器、流量传感器、压力传感器和漏液传感器。

较佳的，所述数据采集器包括激光源高频控制柜采集器、风机变频器采集器、风机控制器采集器、动作部件采集器和加热器采集器。

较佳的，所述设备L1层面数据包括：激光焊机的PLC的控制系统参数、激光源高频柜的控制系统参数、风机变频器的控制系统参数、动作部件的控制系统参数、加热器的系统控制参数。

较佳的，所述激光焊机的PLC为西门子S7-400PLC，所述状态数据综合采集分析系统的PLC采用西门子S7-300PLC。

较佳的，所述机组区域服务器内包括与所述在线监测集成单元数据连接的设备状态数据库，及分别与所述设备状态数据库数据连接的预警模型、数据采集处理模型；

所述预警模型与所述数据采集处理模型之间数据连接；

所述数据采集处理模型与所述焊机设备状态数据中心之间数据连接。

本发明所提供的一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统，增加对激光源高频柜状态跟踪系统，柜内的状态参数进行跟踪记录有效溯源故障产生的原因，便于故障判断，减少此类故障处理时间。可对参数进行趋势分析，设定阈值和提前预警。增设焊接小车和夹紧台信号检测系统，对导向轮、平整轮及夹紧台位置等进行趋势分析，把握变化趋势，可提前预警。增加流量监控检测系统，流量计改为无损检测，减少故障率，实时在线跟踪记录柜内流量趋势，避免元器件冷却不佳造成过热损坏。新增加温湿度，露点监控检测系统，实时在线监控记录柜内温湿度，在柜内产生结露之前，提前报警，有效减少柜内结露造成柜内元器件烧损次生故障次数和时间。整个系统实现激光焊机状态的有效把控，克服了现有技术的不足。

附图说明

图1是本发明激光焊机状态数据综合采集分析系统的架构示意图；

图2是本发明激光焊机状态数据综合采集分析系统的网络连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图2所示，本发明所提供的一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统，包括采集层1、分析层2和业务层3，通过三层架构实现线场数据采集、分析、诊断的功能，局部设备在线监测诊断功能。在线诊断平台15预留接口，满足在线数据和设备管理系统17之间的数据交互条件。

采集层1包括用以采集激光焊机100数据的在线监测集成单元，以及用以接收在线监测集成单元所测数据并对该数据进行处理的机组区域服务器4。

在线监测集成单元包括多个传感器，传感器采集的数据均经PLC5处理后通过光纤6传输至机组区域服务器4；和/或

数据采集器，数据采集器采集的激光焊机100的设备L1层面数据(激光焊机100上西门子S7-400的PLC控制系统参数、激光源高频柜系统参数、MECOS TRAILER风机电磁轴控制器MBE3-50控制系统参数、LUST风机变频控制系统参数、退火感应控制系统等设备系统参数数据)通过所安装数据采集器的通讯接口光纤7传输至机组区域服务器4。

传感器包括温湿度传感器8、流量传感器9、压力传感器10和漏液传感器11。

数据采集器包括激光源高频控制柜采集器12、风机变频器采集器13、风机控制器采集器14、动作部件采集器21和加热器采集器22。

PLC5采用西门子S7-300。

机组区域服务器4内包括与在线监测集成单元数据连接的设备状态数据库18，及分别与设备状态数据库18数据连接的预警模型19、数据采集处理模型20。

预警模型19与数据采集处理模型20之间数据连接。

数据采集处理模型20与焊机设备状态数据中心16之间数据连接。

激光焊机100所以状态数据均传输至机组区域服务器4，数据在机组区域服务器4进行数据预处理换算、状态预警、数据转发以及数据的短周期存储。按照在线诊断平台15协议规定，开发数据上传在线诊断平台15的接口，定期向焊机设备状态数据中心发送状态数据、特征量及相关的工艺过程数据，当发生状态预警时，优先向焊机设备状态数据中心发生预警结果、状态数据、特征量及相关的工艺过程数据。

分析层2包括用以接收机组区域服务器4处理后数据并生成诊断结果和处理方案的在线诊断平台15，在线诊断平台15上还设有焊机设备状态数据中心16。在线诊断平台15实施的主要工作内容包括：

1)与机组区域服务器4所部署的多个传感器、数据采集器的数据接口开发；

2)设备检测画面配置及检测参数检验和标注；

3)焊机智能诊断模型的配置；

4)用户角色功能、权限配置和开通。

业务层3包括用以接收在线诊断平台15生成诊断结果和处理方案的设备管理系统17(EQMS)，并按业务流程对上述诊断结果和处理方案进行处理并反馈。

本发明状态数据综合采集分析系统对激光焊机100的状态数据检测主要包含以下几个方面：

1)通过激光源高频控制柜采集器12用以检测激光源高频柜信号，本发明状态数据综合采集分析系统梳理和分析高频柜内的数据，提取出反映激光源状态的特征信号，进行趋势分析及预警；

2)通过动作部件采集器21对焊接小车和夹紧台信号监测，本发明状态数据综合采集分析系统对导向轮、平整轮及夹紧台位置等进行趋势分析及预警，把握变化趋势；

3)通过加热器采集器22对预热退火装置的监测数据及趋势分析，加强对预热退火装置的关键信号进行数据采集，本发明状态数据综合采集分析系统进行趋势分析及预警；

4)通过漏液传感器11用以检测激光焊机漏液情况，本发明状态数据综合采集分析系统实时在线判断漏液的具体位置，并进行报警；

5)通过温湿度传感器8，本发明状态数据综合采集分析系统实时在线监控柜内温湿度，在柜内产生结露之前，提前报警，防止柜内结露造成次生故障；

6)通过流量传感器9，可将流量传感器9改为无损检测，减少故障率，本发明状态数据综合采集分析系统实时在线跟踪柜内流量趋势，避免元器件冷却不佳造成过热损坏；

7)将设备状态数据库18的数据定期向在线诊断平台15推送，实现平台数据的集中存储、分析、计算以及和EQMS、移动端的数据推送。

冷轧1730酸连轧机组采用本发明状态数据综合采集分析系统，克服了原来激光焊机设备状态及劣化趋势无法及时记录跟踪和掌握，严重影响焊机的焊接可靠性和机组的正常生产的问题。通过激光源高频控制柜采集器12，柜内的状态参数进行跟踪记录有效溯源故障产生的原因，便于故障判断，减少此类故障处理时间，可对参数进行趋势分析，设定阈值和提前预警。增设焊接小车和夹紧台信号检测系统，对导向轮、平整轮及夹紧台位置等进行趋势分析，把握变化趋势，可提前预警等多项改进功能，整个系统实现激光焊机状态的有效把控，提高了激光焊机运行的稳定性。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (2)

1.一种激光焊机的状态数据综合采集分析系统，其特征在于：包括采集层、分析层和业务层；

所述采集层包括用以采集所述激光焊机数据的在线监测集成单元，以及用以接收所述在线监测集成单元所测数据并对该数据进行处理的机组区域服务器；

所述分析层包括用以接收所述机组区域服务器处理后数据并生成诊断结果和处理方案的在线诊断平台，所述在线诊断平台上还设有焊机设备状态数据中心；

所述业务层包括用以接收所述在线诊断平台生成诊断结果和处理方案并进行处理、反馈的设备管理系统；

所述在线监测集成单元包括：

多个传感器，所述传感器采集的数据均经状态数据综合采集分析系统的PLC处理后通过光纤传输至所述机组区域服务器；

数据采集器，所述数据采集器采集的所述激光焊机的设备L1层面数据通过光纤传输至所述机组区域服务器；

所述传感器包括温湿度传感器、流量传感器、压力传感器和漏液传感器；

所述数据采集器包括激光源高频控制柜采集器、风机变频器采集器、风机控制器采集器、动作部件采集器和加热器采集器；

所述设备L1层面数据包括：激光焊机的PLC的控制系统参数、激光源高频柜的控制系统参数、风机变频器的控制系统参数、动作部件的控制系统参数、加热器的系统控制参数；

所述机组区域服务器内包括与所述在线监测集成单元数据连接的设备状态数据库；

通过激光源高频控制柜采集器用以检测激光源高频柜信号，所述状态数据综合采集分析系统梳理和分析高频柜内的数据，提取出反映激光源状态的特征信号，进行趋势分析及预警；

通过动作部件采集器对焊接小车和夹紧台信号监测，所述状态数据综合采集分析系统对导向轮、平整轮及夹紧台位置进行趋势分析及预警，把握变化趋势；

通过加热器采集器对预热退火装置的监测数据及趋势分析，加强对预热退火装置的关键信号进行数据采集，所述状态数据综合采集分析系统进行趋势分析及预警；

通过漏液传感器用以检测激光焊机漏液情况，所述状态数据综合采集分析系统实时在线判断漏液的具体位置，并进行报警；

通过温湿度传感器，所述状态数据综合采集分析系统实时在线监控柜内温湿度，在柜内产生结露之前，提前报警，防止柜内结露造成次生故障；

通过流量传感器，可将流量传感器改为无损检测，减少故障率，所述状态数据综合采集分析系统实时在线跟踪柜内流量趋势，避免元器件冷却不佳造成过热损坏；

将设备状态数据库的数据定期向在线诊断平台推送，实现平台数据的集中存储、分析、计算以及和设备管理系统、移动端的数据推送。

2.如权利要求1所述的激光焊机的状态数据综合采集分析系统，其特征在于：所述机组区域服务器内包括分别与所述设备状态数据库数据连接的预警模型、数据采集处理模型；

所述预警模型与所述数据采集处理模型之间数据连接；

所述数据采集处理模型与所述焊机设备状态数据中心之间数据连接。