網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中的應(yīng)用

王永祥

摘 要:融合當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),針對(duì)廠礦企業(yè)的實(shí)際需要,對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。研制開發(fā)了一套網(wǎng)絡(luò)化的旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng),并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)考核。考核結(jié)果表明,該網(wǎng)絡(luò)化的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)廠礦企業(yè)內(nèi)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的遠(yuǎn)程監(jiān)測、遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程管理,充分利用專家資源,提高故障診斷率,縮短故障發(fā)生到正確決斷之間的反應(yīng)時(shí)間,為廠礦企業(yè)的安全生產(chǎn)提供有力的幫助。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò);旋轉(zhuǎn)機(jī)械;遠(yuǎn)程監(jiān)測;遠(yuǎn)程診斷;遠(yuǎn)程管理

中圖分類號(hào):TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2009)21-127-04

Application of Network Technology in Rotating Machinery Condition

Monitoring and Failure Diagnosis

WANG Yongxiang

(Technology Development Cntre of Shaanxi National Defense Science and Technology Industry,Xi′an,710061,China)

Abstract:According to the practical requirement of factories,the networking of rotating machinery condition monitoring and fault diagnosis are studied in this paper.A set of rotating machinery condition monitoring and failure diagnosis network system are developed and tested.The test experiment results show that this system can be used in the tele-monitoring,tele-diagnosis and tele-management of rotating machinery in the factories.It can make full use of expert resources and increase the rate of fault diagnosis,and shorten the response time between failure beginning and right operation,and providing a powerful help for the safety production of factories and mines.

Keywords:network;rotating machinery;tele-monitoring;tele-diagnosis;tele-management

0 引 言

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展日新月異,在我國的應(yīng)用也越來越普及,但我國的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用大多集中在經(jīng)濟(jì)、教育、娛樂、咨詢和服務(wù)等領(lǐng)域,在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用幾乎是空白,而實(shí)際上,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中大有用武之地[1,2]。

一方面,隨著社會(huì)的發(fā)展,機(jī)械加工、機(jī)械制造以及產(chǎn)品開發(fā)的能力大大提高,現(xiàn)在的廠礦企業(yè)規(guī)模越來越大,不僅僅表現(xiàn)在生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備體積上,還表現(xiàn)在廠礦企業(yè)的空間跨度增大,即企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備可能分布很廣,甚至是跨地區(qū)的大型集團(tuán)化生產(chǎn),尤其是在石油、礦山開采等行業(yè),生產(chǎn)設(shè)備分布分散,不宜管理。生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷無法實(shí)時(shí)進(jìn)行,是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的一大隱患。

另一方面,在實(shí)際生產(chǎn)中,旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障多種多樣、原因復(fù)雜、不易判斷,這就給技術(shù)人員提出了更高的要求。相比之下,故障診斷專家有豐富的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí),能及時(shí)診斷出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障原因并給出解決方案。在信息化的今天,隨著網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),生產(chǎn)設(shè)備分散化和生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)測實(shí)時(shí)性、故障診斷的及時(shí)性和故障診斷專家的地域性這兩方面的矛盾都有望得到很好的解決[3-6]。

本方案就是為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的網(wǎng)絡(luò)化而設(shè)計(jì)的。并且在設(shè)計(jì)中充分考慮了廠礦企業(yè)的實(shí)際情況,并針對(duì)現(xiàn)有的CAMD-6100系統(tǒng)功能[7],力求準(zhǔn)確、迅速和穩(wěn)定地完成異地故障診斷。

1 總體設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí),需要考慮的主要因素有:安全問題、資源占用情況、穩(wěn)定性和可移植性。 所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中所示的“企業(yè)網(wǎng)”是企業(yè)內(nèi)部已有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。圖中的現(xiàn)場監(jiān)測控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī),專門用來控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。從圖1中可以看出,該方案分為兩大模塊:現(xiàn)場監(jiān)測模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)測模塊。

由圖1可見,現(xiàn)場監(jiān)測部分采用客戶機(jī)/服務(wù)器(Client/Server)模式,即將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建立在旋轉(zhuǎn)機(jī)械測量數(shù)據(jù)的分布處理和集中管理相結(jié)合的方式上。之所以采用這種模式,是因?yàn)檫@種模式:

(1) 安全性好

網(wǎng)絡(luò)安全是網(wǎng)絡(luò)上每臺(tái)計(jì)算機(jī)都要面臨的重要問題,對(duì)現(xiàn)場控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)來說,安全性更是至關(guān)重要。

廠礦企業(yè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備監(jiān)測所遇到的安全性問題主要有:旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測控制權(quán)既不能不下放權(quán)限給用戶,又不能任意下放權(quán)限;現(xiàn)場監(jiān)測的采集控制參數(shù)不能任意設(shè)置,而要在設(shè)備專家、故障診斷專家(譬如設(shè)備總師)的指導(dǎo)下根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置;設(shè)備數(shù)據(jù)的使用權(quán)限問題;歷史數(shù)據(jù)的備份問題;黑客的惡意攻擊防范問題。

客戶機(jī)/服務(wù)器是解決這些問題的較好選擇。因?yàn)榭蛻魴C(jī)/服務(wù)器模式的原理就是將任務(wù)、功能分散,從而減輕服務(wù)器的負(fù)擔(dān)?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器模式將大量的數(shù)據(jù)處理工作和部分的管理功能下放到客戶機(jī),而讓服務(wù)器專注于客戶機(jī)管理、網(wǎng)絡(luò)管理和任務(wù)分配等管理工作,因而可以提高網(wǎng)絡(luò)的管理效率。在客戶機(jī)/服務(wù)器模式中,客戶機(jī)只服務(wù)器的管理而與企業(yè)網(wǎng)隔離,也就是受到服務(wù)器的保護(hù),即企業(yè)網(wǎng)內(nèi)的用戶很難直接進(jìn)入客戶機(jī)或控制客戶機(jī),從而控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械的現(xiàn)場監(jiān)測。企業(yè)網(wǎng)內(nèi)的用戶只能通過向服務(wù)器提出服務(wù)申請(qǐng),然后由服務(wù)器根據(jù)用戶的身份判斷服務(wù)申請(qǐng)的合法性,如果非法則拒絕,如果合法則執(zhí)行相應(yīng)的操作,或控制客戶機(jī)(現(xiàn)場監(jiān)測控制機(jī)),或?qū)Ψ?wù)器本身執(zhí)行相應(yīng)的管理操作。

客戶機(jī)在采集有用數(shù)據(jù)后,可及時(shí)在本地計(jì)算機(jī)上存盤,同時(shí)上傳給服務(wù)器,服務(wù)器再在服務(wù)器硬盤中存盤,從而保證了自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份,提高了防止數(shù)據(jù)丟失的能力。服務(wù)器由于軟、硬件均要高于服務(wù)器,因而便于實(shí)施防黑客入侵的各種措施。

(2) 充分利用資源

現(xiàn)在的廠礦企業(yè)大部分已建成企業(yè)內(nèi)部網(wǎng),因此應(yīng)盡量利用已有的網(wǎng)絡(luò)資源,減少重復(fù)性投資。另一方面,因?yàn)楫a(chǎn)品的不同、地域的差異、工況的相異等等原因,廠礦企業(yè)的布局差異很大,企業(yè)網(wǎng)也千差萬別。因此,在方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量做到通用性強(qiáng),易于接入已有的企業(yè)網(wǎng),盡量減小對(duì)整個(gè)企業(yè)網(wǎng)的影響。采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式,對(duì)不同的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,只需改動(dòng)服務(wù)器的相關(guān)軟件部分而不必改動(dòng)每臺(tái)現(xiàn)場監(jiān)測器的軟件或是改變已有的企業(yè)網(wǎng),因而便于移植,能夠充分利用資源。

2 現(xiàn)場監(jiān)測模塊設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)場監(jiān)測模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示,圖中虛線框內(nèi)是已建成的企業(yè)網(wǎng)。