一種工具機監控系統的製作方法

2023-07-04 03:59:01

一種工具機監控系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種工具機監控系統，包括監控裝置、網絡協調器模塊、紫蜂終端節點模塊和前端設備；監控裝置包括遠程監控設備、近程監控設備和手機監控終端，所述遠程監控設備通過移動通信網絡與網絡協調器模塊連接，近程監控設備通過RS232總線與網絡協調器模塊連接，手機監控終端通過GSM網絡與網絡協調器模塊連接；紫蜂終端節點模塊包括至少一個紫蜂終端節點，所述紫蜂終端節點與所述網絡協調器模塊通過自組網絡連接通信，並且所述紫蜂終端節點通過RS232總線與前端設備連接。本監控系統將前端設備的狀態數據反饋到監控裝置，以及將監控裝置的控制信息下發給前端設備。本監控系統組網靈活，監控模式清晰明了、保證工具機穩定高效運行。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及到工業工具機加工領域，特別是一種基於新型層級組網通信的工具機 監控系統。 一種工具機監控系統

【背景技術】
[0002] 隨著人們生產活動的現實需求，不僅需要實時地去採集物理信息，同時需要根據 採集數據的情況，按人們意願去控制物理環境。現代大型工具機加工等工業控制技術日益成 熟，給加工製造業帶來了勃勃生機，不僅節省人力物力，還大大縮短生產周期，創造出各種 人們所需商品，提高了人們的物質生活水平和幸福感。但是，現代加工工具機仍然面臨著各種 考驗，如外界環境、電壓波動、電流衝擊等影響，不能保證工具機持續穩定高效運行；而且目前 的大型加工廠房產線範圍大，工具機數量多，但而生產管理者需要及時了解大量工具機的工作 環境和狀況，因此嚴重影響了生產管理人員的監控難度。為了最大程度地保證工具機持續穩 定高效運行，同時提高生產效率，縮短生產周期，監控整個廠房內的工具機狀態需要一個大型 而完善的監控系統。
[0003] 目前現有的基於無線網絡的監控系統，網絡拓撲結構擴展性差，抗幹擾能力有限， 又由於大型加工廠房內產線範圍大，因此日漸不能滿足大型加工廠房工具機的環境參數和工 作狀態數據監控。
[0004] CAN總線技術傳輸速度高、抗幹擾能力強、具有自我診斷能力，常用於汽車、工業控 制領域。紫蜂是一種新型的短距離無線通信技術，其特點是低功耗，低成本，組網靈活。GPRS 是在移動通信網絡的基礎上發展出來的遠程數據傳輸技術，該技術豐富了網絡數據傳輸業 務，便於移動用戶和各種終端設備接入Internet網絡或其他分組數據網絡，進行各種網絡 數據交互。因此無線傳感器網絡、移動通信技術以及自動化控制技術緊密相融而形成的遠 程監控系統，可以實現人們對物理信息的實時採集與實時控制。 實用新型內容
[0005] 為了解決目前監控系統因網絡拓撲結構擴展性差，抗幹擾能力有限而無法滿足現 在大型加工廠房內產線範圍大、工具機數量多等技術難題，本實用新型提供一種工具機監控系 統，其是結合CAN總線、紫蜂短距離組網通信和GPRS網絡技術的各自優點開發的一套基於 新型層級組網通信的監控系統，用於實時掌握和控制工具機當前工作狀態，最大限度的保證 工具機穩定運行，減少不必要的損失。
[0006] 本實用新型採用如下技術方案：
[0007] -種工具機監控系統，包括監控裝置、網絡協調器模塊、紫蜂終端節點模塊以及前端 設備；所述監控裝置包括遠程監控設備、近程監控設備和手機監控終端，所述遠程監控設備 通過移動通信網絡與網絡協調器模塊連接，所述近程監控設備通過RS232總線與所述網絡 協調器模塊連接，所述手機監控終端通過GSM網絡與所述網絡協調器模塊連接；所述紫蜂 終端節點模塊包括至少一個紫蜂終端節點，所述紫蜂終端節點與網絡協調器模塊通過自組 網連接通信，並且所述紫蜂終端節點通過RS232總線與所述前端設備連接；
[0008] 進一步地，所述紫蜂終端節點是全功能設備終端節點，並與所述網絡協調器模塊 連接的自組網絡是網狀網；
[0009] 進一步地，所述遠程監控設備通過GPRS/Internet網絡交互與網絡協調器模塊連 接通信；
[0010] 進一步地，所述前端設備包括控制器、傳感器模塊和執行裝置，所述控制器通過總 線分別與所述傳感器模塊和執行裝置連接；執行裝置包括報警單元、驅動器狀態模塊、電壓 波動模塊、電流波動模塊和員工登錄模塊；
[0011] 進一步地，所述控制器設有CAN總線接口，控制器與傳感器模塊和執行裝置之間 的總線連接採用CAN總線；
[0012] 進一步地，所述監控裝置與所述控制器均設有其共同制定通信數據傳送格式的軟 件編碼與解碼器；
[0013] 進一步地，所述傳感器模塊包括溫度傳感器和溼度傳感器；
[0014] 進一步地，所述網絡協調器模塊包括紫蜂協調器和GPRS模塊；
[0015] 進一步地，所述紫蜂終端節點設有RS232總線接口。
[0016] 本實用新型的有益效果為：本實用新型是基於新型層級組網通信的大型加工工具機 監控系統，在通信結構層次上前端採用了穩定可靠的CAN總線通信技術，採集數據信息和 控制相關執行設備，相當於一臺工具機的控制器與各底層模塊之間的通信方式；廠房內部各 工具機之間的數據傳輸採用紫蜂組網通信的方式，紫蜂終端節點均能夠實現路由轉發，將機 床數據傳送到網絡協調器模塊，這樣廠房內部本地計算機監控系統可通過RS232總線實時 監控機器狀態；通過GPRS遠距離傳輸技術連接到遠程Internet服務中心，實現數據的雙向 傳輸，完成工具機狀態的遠程監控；管理人員還可通過手機終端軟體監控機器狀態。本系統 組成設備簡單，開發周期短，抗幹擾能力強、系統功耗低，成本低，且組網靈活，多種監控模 式清晰明了，實時性好，可靠性高，各種監控模式可同時監控當前工具機的工作環境和狀態參 數，可以及早發現工具機問題並及時做出響應，最大程度地保證工具機持續穩定高效運行，同時 縮短生產周期，提高生產效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型一種工具機監控系統的結構框圖。
[0018] 1一監控裝置，11 一遠程監控設備，12-近程監控設備，13-手機監控終端，2-網 絡協調器模塊，21-紫蜂協調器，22 - GPRS模塊，3-紫蜂終端節點模塊，31-紫蜂終端節 點，4一前端設備，41控制器，42-傳感器模塊，421 -溫度傳感器，422-溼度傳感器，43-報 警單元，44一驅動器狀態模塊，45電壓波動模塊，46-電流波動模塊，47-員工登錄模塊。

【具體實施方式】
[0019] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0020] 下面結合附圖1進一步說明本實用新型的技術解決方案。為了便於下文描述，首 先給出以下名詞解釋：
[0021] CAN(Controller Area Network)控制器區域網；
[0022] GPRS (General Packet Radio Service)通用分組無線服務，全球移動通信系統用 戶所用的一種數據業務；
[0023] GSM (Global System for Mobile Communications)全球移動通信系統；
[0024] TCP/IP協議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)傳輸控制協 議/網際網路互聯協議；
[0025] RS232 -種個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業協會（Electronic Industries Association, EIA)所制定的異步傳輸標準接口。
[0026] 本實用新型運用計算機軟體技術，單片機技術和無線通信技術，將工具機狀態監控 與CAN總線技術、紫蜂短距離組網技術和GPRS遠距離通信技術相融合，運用各種傳感器、控 制器以及支持標準AT指令的紫蜂和GPRS技術，實現數據的遠程傳輸，通過近程計算機監控 系統和遠程計算機監控管理系統以及手機終端完成大型加工工具機狀態的實時監控。
[0027] 參考附圖1，本實用新型提供的工具機監控系統，採用CAN總線通信技術，採集大型 加工工具機的環境參數和工作狀態數據信息傳輸到工具機控制器41，控制器41通過總線方式 傳輸給紫蜂終端節點31 ;每個紫蜂終端節點31分別與一臺工具機的控制器41對應，多個紫 蜂終端節點31可以與網絡協調器模塊2組網相互發送數據；紫蜂協調器21在接收到數據 後將其通過多種通信方式發到監控裝置1，監控裝置1的操作人員即可實時觀察工具機的環 境參數和工作狀態數據。同時在監控裝置1也可通過各種通信方式沿上述上傳數據的反方 向發送控制信息或控制前端設備4。
[0028] 本實用新型提供一種工具機監控系統，其包括監控裝置1，網絡協調器模塊2,紫蜂 終端節點模塊3以及前端設備4。其中網絡協調器模塊2設有RS232總線接口。
[0029] 監控裝置1包括遠程監控設備11、近程監控設備12和手機監控終端13。監控裝 置1的上述三個監控終端可以同時相互獨立工作，工作人員可以選擇其中一個或多個監控 終端同時來監控前端設備4。
[0030] 遠程監控設備11通過移動通信網絡與網絡協調器模塊2連接，實現網絡端遠程監 控。其中移動通信網絡是GPRS/Internet網絡交互，這樣遠程監控設備11與網絡協調器 模塊2之間便可以實現基於TCP/IP協議的數據透明傳輸。即網絡協調器模塊2接收遠程 Internet網絡遠程監控設備11所發送的控制指令，以及將廠房工具機的工作狀態及時地發 送到遠程監控設備11。
[0031] 近程監控設備12通過RS232總線與網絡協調器模塊2連接，實現系統的近程監 控。即本地工作人員通過近程監控設備12的計算機來控制廠房，以顯示和統計工具機工作狀 態，監控工具機工作情況。
[0032] 手機監控終端13通過GSM網絡與網絡協調器模塊2連接，實現手機終端的遠程監 控。即網絡協調器模塊2接收手機監控終端13發送的控制指令，以及將廠房工具機的工作狀 態及時地發送到手機監控終端13。
[0033] 網絡協調器模塊2包括紫蜂協調器21和GPRS模塊22。遠程監控設備11與網絡 協調器模塊2連接，即是遠程監控設備11與GPRS模塊22連接；近程監控設備12與網絡協 調器模塊2連接，即是近程監控設備12與紫蜂協調器連接；手機監控終端13與網絡協調器 模塊2連接，即是手機監控終端13與GPRS模塊22連接。
[0034] 紫蜂終端節點模塊3包括至少一個紫蜂終端節點31，其中紫蜂終端節點31是全功 能設備終端節點，並設有RS232總線接口。所述紫蜂終端節點31與網絡協調器模塊2連接 通過自組網絡通信，並且自組網絡是網狀網，實現紫蜂終端節點31與網絡協調器模塊2相 互傳輸數據。所述網絡協調器2的紫蜂協調器21負責啟動網絡，紫蜂終端節點31由於是 全功能設備終端節點，因此具有路由轉發功能，可擴充網絡的延展性。紫蜂協調器21的工 作模式可以任意設定傳送數據到指定的紫蜂終端節點31，因此監控裝置1可通過網絡協調 器模塊2傳送數據到指定的紫蜂終端節點31，以便實現前端設備4每臺工具機的獨立控制； 而紫蜂終端節點31在收到前端設備4的數據後均轉發給紫蜂協調器，因此紫蜂終端節點31 的數據都固定傳送到網絡協調器模塊2,進而傳送到監控裝置1。
[0035] 前端設備4是指廠房內的多個大型加工工具機，其中前端設備4的工具機之間通過紫 蜂終端節點31的路由轉發功能組成工具機間的網絡通信結構，實現整個廠房所有工具機均有 紫蜂網絡覆蓋。
[0036] 前端設備4包括控制器41、傳感器模塊42和執行裝置。執行裝置包括報警單元 43、驅動器狀態模塊44、電壓波動模塊45、電流波動模塊46和員工登錄模塊47。
[0037] 控制器41設有RS232總線接口和CAN總線接口。前端設備4通過RS232總線與 紫蜂終端節點31連接，即控制器41通過RS232總線與紫蜂終端節點31連接，實現前端設 備4與紫蜂終端節點31之間可以雙向數據傳輸。控制器41通過總線與傳感器模塊42和 執行裝置之間連接，實現信息反饋和控制；在此處該總線選擇CAN總線，控制器41利用CAN 總線的通信協議，實現監控裝置1獨立控制某一指定的控制器41的執行裝置中的一個或多 個單元，並且相互通信穩定可靠。
[0038] 傳感器模塊42包括溫度傳感器421和溼度傳感器422。溫度傳感器421和溼度傳 感器422用於採集環境的實時信息，並通過CAN總線反饋到控制器41，通過網絡傳輸到監控 裝置1。
[0039] 當前端設備4處於非正常工作狀態時，報警單元43將啟動機器報警工作，提醒當 前工具機操作人員進行及時處理，同時其狀態信息將通過網絡被反饋到監控裝置1，提醒監控 裝置1智能做出相應指示。
[0040] 驅動器狀態模塊44用於獲取當前工具機中所有驅動器的工作狀態，也是實時監測 工具機各個部分是否正常工作最重要的指標，其信息也會通過網絡被反饋到監控裝置1，以便 監控裝置1可以實現驅動器狀態的統一管理。
[0041] 電壓波動模塊45和電流波動模塊46用於監測當前工具機工作的各個部分的工作電 壓和電流波動情況。
[0042] 員工登錄模塊47用於查看當前工具機的操作員工，更加合理規範地管理每臺工具機 的運行。
[0043] 為了實現整個監控系統數據傳輸安全，監控裝置1和控制器41均設有其共同制定 通信數據傳送格式的軟體編碼和解碼器，以便監控裝置1和控制器能準確傳輸與識別信息 內容，實現監控系統的監控功能和系統控制。
[0044] 以上對本實用新型的一種實施例進行了詳細的說明，但所述內容僅為本實用新型 的較佳實施例，不能被認為用於限定本實用新型的保護範圍。凡依本實用新型申請範圍所 做的均等變化或改進等，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護 範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1. 一種工具機監控系統，其特徵在於，包括監控裝置、網絡協調器模塊、紫蜂終端節點模 塊以及前端設備；所述監控裝置包括遠程監控設備、近程監控設備和手機監控終端，所述 遠程監控設備通過移動通信網絡與網絡協調器模塊連接，所述近程監控設備通過RS232總 線與所述網絡協調器模塊連接，所述手機監控終端通過GSM網絡與所述網絡協調器模塊連 接；所述紫蜂終端節點模塊包括至少一個紫蜂終端節點，所述紫蜂終端節點與所述網絡協 調器模塊通過自組網絡連接通信，並且所述紫蜂終端節點通過RS232總線與前端設備連 接。
2. 根據權利要求1所述的工具機監控系統，其特徵在於，所述紫蜂終端節點是全功能設 備終端節點，其中與所述網絡協調器模塊連接的自組網絡是網狀網。
3. 根據權利要求1所述的工具機監控系統，其特徵在於，所述遠程監控設備通過GPRS/ Internet網絡交互與網絡協調器模塊連接通信。
4. 根據權利要求1所述的工具機監控系統，其特徵在於，所述前端設備包括控制器、傳感 器模塊和執行裝置，執行裝置包括報警單元、驅動器狀態模塊、電壓波動模塊、電流波動模 塊和員工登錄模塊；所述控制器通過總線分別與所述傳感器模塊和執行裝置的報警單元、 驅動器狀態模塊、電壓波動模塊、電流波動模塊和員工登錄模塊連接。
5. 根據權利要求4所述的工具機監控系統，其特徵在於，所述控制器設有CAN總線接口， 控制器與傳感器模塊和執行裝置之間的總線連接採用CAN總線。
6. 根據權利要求4所述的工具機監控系統，其特徵在於，所述監控裝置與所述控制器均 設有其共同制定通信數據傳送格式的軟體編碼與解碼器。
7. 根據權利要求4所述的工具機監控系統，其特徵在於，所述傳感器模塊包括溫度傳感 器和溼度傳感器。
8. 根據權利要求1所述的工具機監控系統，其特徵在於，所述網絡協調器模塊包括紫蜂 協調器和GPRS模塊。
9. 根據權利要求1所述的工具機監控系統，其特徵在於，所述紫蜂終端節點設有RS232總 線接口。
【文檔編號】G05B19/418GK203882184SQ201420291710
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】左巍, 方彪, 陳宏濱 申請人:深圳思瑞普科技有限公司, 桂林電子科技大學