[发明专利]群组化焊接设备动态监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种工业自动化检测技术领域的装置，具体是一种群组化焊接设备动态监测系统。

背景技术

焊接设备在船舶、汽车等制造企业中呈批量化使用，通常达到数百台或数千台的规模。焊接设备数目众多，生产区域分散、面积大，焊接设备的管理难度相当高，加之部分操作人员的不良习惯等，易造成部分焊机无生产任务却长时间处于开机状态，能源浪费严重。此外，企业生产管理层和技术管理层对当前设备状态难以实时掌控，在设备调度和分配上造成管理困难。焊接生产管理中，对焊机往往以批次为单位进行报废和更换。但是同批次焊接设备的使用情况并不同，部分焊接设备报废时的实际使用时间远低于报废标准，造成一定程度的设备浪费，增加了生产成本。焊接过程电弧线能量对于接头质量存在重要影响，特别是针对某些关键环节，因此有必要实时监测焊接电流，当实际焊接电流超出预设范围时给予报警提示。焊接过程电流、电压信息数据库也为工程技术人员后续分析研究提供了可供追溯的数据。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1921427A，公开号2007-2-28，记载了一种“焊接过程质量监控的无线数据采集和处理系统”，该技术由ZIGBEE通讯网络、被测参数检测仪表和计算机组成，它具体包括：网络协调器节点、路由器节点、终端功能节点、天线、被测参数检测仪表和计算机。但该技术针对压力容器焊接过程，用于罐体焊接时测量焊接电流、电压、温度和压力等信号，涉及的焊接设备数目较少，通常网络中的通信节点不超过50个，对于焊接数目众多造成的通信问题并未给出解决方法。

进一步检索发现，天津707研究所在《电焊机》第36期第1卷发表论文“基于CAN总线技术的焊机联网系统设计”，采用CAN总线进行网络互联，实现现场数据的采集和存储，其系统联网规模最大为256台，其成果已在重庆长安等企业应用，但这种基于有线网络的通信方式在船舶制造企业具有一定的局限性，无法满足设备分布区域广、移动频繁的特点，而且布线成本也颇高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于无线网络的群组化焊接设备动态监测系统，被检设备数目最高可达到1024台，并且被检设备可在网络范围内移动，从而实现群组化焊接设备和生产过程的远程监测和管理。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：焊接机构、嵌入式信号采集模块、网络中心节点和现场服务器，其中：嵌入式信号采集模块固定设置于焊接机构内并与焊接机构相连接以采集焊接过程的电流、电压信号，嵌入式信号采集模块与网络中心节点相连接并通过Zigbee网络输出焊接状态，网络中心节点通过232串口将焊接状态输出到现场服务器，现场服务器采用以太网与企业管理层电脑网络相连，以便企业管理人员登陆现场服务器进行设备监测。

所述的网络中心节点共4个且分别工作在不同的通信信道，以保证系统可在各信道接收信号；

所述的嵌入式信号采集模块包括：隔离滤波电路、Zigbee芯片、单片机、传感器和电源部分，其中：隔离滤波电路的输入端分别与传感器和电源部分相连接以接收焊接过程的电流电压模拟信息并经滤波后输出至单片机的A/D端口，Zigbee芯片的输入端和输出端分别与电源部分和单片机相连接并输出设备编号、焊接电流、电压的数字化信息以及校验码和过程稳定性状态位，电源部分的输入端与焊机变压器和印刷电路板的电源相连接并分别输出直流电至单片机、传感器、隔离滤波电路以及Zigbee芯片。

所述的现场服务器中设有数据库，该数据库采用SQL的树形数据结构，服务器在连接进入企业内部局域网后，所有处于局域网的计算机设备，在获得足够的访问权限后，通过所编写的应用程序完成文件读取和局域网访问功能，可实现对数据库的链接和操作，实现查询焊接设备历史工作信息的功能。

与现有技术相比，本发明可实现群组化焊接设备电信号的无线传送，网络中焊接设备的数量可达到1024台，现有技术在无线模式下的设备数目通常不超过50个，而现有有线模式的焊接设备数目可达到256台，但布线成本非常高，且在船舶、电站、锅炉行业中，由于车间范围大，设备分布情况复杂，有线模式难以实施。

现有无线模式的技术只能实现单节点以固定频率(＜1Hz)发送信息，中心节点无法获取指定设备的详细数据。本发明可实现群组方式和单机方式的切换，群组方式下，网络中的每台设备都以1Hz的频率向中心节点发送数据，满足群组化监控的要求；单机方式下，网络中的指定设备以100Hz的频率向中心节点发送数据，现场服务器可获得该设备焊接过程的电信号完整波形，为设备状态分析、生产过程优化提供详细数据。