華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 卜陜速鍛造液壓機(jī)是實(shí)現(xiàn)自由鍛生產(chǎn)精密化和快速化的壓力加工設(shè)備。該設(shè)備采用 k? 大流量電液比例閥和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)的閉環(huán)控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斗本課題對(duì)構(gòu)建 ， 監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)研究，具體開(kāi)發(fā)一種基于虛擬儀表的狀 態(tài)監(jiān)測(cè)與絲瞳途斷丕箕，全面而詳細(xì)地介紹了如何運(yùn)用功能強(qiáng)大的v i s u a lc + + 進(jìn)行虛 擬儀表可視化軟件的設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)串口及網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。其主要?nèi)容包括： i ) 探討了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和軟、硬件構(gòu)成，簡(jiǎn)要介紹了系 統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，各部分的功能與特點(diǎn)，同時(shí)討論了狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方 法。另外，還給出了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的部分細(xì)節(jié)技術(shù)問(wèn)題。 2 ) 介紹了串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)及通信原理，研究了在w i n 3 2 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)串行通信 的方法以及需要注意的問(wèn)題。 3 ) 分析了t c p ，p 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及采用w i n d o w ss o c k e t 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程的基本原理，同 時(shí)還介紹了w i n d o w ss o c k e t 開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法和環(huán)境要求。 4 ) 在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)方面，貫徹“儀器儀表化”的虛擬儀器可視化思想，采用 面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套虛擬儀器系統(tǒng)通用控件包，全面地實(shí)現(xiàn)了“軟件即儀 器”的設(shè)計(jì)構(gòu)想，對(duì)同類(lèi)儀器的開(kāi)發(fā)研制可以提供一定的參考和實(shí)用價(jià)值。 廠(chǎng) ( 實(shí)踐證明，該系統(tǒng)能對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷和監(jiān)測(cè)，降低故障診斷的難度，縮短故 障診斷時(shí)間，提高工作效率，提高故障診斷結(jié)論的正確性和精確性，方便故障管理。l 關(guān)鍵詞：快鍛機(jī)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷，虛擬儀器可視化、t c p i p ，s o c k e t 7 7 父 7 i 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t h i g hs p e e df o r g i n gh y d r a u l i cp r e s si so n e k i n do fm e t a lf o r m i n gm a c h i n et oc a r r yo u t p r e c i s ea n df a s to p e n d i ef o r g i n g a d o p t i n gt h ee l e c t r o - h y d r a u l i cp r o p o r t i o n a lv a l v ea n d c o m p u t e rt e c h n o l o g y , t h ec l o s e d l o o p c o n t r o la n dr e a l - t i m e s u p e r v i s i o no fp r e s s w a s r e a l i z e d i nt h i st h e s i s ，s o m ek e yt e c h n o l o g i e so nh o wt ob u i l dt h em o n i t o r i n ga n dc o n t r o l s y s t e mw e r er e s e a r c h e d a v h t u a li n s t r u m e n tb a s e dc o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n df a u l t d i a g n o s i ss y s t e mw a sd e s i g n e d ，a n di nd e t a i li n t r o d u c e sh o w t od e s i g nv i s u a ls o f t w a r eo f v i r t u a li n s t r u m e n ta n di m p l e m e n t sd a t at r a n s f e rv i as e r i a lp o r t sa n dn e t w o r kw i t ht h e p o w e r f u lt 0 0 1 v c + 十6 0 t h em a i nc o n t e n t sa n da c h i e v e m e n t so ft h er e s e a r c ha r e a s f c l l o w s ： 1 ) t h et h e s i si n t r o d u c e st h ed e s i g ni d e ao fr e a l - t i m em o n i t o r i n ga n df a u l td i a g n o s i s s y s t e m ，i n c l u d i n gi t ss o 疔哪a n d h a r d w a r e t h es t r u c t u r e ，f u n c t i o na n ds p e c i a lf e a t u r e so f t h es y s t e ma r ei n t r o d u c e di nd e t a i l t h em e t h o d so fs o f t w a r ep l a n n i n gf o rt h ec o n d i t i o n m o n i t o r i n gi sa l s od i s c u s s e d m o r e o v e r , s o m ed e t a i l sf o rd e s i g n i n gt h es y s t e ma l eg i v e n a l s o 2 ) t h i sp a p e r i n l x o d u c e st h es t a n d a r do fs e r i a lc o m m t m i c a t i o ni n t e r f a c ea n d p r i n c i p l e o fs e r i a lc o m m u n i c a t i o n t h em e t h o d so fs e r i a lc o m m u n i c a t i o nd e s i g ni nw m 3 2a l eg i v e n s o m e p r o b l e m s t h a tn e e dt ob en o t i c e da r ea l s oi n t r o d u c e d 3 ) t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h et c p i pp r o t o c o la n dt h ep r i n c i p l eo fw i n d o w ss o c k e t p r o g r a m m i n g t h ed e s i g n i n gp r o c e d u r ea n d e n v i r o n m e n tr e q u e s tf o rd e v e l o p i n gw i n d o w s n e t w o r kc o m m u n i c a t i o ni sa l s oi n t r o d u c e d 4 ) a n d o nd e s i g n i n gt h ei n t e r f a c e ，t h e r ea r es o m eu n i v e r s a lc o n t r o l sb ed e v e l o p e dt o m a k eav t r t u a li n s t r u m e n t sf v i ) i n t e r f a c ew h i c hc a r r i e so u tt h ei d e ao ft h es o f t w a r e 括t h e i n s t m e m e n t s a l lo f t h e s eh a v es o m em e r i t so nr e f e r e n c ea n d p r a c t i c a l i t yf o rc o n g e n e r s f a c t sh a v ep r o v e dt h a ta n i n t e l l i g e n c ed i a g n o s i ss y s t e mw a s b u i l tf o rd i a g n o s i n ga n d h 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 m o n i t o r i n gt h eh y d r a u l i cp u m p s t a t i o n sw h i c hh a sy i e l d e dr e m a r k a b l ee c o n o m i c a lp r o f i t s ： r e a d i n e s si nd i a g n o s i s ，r e d u c ed i a g n o s i st i m e ，e n h a n c e dp r o d u c t i v i t y , i m p r o v e dp r e c i s i o n a n d a c c u r a c yo f t h ed i a g n o s i s ，a n df a c i l i t a t e df a u l tc o n t r 0 1 k e y w o r d s ：h i g hs p e e df o r g i n gp r e s s ，c o n d i t i o nm o n i t o r i n g ，f a u l td i a g n o s t i c s ，v i r t u a l i n s t r u m e n t ，v i s u a l i z a t i o n ，t c p i p , s o c k e t i i i 華中釋技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 課題概述 1 緒言 1 1 1 課題來(lái)源 牮孛辯藏文學(xué)武漢薪藏瓷器鼓公司與蘭髑蘭新技術(shù)汗發(fā)實(shí)熊公司臺(tái)作透行 8 m n 快速鍛造液壓楓綴控制緊統(tǒng)礤黨與開(kāi)發(fā)。其孛撩鍛渡篷掇縫熬狀態(tài)鑒測(cè)與數(shù)障 診斷蕉統(tǒng)是控涮系統(tǒng)的重要綴成部分，它的研究與開(kāi)發(fā)也就成為一個(gè)羹要的課題而被 提了爨寒。 1 ，1 。2 課題撼燃 猩生產(chǎn)領(lǐng)域中，設(shè)備維護(hù)怒保證擻產(chǎn)過(guò)程在安全、可靠前撮下高教運(yùn)行的霞要手 段。蠢效鶼設(shè)備維護(hù)苓餃要求饗摻夫焚滋較滲楚魏了辯設(shè)備靜餐藏鞍王佟黎瓚，浚茨 具備大攫的維修經(jīng)驗(yàn)，而且還成借助予可靠的膿測(cè)和鼢析手段，更多地獲取設(shè)餐內(nèi)部 弱菇惑。這露失鍪復(fù)雜王裝設(shè)餐夔縫勢(shì)是卡分豁要囂。奉文掰涉及瓣8 禹秣狡凝滾蓮 機(jī)是一臺(tái)大型液壓設(shè)餐。為提糍快鍛帆王作的囊全性栩可靠性，研制r 套快鍛液壓 氛組戇狀態(tài)蘩測(cè)與蔽漳診斷系鐃，梅科學(xué)豹測(cè)試手段釋分析方法與維修入員率寓的經(jīng) 驗(yàn)結(jié)會(huì)起來(lái)，搜設(shè)備螅維護(hù)王悸更趨予完善。 1 2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與救障診斷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 2 1國(guó)外設(shè)備狀態(tài)j l 盆測(cè)和敞障診斷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 黧爹 開(kāi)展概壤放薄診斷技術(shù)已有4 0 年的掰史。翠在2 0 墩紀(jì)6 0 舉代末，夔國(guó)宇 舷禺( n a s a ) 倡導(dǎo)成盛美國(guó)械榷故障顎跨小綴( 瓣p 6 ，葵凝袁立? 葵重援囂絳毽 中心( u k m e c h a n i e a dh e a l t h m o n i t o r i a gc e n t e r ) ，開(kāi)展機(jī)械故障診斷撥術(shù)的研究。此 后各爨皺府釋公藹廣泛藏立綴絳，露幫會(huì)談囂袋磅究。2 e 整瑟藹年霞，毫子涮囊裝 術(shù)和頻譜分析拽術(shù)被應(yīng)用到故障診斷中，國(guó)外大型機(jī)愈系統(tǒng)的髏測(cè)和故障診斷技術(shù)開(kāi) 1 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 始進(jìn)入實(shí)用化階段，但此時(shí)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)只能給出早期的報(bào)警，還有待于進(jìn)一步的發(fā)展。 到了2 0 世紀(jì)8 0 年代中期，以計(jì)算機(jī)為中心的現(xiàn)代機(jī)械故障診斷技術(shù)得到了迅速發(fā)展， 涌現(xiàn)出許多商業(yè)化的計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)。如美國(guó)s c i e n t i f i ca t l a n t a 公司 的m 6 0 0 c h a m m p 系統(tǒng)，b e n t l y 公司的a d r e 系統(tǒng)和e n t e c k 公司的p m 系統(tǒng)等。 在這一階段，由于各種傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，使得診斷可以利用振動(dòng)、噪聲、溫度、 力、電、磁、光、射線(xiàn)等多種信號(hào)，從而發(fā)展了振動(dòng)診斷技術(shù)、聲發(fā)診斷技術(shù)、光譜 診斷技術(shù)、無(wú)損探測(cè)診斷技術(shù)、熱成像監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)等。同時(shí)由于信號(hào)分析技術(shù)的發(fā) 展，模式識(shí)別技術(shù)、模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)理論等新的數(shù)學(xué)處理工具在故障診斷技術(shù)中 得以應(yīng)用。至此，以傳感器技術(shù)、信號(hào)分析技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)中心的現(xiàn)代機(jī)械故障診 斷技術(shù)已經(jīng)形成。2 0 世紀(jì)8 0 年代中期開(kāi)始，以信息處理技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代機(jī)械故障 診斷技術(shù)開(kāi)始向基于知識(shí)的智能診斷技術(shù)方向發(fā)展，人工智能理論得到迅速發(fā)展，其 中專(zhuān)家系統(tǒng)更被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中。以信息處理技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代機(jī)械故障診斷 技術(shù)開(kāi)始向基于知識(shí)的智能診斷技術(shù)方向發(fā)展，并陸續(xù)涌現(xiàn)出許多商業(yè)化的狀態(tài)監(jiān)測(cè) 和故障診斷系統(tǒng)【l 】a 著名的有： 1 ) 美國(guó)西屋公司于2 0 世紀(jì)8 0 年代中期推出的過(guò)程控制系統(tǒng)p d s 。該系統(tǒng)利用 汽輪機(jī)專(zhuān)家建立知識(shí)庫(kù)，采用基于規(guī)則的正向推理方式。 2 ) 美國(guó)b e n t l y 公司于1 9 9 3 年推出的工程師幫助軟件，具有兩級(jí)法診斷能力。初 級(jí)診斷供現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員使用，高級(jí)診斷供中試所和其他專(zhuān)業(yè)人員使用。 3 ) 日本三菱重工研制的機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)m h l v l s 經(jīng)歷了g - - 1 0 年的研制歷程。 目前正在為系統(tǒng)配置以規(guī)則知識(shí)與框架知識(shí)相結(jié)合的m a s t e r 推理機(jī)制。 還有其他一些系統(tǒng)，如美國(guó)i r d 公司的紫寶石( a m e t h y s t ) 系統(tǒng)，美國(guó)b e i 公司 d a t m 4 系統(tǒng)，瑞士推出的v i b r o v i e w 系統(tǒng)，加拿大的c s i 系統(tǒng)等等。 1 2 2國(guó)內(nèi)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)開(kāi)展機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)較晚，從發(fā)展歷程看，大體經(jīng)歷了三 個(gè)階段； 第一階段從2 0 世紀(jì)7 0 年代中期到8 0 年代初期，在引進(jìn)和消化吸收國(guó)外先進(jìn)技 2 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)始研究各種機(jī)械設(shè)備的故障機(jī)理、診斷方法以及簡(jiǎn)便的監(jiān)測(cè)和診斷儀 器等： 第二階段從2 0 世紀(jì)8 0 年代初期到8 0 年代末期，在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上， 開(kāi)始嘗試研究各種新的診斷技術(shù)，研究和創(chuàng)建新的診斷理論和診斷方法，同時(shí)開(kāi)始在 生產(chǎn)中推廣應(yīng)用設(shè)備診斷技術(shù)； 第三階段從2 0 世紀(jì)8 0 年代末期至今，從理論上和生產(chǎn)應(yīng)用上建立較有系統(tǒng)性的 診斷理論，研究設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，將我國(guó)的機(jī)械故障診斷技術(shù)推向理論 研究和普及應(yīng)用的新高潮【l l 。 我國(guó)設(shè)備故障診斷技術(shù)盡管起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展非常迅速。我國(guó)從事設(shè)備維 修工作的部門(mén)，在積極學(xué)習(xí)國(guó)外現(xiàn)代設(shè)備管理技術(shù)的過(guò)程中，對(duì)設(shè)備診斷的重要性逐 漸加深了認(rèn)識(shí)。國(guó)內(nèi)許多高校和研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合廠(chǎng)家開(kāi)展了設(shè)備故障診斷技術(shù)的理論和 應(yīng)用研究，取得了一定的科研成果。特別是在一些重要的大型液壓機(jī)組中，設(shè)備故障 診斷技術(shù)漸漸得到應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)應(yīng)用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障診斷系 統(tǒng)，可將機(jī)組置于全過(guò)程監(jiān)控之下，連續(xù)監(jiān)測(cè)診斷各種問(wèn)題，有效保證機(jī)組安全運(yùn)行， 為適時(shí)維修提供依據(jù)。因此對(duì)大型機(jī)組安裝在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)是今后的必然趨 勢(shì) 2 1 。 近年來(lái)，設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在冶金、電力、化工等企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。寶鋼、武 鋼、太鋼等鋼鐵公司在一些關(guān)鍵機(jī)組上安裝了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，馬鋼三燒結(jié)廠(chǎng)1 4 、2 。主 抽風(fēng)機(jī)，動(dòng)力廠(chǎng)1 4 高爐風(fēng)機(jī)安裝了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，氣體銷(xiāo)售分公司d h 8 0 、d h 9 0 空 壓機(jī)組和3 5 萬(wàn)m 3 空壓機(jī)組還安裝了網(wǎng)絡(luò)化在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2 0 0 2 年大慶石化公司根 據(jù)大機(jī)組的具體情況及特點(diǎn)，吸收國(guó)內(nèi)外大機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，研 制了具有高新技術(shù)特色適合本企業(yè)的大機(jī)組監(jiān)測(cè)診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。應(yīng)用該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可避 免重大事故的發(fā)生，減少維修費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備安全運(yùn)行周期，提高大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備管理 水平。高新企業(yè)廣州珠江鋼鐵有限責(zé)任公司( 簡(jiǎn)稱(chēng)珠鋼) 根據(jù)智能診斷系統(tǒng)的技術(shù)要 求建立了c s p 軋機(jī)液壓在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷和監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)達(dá)到9 0 年 代先進(jìn)水平，經(jīng)過(guò)3 年多的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，于1 9 9 9 年8 月投入使用。珠鋼軋機(jī) 液壓在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用高性能計(jì)算機(jī)、先進(jìn)傳感器、以及l(fā) a n 網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn) 3 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰、使用方便、人機(jī)界面友好、診斷與監(jiān)測(cè)功能豐富、且造價(jià)適中 的設(shè)計(jì)目標(biāo)，為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。撫順?shù)搹S(chǎng)為進(jìn)一步提高快鍛機(jī)工作的安 全性和可靠性，使設(shè)備的維護(hù)工作更趨于完善，研制了一套2 0 0 0 t 快鍛機(jī)在線(xiàn)工況監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)于1 9 9 5 年1 0 月完成調(diào)試并投入使用，從使用情況來(lái)看，該系統(tǒng)在信 號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳遞和顯示等方面達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。此外，在液壓水閘啟閉機(jī)控制系統(tǒng)、 工程機(jī)械液壓伺服控制系統(tǒng)、收割機(jī)液壓系統(tǒng)、大型往復(fù)式壓縮機(jī)中，設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè) 與故障診斷裝置都是系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。 1 3 課題研究的目的及意義 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備由于受到許多無(wú)法避免的因素的影響，會(huì)出現(xiàn)各種故障。設(shè)備發(fā)生 故障后不僅會(huì)降低或失去其預(yù)定的功能，有時(shí)甚至造成嚴(yán)重以至災(zāi)難性的事故。國(guó)內(nèi) 外曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多起因設(shè)備故障而導(dǎo)致的空難、海難、爆炸、斷裂、倒塌、毀壞、泄漏 等惡性事故。這些嚴(yán)重的災(zāi)難性事故不但造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且導(dǎo)致了很大的 人員傷亡和環(huán)境污染，在社會(huì)上引起了強(qiáng)烈的反響，例如1 9 7 2 年日本夫西電力公司 南海電廠(chǎng)3 號(hào)機(jī)組6 0 0 m w 汽輪發(fā)電機(jī)組因振動(dòng)引起嚴(yán)重的斷軸毀機(jī)事件，1 9 8 5 年我國(guó)大同電廠(chǎng)和1 9 8 8 年我國(guó)秦嶺電廠(chǎng)的2 0 0 m w 汽輪發(fā)電機(jī)組的嚴(yán)重?cái)噍S毀機(jī)事 件，都造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，消除事故，是十分迫 切的問(wèn)題j 。 液壓機(jī)是利用液體作為工作介質(zhì)，通過(guò)液壓缸產(chǎn)生作用力使金屬產(chǎn)生塑性變形。 常用的自由鍛造液壓機(jī)，由于受傳統(tǒng)的自由鍛工藝和液壓機(jī)本身的影響，存在打擊次 數(shù)少，鍛件加工余量大等缺陷。隨著液壓技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)液壓機(jī)的改進(jìn) 成為可能，其發(fā)展方向是對(duì)傳統(tǒng)液壓機(jī)的計(jì)算機(jī)控制和新型液壓機(jī)的設(shè)計(jì)?？焖馘懺?液壓機(jī)組是自由鍛造設(shè)備中目前最為先前的，是機(jī)電一體化的大型設(shè)備。它依靠現(xiàn)代 液壓控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制和快速鍛造，從而在自由鍛過(guò)程中，使鍛件在短 時(shí)間內(nèi)完成成形。它生產(chǎn)效率高，控制精度好、節(jié)能、可大大改善工人的勞動(dòng)條件及 環(huán)境【4 】【5 】【6 1 。 設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效益與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益 4 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 密切相關(guān)。快鍛液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷管理系統(tǒng)能夠加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行管理，進(jìn)行 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，加強(qiáng)對(duì)故障的診斷與預(yù)防，并且根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)決定 是否需要維修，做到視情維修，大大節(jié)省投入到設(shè)備維護(hù)和維修上的人力、物力和財(cái) 力；同時(shí)也最大限度地利用設(shè)備，提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效益。 液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷是目前國(guó)內(nèi)外液壓界普遍關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn) 問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的研究在推動(dòng)液壓設(shè)備維修制度的改革，預(yù)防突發(fā)事故，保證人身和 設(shè)備的安全，提高設(shè)備效益，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)診斷自動(dòng)化和智能化等方面有著十分重要的意 義和廣闊的工程應(yīng)用前景。因此，研究開(kāi)發(fā)“快鍛液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷管理 系統(tǒng)”有重要的意義【7 】 引。 1 4 課題主要研究?jī)?nèi)容 本課題所要研究開(kāi)發(fā)的快鍛液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷管理系統(tǒng)是快鍛液壓 機(jī)組計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一部分。該系統(tǒng)運(yùn)行在上位機(jī)( 監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)) 上。功能包括： 動(dòng)態(tài)顯示、記錄和打印系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)和狀態(tài)，完成信號(hào)的分析處理與故障診斷。系 統(tǒng)的目的就是提高設(shè)備的可靠性和利用率，降低設(shè)備維修費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和 診斷數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)管理，為建立設(shè)備正常狀態(tài)的判別標(biāo)準(zhǔn)和積累運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)信息檔 案打下基礎(chǔ)，為設(shè)備的視情維修創(chuàng)造條件【9 j 。 下面列出系統(tǒng)要完成的主要功能及技術(shù)： i ) 將工控機(jī)( 下位機(jī)) 傳送過(guò)來(lái)的壓力、位移和溫度等參數(shù)以曲線(xiàn)及圖表的形 式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，同時(shí)顯示工控機(jī)進(jìn)行壓機(jī)和操作機(jī)位置閉環(huán)控制的控制參數(shù)與位 移、壓力、速度的相關(guān)曲線(xiàn)，以便于進(jìn)行控制參數(shù)的調(diào)整。 2 ) 屏幕最下一行顯示系統(tǒng)的工怍狀態(tài)及故障( i n p l c s t a m s i n 中的內(nèi)容，應(yīng)能閃 爍變換) ，同時(shí)能記錄殲機(jī)與關(guān)機(jī)時(shí)間，每一故障發(fā)生與解除的時(shí)間，故障原因等。 3 ) 以表格顯示所有傳送到監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)中的參數(shù)。每一月保存一個(gè)文件，并能調(diào) 出顯示及打印等。 4 ) 將壓機(jī)的位移值通過(guò)串行口送大字符顯示器顯示。 5 ) 及時(shí)判斷設(shè)備是否出現(xiàn)異?；虬l(fā)生故障以及故障的嚴(yán)重程度如何，及時(shí)停機(jī) 5 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 檢修，避免嚴(yán)重事故發(fā)生。通過(guò)設(shè)備狀態(tài)定期監(jiān)測(cè)，獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征信息， 掌握設(shè)備運(yùn)行狀況的變化情況。 在軟件開(kāi)發(fā)上，本系統(tǒng)采用m f c ( m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s e s ) 作為應(yīng)用程序框 架( a p p l i c a t i o nf r a m e w o r k ) ，開(kāi)發(fā)工具選用v i s u a lc + + 6 0 ，基本設(shè)計(jì)思路是采用單 文檔一一多視圖程序結(jié)構(gòu)，即s d i 程序的擴(kuò)展，而數(shù)據(jù)的接受、處理、保存等操作則 全部交給整個(gè)程序唯一的文檔類(lèi)c m o n i t o r d o c 來(lái)進(jìn)行。程序的各種功能是通過(guò)從m f c 中具有相應(yīng)功能的基類(lèi)中派生出自定義類(lèi)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。虛擬儀表控件派生自c s t a t i c 類(lèi)，用于信號(hào)及參數(shù)的直觀顯示；儀表盤(pán)視圖派生自c f o r m v i e w 類(lèi)，用于按系統(tǒng)需 求擺放虛擬儀表控件；內(nèi)存設(shè)備環(huán)境類(lèi)c m e m d c 派生自c d c 類(lèi)，用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)圖形 顯示中的雙緩沖性能；異步套接字類(lèi)c s o c k e t s e r 派生自c a s y n c s o c k e t ，用于實(shí)現(xiàn) t c p i p 協(xié)議下的雙機(jī)互聯(lián)；數(shù)據(jù)記錄集類(lèi)c d a o r e c o r d s e t a e c e s s 派生自c d a o r e c o r d s e t 類(lèi)，用于操縱故障數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄。圖1 - 1 就是整個(gè)快鍛液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診 斷管理系統(tǒng)的類(lèi)別組織框架圖( c l a s sh i e r a r c h y ) 。 圈1 1 快鍛液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷管理系統(tǒng)的類(lèi)別組織框架圖 6 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 5 本文的主要工作 本文共分為六章，其研究?jī)?nèi)容可分為三部分：第一部分針對(duì)課題要求完成了快鍛 液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷管理軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 方案，所采用的關(guān)鍵技術(shù)及預(yù)計(jì)要達(dá)到的功能要求；第二部分對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行 了研究，分析了其軟硬件組成及性能特點(diǎn)，最后結(jié)合課題完成了快鍛液壓機(jī)組計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第三部分就軟件開(kāi)發(fā)中的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題作了具體的分析說(shuō)明， 如通信接口程序的開(kāi)發(fā)、虛擬儀表的實(shí)現(xiàn)、故障數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與管理等。 各章主要內(nèi)容如下： 第一章是全文的概述，主要介紹了課題的背景、研究的目的意義和主要研究?jī)?nèi)容， 并介紹了國(guó)內(nèi)外的研究概況。 第二章全面介紹了快鍛液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷管理軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 方案，簡(jiǎn)要介紹了所采用的主要技術(shù)手段m f c 和面對(duì)對(duì)象軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)。還分 析了軟件的結(jié)構(gòu)和主要功能模塊，并對(duì)每個(gè)模塊要完成的功能作了詳細(xì)說(shuō)明。 第三章對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了其軟硬件組成及性能特點(diǎn)。最后結(jié) 合課題完成了快鍛液壓機(jī)組計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 第四章詳細(xì)討論了串行通信接口程序的開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)通信程序開(kāi)發(fā)的原理及實(shí)現(xiàn)， 介紹丁在w i n 3 2 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)串行通信的方法以及需要注意的問(wèn)題，分析了t c p i p 協(xié) 議組成以及通過(guò)s o c k e t 接口實(shí)現(xiàn)非阻塞方式通信的基本原理及步驟。 第五章對(duì)虛擬儀器技術(shù)在計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用作了探討，介紹了如何在 v i s u a lc + + 中制作虛擬儀表控件及虛擬儀器軟面板的方法，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)圖形顯 示的技術(shù)關(guān)鍵，最后還對(duì)軟件中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與管理作了簡(jiǎn)要介 紹。 第六章是全文總結(jié)與展望。 7 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1 總體技術(shù)方案 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本課題研究開(kāi)發(fā)的快鍛液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷管理系統(tǒng)是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò) 的虛擬儀表系統(tǒng)，主要用于對(duì)采集到的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和事后處理。從 實(shí)用性、研制周期、性能價(jià)格比和應(yīng)用推廣等角度，本系統(tǒng)在應(yīng)用程序框架( a p p l i c a t i o n f r a m e w o r k ) 上決定采用m f c ( m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s e s ) ，開(kāi)發(fā)工具上選用v i s u a l c + + 6 0 ，并且運(yùn)用面向?qū)ο? o b j e c to r i e n t e d ) 技術(shù)設(shè)計(jì)全部系統(tǒng)所要用到的虛擬儀 表控件，用于信號(hào)及參數(shù)的直觀顯示?；驹O(shè)計(jì)思路是采用單文檔一一多視圖程序結(jié) 構(gòu)，即s d i 程序的擴(kuò)展，單文檔指僅包括份d o c u m e n t ，其特點(diǎn)是開(kāi)啟第二份 d o c u m e n t 時(shí)，必須先把第一份d o c u m e n t 關(guān)閉；多視圖是指數(shù)據(jù)可以不同的類(lèi)型顯現(xiàn) 出來(lái)，并以“同源子窗口”顯示代表同一份d o c u m e n t 而又各自分離的v i e w 窗口。 視圖則采用最適合制作虛擬儀表盤(pán)的c f o r m v i e w 類(lèi)，將開(kāi)發(fā)出來(lái)的虛擬儀表控件按 要求擺放到各個(gè)f o r m v i e w 視圖上。而數(shù)據(jù)的接受、處理、保存等操作則全部交給整 個(gè)程序唯一的文檔類(lèi)來(lái)進(jìn)行 1 0 j 【1 1 1 。 2 2 關(guān)鍵技術(shù)介紹 2 2 1m f c 簡(jiǎn)介 要開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，首先必須選擇一個(gè)編程接口。對(duì)于w m d o w s 平臺(tái)來(lái)說(shuō)，w i n d o w s 的開(kāi)發(fā)者m i c r o s o f t 提供的編程接口產(chǎn)品一一c ( m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s e s ) 庫(kù) 無(wú)疑具備其它接口產(chǎn)品所無(wú)法比擬的優(yōu)越性能。 m f c 是一個(gè)應(yīng)用程序框架。也就是說(shuō)，m f c 是一個(gè)源代碼或庫(kù)格式的c + + 類(lèi) 集。使用這個(gè)框架可以在較短時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)支持高級(jí)操作系統(tǒng)功能的完整的應(yīng)用程 序。此外，m f c 還包含了用以構(gòu)造用戶(hù)界面的工具。這些工具，特別是圖像編輯器、 對(duì)話(huà)框編輯器和資源編譯器，使得構(gòu)造用戶(hù)界面中的圖形元素這項(xiàng)工作變得更加容 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 易。一個(gè)應(yīng)用程序框架只涉及到應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)用戶(hù)界面，而與該應(yīng)用程序特有的內(nèi) 容無(wú)關(guān)。換句話(huà)說(shuō)，這個(gè)框架能夠構(gòu)造一個(gè)功能強(qiáng)大的用戶(hù)界面，把時(shí)間節(jié)省下來(lái)去 編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序目的的其它函數(shù)。因此不用花很多時(shí)間來(lái)創(chuàng)建一個(gè)和其它一些運(yùn)行 在操作系統(tǒng)環(huán)境中具有同樣w i n d o w s 化界面的應(yīng)用程序，因?yàn)橹恍桁`活地運(yùn)用那些 庫(kù)就可以達(dá)到這些目的了。 應(yīng)用程序框架還提供可重用的代碼。代碼重用是像c + + 這樣的面向?qū)ο蟮木幊?方法得以發(fā)展的主要原因之一。通過(guò)將可重用的代碼封裝成類(lèi)，可以很容易地使用已 經(jīng)存在的類(lèi)來(lái)添加需要的功能。代碼重用使得用戶(hù)可以使用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試的代碼來(lái)構(gòu) 造應(yīng)用程序，并很容易獲得預(yù)期的功能，而且還可以很容易地將編寫(xiě)的類(lèi)與其它需要 同樣功能的應(yīng)用程序進(jìn)行共享【1 2 i 。 2 2 2 面向?qū)ο? o b j e c to ri e n t e d ) 的開(kāi)發(fā)技術(shù) 9 0 年代以后，面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)在人機(jī)界面系統(tǒng)中，這種技術(shù)大大提 高了人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)效率，它的出現(xiàn)和發(fā)展對(duì)軟件開(kāi)發(fā)是革命性的。 雖然軟件技術(shù)在不斷地發(fā)展，但同時(shí)也認(rèn)識(shí)到這種技術(shù)的發(fā)展始終落后于硬件技 術(shù)的發(fā)展。這種現(xiàn)象在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域同樣存在，而且這種軟件和硬件之間的矛盾顯 得更加突出。問(wèn)題的根源在于硬件的開(kāi)發(fā)是一種建立在大量可重用部件，即大規(guī)模集 成電路芯片的基礎(chǔ)之上的。而軟件要想得到迅速發(fā)展必須也采用同樣的或者類(lèi)似的技 術(shù)，這就是對(duì)象技術(shù)( o o t ) 。如果在計(jì)算機(jī)軟件中建立了一個(gè)“物體”，它具有自己 的狀念、行為和標(biāo)識(shí)，具有類(lèi)似的狀態(tài)和行為的“物體”被劃分成為一個(gè)類(lèi)，這些“物 體”或者它的實(shí)例是可以交換的，可以稱(chēng)之為對(duì)象。在利用對(duì)象技術(shù)的過(guò)程中，首先 對(duì)對(duì)象的特征進(jìn)行抽取即對(duì)象的抽象化過(guò)程，然后將對(duì)象的狀態(tài)和行為以及它的標(biāo)識(shí) 進(jìn)行封裝形成對(duì)象的原型：同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用對(duì)象的過(guò)程中可以對(duì)對(duì)象原型進(jìn)行繼承和 實(shí)例化。這樣對(duì)象就相當(dāng)于一個(gè)黑匣子，大量的程序代碼和數(shù)據(jù)被封裝在這個(gè)黑匣子 當(dāng)中，用戶(hù)只需在對(duì)象繼承和實(shí)例化過(guò)程中通過(guò)對(duì)象的對(duì)外接口( 公共屬性) 改變對(duì) 象的狀態(tài)和行為以適合自己應(yīng)用的需要。 利用對(duì)象以及對(duì)象技術(shù)的好處是顯麗易見(jiàn)的。首先，對(duì)象的應(yīng)用解決了程序設(shè)計(jì) 9 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 過(guò)程復(fù)雜性的問(wèn)題，使得問(wèn)題變得簡(jiǎn)單化了，再不需要面對(duì)大量而復(fù)雜的程序代碼了， 不必徹底了解對(duì)象內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制，只需搞清楚對(duì)外接口的定義和編寫(xiě)一些“行為程 序”就可以了。其次，當(dāng)一個(gè)特定的對(duì)象被封裝完成之后，它可以被多次、大量地重 復(fù)使用，每一次只需對(duì)對(duì)象進(jìn)行實(shí)例化和繼承。這樣就大大提高了程序設(shè)計(jì)的效率， 減少了不必要的重復(fù)工作。這在某種程度上非常類(lèi)似于大規(guī)模集成電路。 僅就以上的兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)而言，對(duì)象技術(shù)非常適合于在人機(jī)界面系統(tǒng)中使用。人機(jī)界 面系統(tǒng)是模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，而且是由大量的、重復(fù)使用的目標(biāo)( 區(qū)別于對(duì)象) 組成 的，比如，在一個(gè)虛擬儀器面板上可能使用數(shù)個(gè)旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)不同的系統(tǒng)參數(shù)。每一類(lèi) 的目標(biāo)都具有它們共同的特征，而每一個(gè)目標(biāo)又有屬于自己的屬性，這非常適合干采 用對(duì)象的方法進(jìn)行描述。 面向?qū)ο蟮姆椒ㄔ谟?jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)中，因其封裝性、繼承性、多 態(tài)性等方面的特性而呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。用它開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)很容易實(shí)現(xiàn)二次開(kāi)發(fā)， 代碼可重用性強(qiáng)，因此具有可靠性高、易維護(hù)擴(kuò)展等特點(diǎn)【1 3 】【1 4 】。 2 3 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)使用要求，其功能模塊的劃分如下圖2 一l 所示： 圖2 1 系統(tǒng)軟件功能模塊劃分 1 ) 數(shù)據(jù)通訊功能模塊 包括兩個(gè)接口的程序設(shè)計(jì)，一個(gè)是串行口連接大字符顯示器；另一個(gè)是與下位機(jī) 1 0 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 的網(wǎng)絡(luò)接口。串行通信采用w i n 3 2 通信a p i 編寫(xiě)，而網(wǎng)絡(luò)通信則通過(guò)t c p i p 網(wǎng)絡(luò)環(huán) 境下的系統(tǒng)編程界面套接字( s o c k e t ) 實(shí)現(xiàn)，具體w m s o c k e t 的編程通過(guò)m f c 提供 的w i n s o c k 類(lèi)來(lái)完成。這部分的功能實(shí)現(xiàn)將在第四章中有詳細(xì)分析，這里不再細(xì)說(shuō)。 2 1 圖表顯示功能模塊 為了形象顯示壓力，位移和溫度等參數(shù)的實(shí)時(shí)變化，根據(jù)系統(tǒng)要求開(kāi)發(fā)了一套虛 擬儀表控件，包括棒圖控件c 3 d b a r c t r l ，趨勢(shì)圖控件c 3 d t r e n d c t r l ，羅盤(pán)控件 c 3 d m e t e r c t r l ，滑塊控件c 3 d s l i d e r c t r l 等。然后再由這些控件再組成各個(gè)虛擬儀表盤(pán)。 每個(gè)虛擬儀表盤(pán)視圖均派生自c f o r m v i e w 類(lèi)，各視圖功能分述如下： f 1 ) 主界面c m o n i t o r v i e w 負(fù)責(zé)以羅盤(pán)控件顯示主系統(tǒng)、主缸、回程缸、充液罐、 左操作機(jī)和右操作機(jī)回彈壓力實(shí)際值；以羅盤(pán)控件顯示充液罐溫度變化；以棒圖控 件顯示l 群甜主泵、主系統(tǒng)、主缸和回程缸壓力實(shí)際值；以滑塊控件顯示左、右操 作機(jī)鉗桿側(cè)移實(shí)際值。其實(shí)際工作畫(huà)面如圖2 2 所示： 圖2 2 軟件系統(tǒng)工作主界面 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 2 ) 壓機(jī)曲線(xiàn)c p r e s s r e a l v i e w 負(fù)責(zé)以趨勢(shì)圖控件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示壓機(jī)實(shí)際位移曲 線(xiàn)、主系統(tǒng)壓力曲線(xiàn)、回程缸壓力曲線(xiàn)、主缸壓力曲線(xiàn)以及與壓機(jī)控制有關(guān)的模擬 量曲線(xiàn)。其實(shí)際工作畫(huà)面如圖2 3 所示： 圖2 3 壓機(jī)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖 ( 3 ) 歷史曲線(xiàn)c p r e s s h i s t o r y v i e w 負(fù)責(zé)以趨勢(shì)圖控件顯示保存在文件中的壓機(jī)實(shí) 際位移曲線(xiàn)、主系統(tǒng)壓力曲線(xiàn)、回程缸壓力曲線(xiàn)、主缸壓力曲線(xiàn)以及與壓機(jī)控制有 關(guān)的模擬量曲線(xiàn)。其中安排靜態(tài)控件顯示記錄保存時(shí)間，位圖按鈕控制記錄的打開(kāi) 及翻頁(yè)。其實(shí)際工作畫(huà)面如圖2 4 所示： 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 4 壓機(jī)歷史曲線(xiàn)圖 ( 4 ) 左操作機(jī)c m a n i p u l a t o r l v i e w 負(fù)責(zé)以趨勢(shì)圖控件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示左操作機(jī)大車(chē) 行走實(shí)際位移曲線(xiàn)、左操作機(jī)夾鉗旋轉(zhuǎn)實(shí)際角度變化曲線(xiàn)、左操作機(jī)旋轉(zhuǎn)控制模擬 量cy a 9 變化曲線(xiàn)和左操作機(jī)行走控制模擬量cy a l o 變化曲線(xiàn)。其實(shí)際工作畫(huà)面 如圖2 5 所示： ( 5 ) 右操作機(jī)c m a n i p u l a t o r 2 v i e w 負(fù)責(zé)以趨勢(shì)圖控件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示右操作機(jī)大車(chē) 行走實(shí)際位移曲線(xiàn)、右操作機(jī)夾鉗旋轉(zhuǎn)實(shí)際角度變化曲線(xiàn)、右操作機(jī)旋轉(zhuǎn)控制模擬 量dy a 9 變化曲線(xiàn)和右操作機(jī)行走控制模擬量dy a l 0 變化曲線(xiàn)。其實(shí)際工作畫(huà)面 如圖2 6 所示： 幽2 5左操作機(jī)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖 圖2 - 6 右操作機(jī)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)翻 華中辯技大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 6 ) 全鄂參數(shù)c a t l p a r a v i e w 負(fù)資以列表控牛實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)鼗示全部傳送到監(jiān)測(cè)計(jì)算 機(jī)中的參數(shù)假。其實(shí)際工作硒面如圖2 7 所示： 圖2 7 系統(tǒng)全韶參數(shù)顯示 圈2 - - 8 敖簿記錄稅翔 1 4 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 7 ) 故障記錄c f a u l t v i e w 派生自c l i s t v i e w ，它以列表視的形式顯示當(dāng)前及歷 史上發(fā)生的每個(gè)故障名稱(chēng)，發(fā)生時(shí)間及詳細(xì)描述，并能實(shí)時(shí)更新。其實(shí)際工作畫(huà)面 如圖2 - - 8 所示： 圖2 9 壓機(jī)歷史曲線(xiàn)打印預(yù)覽 3 1 圖表打印功能 w i n d o w s 的d c 觀念，在程序的繪圖操作與實(shí)際設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序之間做了一道隔 離，使得繪圖操作完全不需修改就可以輸出到不同的設(shè)備上。m f c 更將整個(gè)打印和 預(yù)覽機(jī)制都埋在應(yīng)用程序框架之中了，只需重載o n p r e p a r e p r i n t i n g ( c p r i n t i n f o + p i n f o ) 函數(shù)設(shè)定打印頁(yè)數(shù)，并在o n p r i n t ( ) 函數(shù)中編寫(xiě)負(fù)責(zé)只在打印時(shí)才做( 在屏幕顯示 時(shí)不做) 的操作，例如印出頁(yè)眉和頁(yè)腳1 1 】。根據(jù)系統(tǒng)要求，壓機(jī)曲線(xiàn)c p r e s s r e a l v i e w 視圖、歷史曲線(xiàn)c p r e s s h i s t o r y v i e w 視圖和故障記錄c f a u l t v i e w 列表視需要具備打印 及打印預(yù)覽機(jī)制。其實(shí)際工作畫(huà)面如圖2 9 和圖2 一1 0 所示： 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 1 0 故障記錄報(bào)表打印預(yù)覽 4 ) 故障報(bào)警功能 實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)md a t a r e a l 中i n p l e s t a t u s i n 中記錄著液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，例如 壓機(jī)急停f o r g i n g _ e s t o p ，操作機(jī)急停r o b o t _ e s t o p 等。通過(guò)對(duì)這些狀態(tài)值與故障源之 間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)故障的診斷及報(bào)警，并通過(guò)屏幕下方的黑色故障記錄狀態(tài)條 mw n d f a u l t 及時(shí)顯示最新的故障信息。其實(shí)際工作畫(huà)面如圖2 一1 1 所示： 圖2 1 1 故障記錄狀態(tài)條 5 ) 分析診斷功能 分析診斷功能作為故障診斷的核心功能，目前只處于初步水平。當(dāng)前的主要工作 是將歷史故障信息保存在故障數(shù)據(jù)庫(kù)中，以方便以后對(duì)故障信息的分類(lèi)整理，進(jìn)而歸 納總結(jié)出故障發(fā)生的規(guī)律性，最終達(dá)到利用這些知識(shí)指導(dǎo)設(shè)備的維修與管理，提高設(shè) 備的可靠性與使用率的目的。故障數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)成a c c e s s 數(shù)據(jù)庫(kù)( 即m d b 文件) ，在 數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)模式上采用在訪(fǎng)問(wèn)a c c e s s 數(shù)據(jù)庫(kù)具有很好的性能的d a o ( d a t a b a s e a c c e s s o b j e c t ) 方式，因?yàn)閐 a o 使用m i c r o s o f tj e t 數(shù)據(jù)庫(kù)引擎來(lái)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。m i c r o s o i tj e t 1 6 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 為象a c c e s s 和v i s u a lb a s i c 這樣的產(chǎn)品提供了數(shù)據(jù)引擎。具體分析放在5 4 故障數(shù)據(jù) 庫(kù)設(shè)計(jì)一節(jié)中。以下是數(shù)據(jù)庫(kù)在定位( 如圖2 1 1 ) 和記錄整理( 如圖2 1 2 ) 上的 兩個(gè)工作畫(huà)面： 圖2 一l1數(shù)據(jù)庫(kù)定位對(duì)話(huà)框圖2 1 2 數(shù)據(jù)庫(kù)記錄管理對(duì)話(huà)框 6 ) 文件記錄功能 負(fù)責(zé)將任意參數(shù)的最近2 5 0 個(gè)值記錄到文件中，通過(guò)m f c 的s e r i a l i z a t i o n 機(jī)制， 重載文檔類(lèi)c m o r d t o r d o c 中名為s e r i a l i z e 的函數(shù)。數(shù)據(jù)的保存和調(diào)入采用m f c 提供 的c f l i e 類(lèi)和c a r c h i v e 類(lèi)，兩者配合可方便地將測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)象串行化，以流的方式存 取。 2 4 本章小結(jié) 本章全面介紹了快鍛液壓機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷管理軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方 案，簡(jiǎn)要介紹了所采用的主要技術(shù)手段m f c 和面對(duì)對(duì)象軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)。還分析 了軟件的結(jié)構(gòu)和主要功能模塊，并對(duì)每個(gè)模塊要完成的功能作了詳細(xì)說(shuō)明。 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)研究 在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)和管理中，大量的物理量、工藝數(shù)據(jù)、特性參數(shù)需要進(jìn)行 實(shí)時(shí)檢測(cè)、監(jiān)督管理和自動(dòng)控制( 簡(jiǎn)稱(chēng)為監(jiān)測(cè)控制) 。這是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)必不可少 的基本手段。從單臺(tái)計(jì)算機(jī)直接監(jiān)測(cè)控制到多級(jí)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，以及分布式、 網(wǎng)絡(luò)化、智能化的系統(tǒng)，在各種工業(yè)企業(yè)中都有應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)的迅速 發(fā)展，監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用已發(fā)展到相當(dāng)高的水平。各種類(lèi)型的商品化硬軟件模塊和 系統(tǒng)，從簡(jiǎn)單的i o 模塊到復(fù)雜的集散控制系統(tǒng)，在市場(chǎng)上已有供應(yīng)，在工業(yè)生產(chǎn)中 也有較多的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向大型、復(fù)雜、連續(xù)和綜合化發(fā)展，監(jiān)測(cè)控制的 要求越來(lái)越高，需要組成更高性能的系統(tǒng)和采用更優(yōu)秀的控制手段【1 5 】。 3 1 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng) 3 1 1 監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī) 從計(jì)算機(jī)應(yīng)用角度出發(fā)，可將計(jì)算機(jī)分為面事務(wù)處理的計(jì)算機(jī)和面向?qū)崟r(shí)過(guò)程的 計(jì)算機(jī)。面向事務(wù)處理的計(jì)算機(jī)大多采用通用計(jì)算機(jī)，包括通用大型機(jī)、小型機(jī)和微 型機(jī)( 個(gè)人計(jì)算機(jī)) 。面向?qū)崟r(shí)過(guò)程的計(jì)算機(jī)也稱(chēng)過(guò)程計(jì)算機(jī)或監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)( 簡(jiǎn) 稱(chēng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)) ，它除了具有通用計(jì)算機(jī)的一些共同特性外，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬軟件組 成、設(shè)計(jì)思想、開(kāi)發(fā)工具、使用方法等方面與通用計(jì)算機(jī)有許多不同【1 6 1 。其主要差別 可歸納為： 嚴(yán)格的可靠性措施： 豐富的過(guò)程輸入輸出( ) 接口； 多樣的人機(jī)接口： 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)或保證實(shí)時(shí)性的軟件技術(shù)。 監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)所含的硬軟件根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而不相同，圖3 一l 給出了一 種典型的分類(lèi)，一個(gè)具體的監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)可以包括其中的某些部分。在實(shí)際應(yīng)用中， 監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)的種類(lèi)很多。在我國(guó)，應(yīng)用得較多的有下述的幾種類(lèi)型： 1 8 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 9 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 ) 數(shù)字控制器主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是專(zhuān)用的小型控制器，有一定的應(yīng)用范 圍，通用性不強(qiáng)。一般是針對(duì)某些或某類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的，針對(duì)性強(qiáng)，性能 專(zhuān)一，操作簡(jiǎn)單，方便實(shí)用；另一類(lèi)是可編程序控制器( p r o g r a m m a b l ec o n t r o l l e r ) ， 也稱(chēng)可編程序邏輯控制器p l c ( p r o g r a m m a b l el o g i cc o n t r o l l e r ) ?，F(xiàn)代p l c 充分應(yīng)用了 計(jì)算機(jī)技術(shù)，除具有傳統(tǒng)的邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能外，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和 處理、通信等功能，大大提高了其性能表現(xiàn)及應(yīng)用范圍。 2 ) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)產(chǎn)品按總線(xiàn)類(lèi)型可劃分為v m e 總線(xiàn)工控 機(jī)、m u l t i b u s 總線(xiàn)工控機(jī)、s t d 總線(xiàn)工控機(jī)、p c 總線(xiàn)工控機(jī)等。其中發(fā)展最快的 是p c 總線(xiàn)工控機(jī)( i n d u s t r i a lp e r s o n a lc o m p u t e r , i p c ) ，由于i p c 有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，有豐 富的外圍接口板，有的還配有功能頗強(qiáng)的組態(tài)軟件或工業(yè)控制軟件包，給用戶(hù)提供了 良好的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用條件，因而已成為當(dāng)前工控機(jī)的主流。 3 ) 嵌入式p c 機(jī)這是一種近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的超小型化的p c 機(jī)，外形尺寸為 9 5 m m 9 0 r a m ，功耗小，無(wú)需機(jī)箱和底板就可以將有關(guān)的模塊直接疊裝組合成各種系 統(tǒng)。目前嵌入式p c 正處在迅速發(fā)展之中，產(chǎn)品種類(lèi)很多，規(guī)格型號(hào)不統(tǒng)一。有代表 性的產(chǎn)品是p c 1 0 4 。 3 1 2 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng) 本文中所討論的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)( 簡(jiǎn)稱(chēng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)) ，是以監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)為 主體，加上檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、與被監(jiān)測(cè)控制的對(duì)象( 生產(chǎn)過(guò)程) 共同構(gòu)成的整體， 圖3 2 示出了一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)直接參與生 產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)( m o n i t o r ) 、監(jiān)督( s u p e r v i s e ) 和控制( c o n t r 0 1 ) ，或者說(shuō)應(yīng)具有下述三 方面的功能： 1 ) 采集與處理功能主要是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、采樣和必要的預(yù)處 理，并以一定的形式輸出( 如c r t 屏幕顯示和打印制表) ，為生產(chǎn)人員提供詳實(shí)的數(shù) 據(jù)，以便于他們分析、了解生產(chǎn)情況，監(jiān)