轧钢机试验台的分布式监测诊断系统研究
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摘要
大型设备正常运行的重要性已逐渐被人们所认识。基于计算机网络的分布式监测与故障诊断系统具有良好的开放型，实现资源共享，使来自不同的诊断资源能互相协作，共同解决诊断问题，避免重复开发，是当前和今后一段时间内的发展主流。
作者针对轧机传动试验台开发出一套远程监测和故障诊断系统。该系统是一种改进的C／S模式远程监控系统，引入嵌入式系统的剪裁理念，对前端机进行软硬件的瘦化，以嵌入式计算机代替前端工控机，并根据实际应用需要可分布多台前端机，从而在空间上实现分布式监测诊断。本分布式远端监测诊断系统包括以下几个主要组成部分：远端机(信号采集系统)、服务器端、数据库服务器、以及Web服务器。
利用网络接口设备，实现远端机与服务器的连网和数据传输。对远端机发到缓存区的原始数据进行自动分类整理，并存入相应的数据库。数据库由常规数据库和故障信息数据库组成，这两个数据库又分别分为特征值数据库和文本数据库。
对监测信号进行时域、频域特征信息的提取后，通过波形分析、功率谱分析、相关分析、倒频谱分析、包络谱分析等方法，对设备进行故障诊断。并结合一个故障诊断实例分析并判定故障的原因、类型及严重程度。
本分布式监测诊断系统具有可移植性和可扩充性、安全可靠性强、抗干扰能力强、软件功能丰富、操作方便、通过图形和用户界面提示操作，硬件配置结构合理。对于开发新一代远程监测诊断系统具有借鉴作用。
At present fault diagnosis has been paid attention to acquaint especially for great facility. The distributed monitoring fault diagnosis system based on internet is open, knowledge sharing, resources from different developer cooperate to solve the diagnosis problem and avoid exploiting again. So, it presents developing mainstream currently and a period of time for the future.
Aim at test-bed of rolling mill, The author have developed a suit of the remote monitoring & fault diagnosis system. This system is a improved C/S mode Remote Monitoring & Controling System, introduced in simplifing truth of the embed system, reducing soft & hardware of the front-computer. The embed computer replaces the front industrial computer, and may distribute many front-computers to fit our needs, so realizing the distributed monitoring & diagnosis on interspace. This distributed monitoring fault diagnosis system is included mainly the following parts: the Far Computer(signal collected system), the Server the Data Servers and the Web Server.
Using the network interface facility, The Far Computer connects with the Server, and transmitting data. The originality data delivered by the Far Computer will sort and neaten automatically, and autosave in the corresponding database. The database is including the routine database and the fault info database. These two databases are including the eigenvalue database and the text database respectively.
After carrying through the feature infomation extraction in the time-domain , frequency-domain, via the wave analysis, the spectrum analysis, the correlation analysis, the Cepstrum analysis, the envelope strectrum etc, We go along fault diagnosis of equipment. Moreover, predicating the fault' s causation, style and serious degree combined with a fault diagnosis instance.
This distriduted monitoring & fault diagnosis system is provided with replant ability, well expansion, better security, strong anti-disturbance. The soft is affluent in the function. Operation is convenient. Its graphs and user interface can guide the operator to complete the operation. The hardware have reasonable configuration. So the system can be used for reference to exploitation secondly.
作者针对轧机传动试验台开发出一套远程监测和故障诊断系统。该系统是一种改进的C／S模式远程监控系统，引入嵌入式系统的剪裁理念，对前端机进行软硬件的瘦化，以嵌入式计算机代替前端工控机，并根据实际应用需要可分布多台前端机，从而在空间上实现分布式监测诊断。本分布式远端监测诊断系统包括以下几个主要组成部分：远端机(信号采集系统)、服务器端、数据库服务器、以及Web服务器。
利用网络接口设备，实现远端机与服务器的连网和数据传输。对远端机发到缓存区的原始数据进行自动分类整理，并存入相应的数据库。数据库由常规数据库和故障信息数据库组成，这两个数据库又分别分为特征值数据库和文本数据库。
对监测信号进行时域、频域特征信息的提取后，通过波形分析、功率谱分析、相关分析、倒频谱分析、包络谱分析等方法，对设备进行故障诊断。并结合一个故障诊断实例分析并判定故障的原因、类型及严重程度。
本分布式监测诊断系统具有可移植性和可扩充性、安全可靠性强、抗干扰能力强、软件功能丰富、操作方便、通过图形和用户界面提示操作，硬件配置结构合理。对于开发新一代远程监测诊断系统具有借鉴作用。
At present fault diagnosis has been paid attention to acquaint especially for great facility. The distributed monitoring fault diagnosis system based on internet is open, knowledge sharing, resources from different developer cooperate to solve the diagnosis problem and avoid exploiting again. So, it presents developing mainstream currently and a period of time for the future.
Aim at test-bed of rolling mill, The author have developed a suit of the remote monitoring & fault diagnosis system. This system is a improved C/S mode Remote Monitoring & Controling System, introduced in simplifing truth of the embed system, reducing soft & hardware of the front-computer. The embed computer replaces the front industrial computer, and may distribute many front-computers to fit our needs, so realizing the distributed monitoring & diagnosis on interspace. This distributed monitoring fault diagnosis system is included mainly the following parts: the Far Computer(signal collected system), the Server the Data Servers and the Web Server.
Using the network interface facility, The Far Computer connects with the Server, and transmitting data. The originality data delivered by the Far Computer will sort and neaten automatically, and autosave in the corresponding database. The database is including the routine database and the fault info database. These two databases are including the eigenvalue database and the text database respectively.
After carrying through the feature infomation extraction in the time-domain , frequency-domain, via the wave analysis, the spectrum analysis, the correlation analysis, the Cepstrum analysis, the envelope strectrum etc, We go along fault diagnosis of equipment. Moreover, predicating the fault' s causation, style and serious degree combined with a fault diagnosis instance.
This distriduted monitoring & fault diagnosis system is provided with replant ability, well expansion, better security, strong anti-disturbance. The soft is affluent in the function. Operation is convenient. Its graphs and user interface can guide the operator to complete the operation. The hardware have reasonable configuration. So the system can be used for reference to exploitation secondly.
引文
1．张晓彤 徐金梧．基于Internet的设备远程诊断系统实现技术研究．冶金设备 2001．2
2．马红华．Visual C++6.0／网络编程实作教程．北京：希望电子出版社，2001．6
3．张载鸿．局部网操作系统DOS高级技术分析．国防工业出版社1988．12
4．李友荣．随机振动．北京：冶金工业出版社，1994
5．吕勇．机械传动系统在线监测与故障诊断的研究．武汉科技大学硕士学位论文，2000
6．金阳．轧机实验台在线监测与故障诊断系统软件开发．武汉科技大学硕士学位论文，2001
7．刘卫林．高线轧机远程在线监测与故障诊断系统．武汉科技大学学位论文，2002
8．杨叔子，吴雅．机械故障诊断的时序分析．西安：西安交通大学出版社，1989
9．廖双尤，王凌峰．基于Internet的旋转机械实时在线监测网．计算机应用．第20卷第5期．
10．杨晓强．机械设备状态监测系统传动、测试与诊断。1993，(3)
11．欧进萍，王光远．结构随机振动．北京：高等教育出版社，1998
12．陈克兴．设备状态监测与故障诊断技术．北京：科技技术文献出版社，1991
13．张正松等．旋转机械振动监测及故障诊断．北京：机械工业出版社，1995
14．李富才．訾艳阳，何正嘉．基于网络的分布式在线监测诊断系统，机械科学与技术，2001，9
15. S. C. Hui, A. C. M. Fong and G. Jha. A web-based intelligent fault diagnosis system for customer servive support. Engineering Applications of Artificial Intelligence, Volume 14, Issue 4, August 2001, Pages 537～548
16. Bin Jiang and Jian Liang Wang. Actuator fault diagnosis for a class of bilinear systems with uncertainty, Journal of the Franklin Institue, Volume 339, Issue 3, May 2002, Pages 361～374
17．闫晓强．袁晓江，程伟，王传斌．轧机工况在线监测系统功能构成，冶金设备，2001，8
18．师汉民等．机械振动系统—分析·测试·建模·对策(上册) 武汉：华中理工大学出版社， 1992
19．师汉氏等，机械振动系统—分析·测试·建模·对策(下册)．武汉：华中理工大学出版社，1992
20．雷继尧，何世德．机械故障诊断基础知识．西安：西安交通大学出版社，1989
21. Zhou zufu, Huang Zhixiong. The Study of a Toughened Bismaleimide. Adhesion Science and Technology, The Adesion Society of Japan, 1995: 411～421
22. Mark D. Pardve Use of Cooperating Expert System for Realtime Fault Detection and Correction in a Manufacturing Cell. Computer Electronics Engineering, 1993, 19(3)
23. Jing Lin. Feature extraction of machine sound using wavelet and its applicaion in fault diagnosis. NDT & E International, Volume 34, Issue 1, January 2001, Pages 25～30
24．张晓彤，徐金梧，杨德斌．大型连轧机传动齿轮在线故障诊断方法研究．钢铁，2001，3
25．余金山，周敏龙等．SQL Server 2000 Programming Guide编程指南．北京：北京希望电子出版社，2001
26．黎洪生，陶运锋，朱兆勋，苏勇．远程在线监测与故障诊断系统的设计和实现．武汉理工大学学报，2001，7
27．徐章遂、房立清等著．故障信息诊断原理及应用．北京：国防工业出版社，2000年7月
28．时彧，韩庆大．800轧机计算机综合在线监测系统的应用．测控技术，2000年19卷第9期
29．熊良才，何岭松，史铁林，杨叔子．基于Internet的轧机状态监测与故障诊断系统的研制．冶金自动化，2000年第5期
30．徐小力、殷健．旋转机械趋势预测方法的研究．北京机械工业学院学报，1999年第1期
31．时彧．轧机操作的监控方法．冶金设备，1999年8月第4期
32．汤宝平，郑朝云，李碧蓉，文代刚．输油泵机组状态监测分析诊断系统的设计．重庆交通学院学报．1999，9
33．张琳娜，刘武发．传感检测技术及应用．北京：中国计量出版社，1999
34. Fitchec. Proactive Maintenance for Mechianical System. Elesvier Sience Publishers, 1992
35. T. Sorsa, H. H. Koivo. Neural Networks in Process Fault Diagnosis. IEEE Trans on SMC, 1991, 22(7): 19～22
36．虞和济，韩庆大，李沈等编著．设备故障诊断工程．北京：冶金工业出版社，2001
37．寇惠，原培新．故障诊断中的振动信号处理．北京：冶金工业出版社，1989
38．张定会，邵惠鹤．实时故障诊断专家系统的运行机制．自动化仪表，2000 Vol．21
39．徐小力，梁福平．旋转机械状态监测及预测技术的发展与研究．北京机械工业学院学报，1999年第1期
40．韩话京，张锦萍，赵淳生，史铁林．智能诊断中的状态监测与趋势分析．数据采集与处理，1999年第14卷第1期
41. NI. Internet Developers Toolkit for G Reference Manual[Z]. National Instruments, 1998
42. NI. Getting Results with Component Works[Z]. National Instruments, 1998
43．陆建湖等．机械设备振动监测与故障诊断的发展与展望．仪器仪表分析与监测，1999年第1期
44．徐晖、冯永兵、肖传娥、黄思宁．基于SQL的数据存储和查询．山西电子技术，2001年第3卷
45．谭浩强．C程序设计(第二版)．北京：清华大学出版社，2000
46．中华人民共和国国家标准．旋转电机振动测定方法及限值振动测定方法GB 10068．1—88
47．李文忠．状态检修与在线监测．甘肃电力技术
48．刘东辉，裴秋平．旋转机械的在线监测与故障诊断．冶金动力，2000年第5期
49．徐敏等主编．设备故障诊断手册—机械设备状态监测和故障诊断．西安交通大学出版社，1998
50. The Virtual Reality Modeling Language International Standard. ISO/IEC14772-1.
51. Togueni A K A, Sraye E, Gentina J C.A Franmework to Design a Distributed Diagnosis in FMS. IEEE Trans. Reliability, 1996,11
52．熊良才，何岭松，史铁林，杨叔子．基于WEB的轧机状态监测与故障诊断系统研究．钢铁．2000年9月第35卷第9期
53．蔡皖东．计算机网络技术[M]．西安电子科技大学出版社．1998
54．李东晓，分布式监测诊断系统-理论技术和实践：[博士学位论文]．武汉：华中理工大学，1997
55．钱雪忠．SQL在数据库应用系统中的运用．电子器件，2000年9月第23卷第3期
56．ALAN V. OPPENHEIM，ALAN S．WILLSKY，S．Hamid Nawab，刘树棠译．信号与系统．西安：西安交通大学出版社，1998
57．Mike Gunderloy Joseph L．Jorden编著 SQL Server2000从入门到精通 电子工业出版社 2001．3
58. B.W. Lampson ed. Distributed systems architecture and implementation, Springer, 1981
59. Fitchec. Proactive Maintenance for Mechanical System, Elesvier Science Publishsers, 1992
60. The Virtual Reality Modeling Language International Standard. ISO/IEC 14772-1:1997(1)
2．马红华．Visual C++6.0／网络编程实作教程．北京：希望电子出版社，2001．6
3．张载鸿．局部网操作系统DOS高级技术分析．国防工业出版社1988．12
4．李友荣．随机振动．北京：冶金工业出版社，1994
5．吕勇．机械传动系统在线监测与故障诊断的研究．武汉科技大学硕士学位论文，2000
6．金阳．轧机实验台在线监测与故障诊断系统软件开发．武汉科技大学硕士学位论文，2001
7．刘卫林．高线轧机远程在线监测与故障诊断系统．武汉科技大学学位论文，2002
8．杨叔子，吴雅．机械故障诊断的时序分析．西安：西安交通大学出版社，1989
9．廖双尤，王凌峰．基于Internet的旋转机械实时在线监测网．计算机应用．第20卷第5期．
10．杨晓强．机械设备状态监测系统传动、测试与诊断。1993，(3)
11．欧进萍，王光远．结构随机振动．北京：高等教育出版社，1998
12．陈克兴．设备状态监测与故障诊断技术．北京：科技技术文献出版社，1991
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14．李富才．訾艳阳，何正嘉．基于网络的分布式在线监测诊断系统，机械科学与技术，2001，9
15. S. C. Hui, A. C. M. Fong and G. Jha. A web-based intelligent fault diagnosis system for customer servive support. Engineering Applications of Artificial Intelligence, Volume 14, Issue 4, August 2001, Pages 537～548
16. Bin Jiang and Jian Liang Wang. Actuator fault diagnosis for a class of bilinear systems with uncertainty, Journal of the Franklin Institue, Volume 339, Issue 3, May 2002, Pages 361～374
17．闫晓强．袁晓江，程伟，王传斌．轧机工况在线监测系统功能构成，冶金设备，2001，8
18．师汉民等．机械振动系统—分析·测试·建模·对策(上册) 武汉：华中理工大学出版社， 1992
19．师汉氏等，机械振动系统—分析·测试·建模·对策(下册)．武汉：华中理工大学出版社，1992
20．雷继尧，何世德．机械故障诊断基础知识．西安：西安交通大学出版社，1989
21. Zhou zufu, Huang Zhixiong. The Study of a Toughened Bismaleimide. Adhesion Science and Technology, The Adesion Society of Japan, 1995: 411～421
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32．汤宝平，郑朝云，李碧蓉，文代刚．输油泵机组状态监测分析诊断系统的设计．重庆交通学院学报．1999，9
33．张琳娜，刘武发．传感检测技术及应用．北京：中国计量出版社，1999
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36．虞和济，韩庆大，李沈等编著．设备故障诊断工程．北京：冶金工业出版社，2001
37．寇惠，原培新．故障诊断中的振动信号处理．北京：冶金工业出版社，1989
38．张定会，邵惠鹤．实时故障诊断专家系统的运行机制．自动化仪表，2000 Vol．21
39．徐小力，梁福平．旋转机械状态监测及预测技术的发展与研究．北京机械工业学院学报，1999年第1期
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43．陆建湖等．机械设备振动监测与故障诊断的发展与展望．仪器仪表分析与监测，1999年第1期
44．徐晖、冯永兵、肖传娥、黄思宁．基于SQL的数据存储和查询．山西电子技术，2001年第3卷
45．谭浩强．C程序设计(第二版)．北京：清华大学出版社，2000
46．中华人民共和国国家标准．旋转电机振动测定方法及限值振动测定方法GB 10068．1—88
47．李文忠．状态检修与在线监测．甘肃电力技术
48．刘东辉，裴秋平．旋转机械的在线监测与故障诊断．冶金动力，2000年第5期
49．徐敏等主编．设备故障诊断手册—机械设备状态监测和故障诊断．西安交通大学出版社，1998
50. The Virtual Reality Modeling Language International Standard. ISO/IEC14772-1.
51. Togueni A K A, Sraye E, Gentina J C.A Franmework to Design a Distributed Diagnosis in FMS. IEEE Trans. Reliability, 1996,11
52．熊良才，何岭松，史铁林，杨叔子．基于WEB的轧机状态监测与故障诊断系统研究．钢铁．2000年9月第35卷第9期
53．蔡皖东．计算机网络技术[M]．西安电子科技大学出版社．1998
54．李东晓，分布式监测诊断系统-理论技术和实践：[博士学位论文]．武汉：华中理工大学，1997
55．钱雪忠．SQL在数据库应用系统中的运用．电子器件，2000年9月第23卷第3期
56．ALAN V. OPPENHEIM，ALAN S．WILLSKY，S．Hamid Nawab，刘树棠译．信号与系统．西安：西安交通大学出版社，1998
57．Mike Gunderloy Joseph L．Jorden编著 SQL Server2000从入门到精通 电子工业出版社 2001．3
58. B.W. Lampson ed. Distributed systems architecture and implementation, Springer, 1981
59. Fitchec. Proactive Maintenance for Mechanical System, Elesvier Science Publishsers, 1992
60. The Virtual Reality Modeling Language International Standard. ISO/IEC 14772-1:1997(1)