1 引言远程故障诊断系统作为典型的分布式应用程序,其结构和实现技术是十分复杂的。Inte rnet上目前常用的WWW技术,由于其本身所固有的缺陷,使它不能够解决所有的远程故障诊 断事务。CORBA作为一种新的分布式对象计算技术,能够解决传统的Web应用开发很难甚至 无法完成的任务,因此将CORBA和Web相结合是开发分布式应用的有效途径。公共对象请求 代理体系CORBA是CommonObjectRequestBrokerArchitec ture的缩写,它是分布式计算技术的发展结果,CORBA技术的成功在于,它除了能够解决 由于多个系统层次上的异构带来的“孤岛”问题,还在理论和技术上扩展了客户/服务器的模式, 使系统具有良好的可伸缩性,便于系统的开发与升级,保护已有投资。它提供了一个带有开放软件 总线的分布式结构,有效地解决了对象封装和分布式计算环境中资源共享、代码继承性、可移植性及异构系统等问题<1> <5> 。简单对象访问协议SOAP(SimpleObjectAcessProtocol)有助于实 现大量异构程序和平台之间的互操作性,从而使存在的应用能够被广泛的用户所访问。它定义了一 套客户端和服务器之间传输命令和参数的机制,它适用于各种平台,与所使用的编程语言及目标模 型所在的位置无关。它以现有的互联网体系结构为基础,不需要对路由器、防火墙或者代理服务器作任何特殊调整<3><4> 。目前对于WebService的概念并没有一个严格的定义。一般认为,WebService 是一种新型的Web应用程序,具有自包含(Self-contained)、自描述(Self-describing)、模块化的特点,可以通过Web发布、查找和调用。WebServi ce可以执行从简单的请求到复杂商务处理的任何功能。一旦一个WebService配置好后 ,其它应用程序和其他WebService就可以直接发现并调用它布置的任务(IBM)。W ebService实现了动态的应用集成:Web服务器(WebService)接收到请求 (Request)远程服务的SOAP消息采用XML文档格式,它是基于HTTP协议的。W eb服务器则对接收到的有SOAP协议封装的请求(Request)进行处理,然后以SOA P协议封装的响应(Response)返回给客户端。这种技术可以重复使用Web上已提供的 功能和数据,为开发网络应用软件提供了新的标准和架构。作者设计出了一种基于Interne t的轧机传动系统的远程故障诊断系统,通过在实验室调试使用,证明该系统性能可靠、稳定性好 、易操作,能够很好地完成大量实时数据的动态显示以及传输,并且投资少,具有很好的推广应用价值。2 轧机传动系统在线监测部分的构成2.1轧机传动系统轧机传动系统的简图如图1所示。该系统由测速电机、电动机、转速转矩传感器、减速机、扭矩遥测仪、万向接轴、轧机等组成。直流测速电机型号为ZYS - 1A ,最大转速为2 0 0 0r/min ,电机功率为4.4kW (图1中1所示)。用于测电机的转速。直流电动机2台(图1中3和1 0所示) ,型号为Z2 - 82 ,转速为1 5 0 0r/min ,功率为40kW。转速扭矩传感器2台(图1中2和6所示) ,型号分别为JS - 2、JS - 3,能够承受的扭矩分别为5 0 0N·m、5 0 0 0N·m。用于测量扭矩和转速。减速机2台(图1中5所示) ,型号为JZQ65 0。扭矩遥测仪共2台(图1中4和7所示) ,型号为JY型。用于测量扭矩。轧机9为四辊轧机。该轧机传动系统的工作原理:主电动机3带动减速机5和四辊轧机9运转,电动机1 0既可作为电动机,也可作为发电机(对该系统进行加载)。该轧机传动系统可做机械传动零部件性 能试验、疲劳试验、轧制力能参数试验以及设备的在线监测与故障诊断等研究。图1 轧机传动系统简图1———测速发电机;2———50 0N·m扭矩传感器;3———电动机;4、7———扭矩遥测仪;5———减速机;6———5 0 0 0N·m扭矩传感器;8———万向接轴———9———四辊试验轧机;1 0———电动机(发电机)图2 轧机传动系统的测点布置图1———转速测点位置;2———电流 ;3———电压;4———功率;5———扭矩测点位置;6———温度测点位置;7———加速度测点位置;8———位移传感器;9———轧制力传感器2.2测点布置监测系统的信号测点选择原则是尽可能选用最能够反映设备运行状态的常规测点。具体 而言就是选用运行人员在运行过程中经常监视的测点,尽可能选用在日常检修中易于维护的测点。 轧机传动系统监测信号多元化。其含义是:①信号种类多样化,不仅对振动等快变信号进行采集, 而且还对温度等慢变信号进行采集;②同一类信号测点分布化,即对重要参量在机组的不同部位布 置测点,并在数据采集板上留出足够的通道数,以保证全面地了解该类信号所反映的机组运行状况。轧机传动系统的测点布置图如图2所示2.3监测对象本系统的监测对象有主电机转速、电流电压功率等电信号、振动加速度信号、位移信号、扭矩信号、温度信号、转速信号、轧制压力信号等2 5个信号。具体情况如下所示:1 )转速信号( 2个)通过测速发电机输出的转速信号以及通过转速转矩传感器输出的转速信号。2 )主电机电流电压功率等电信号( 3个)由控制柜给出。3)振动加速度信号( 6个)在减速机轴承座上用磁性座安装6个压电加速度传感器(加速度测点位置可以根据需要在减速机和轧机工作辊各轴承座上更换)。4)位移信号( 4个)在减速机高速轴、低速轴上铅垂和水平方向各安装一个电涡流位移传感器。5 )扭矩信号( 5个)高速轴上两个扭矩信号( 5 0 0N·m转速扭矩传感器和扭矩遥测仪) ,低速轴上两个扭矩信号( 5 0 0 0N·m转速扭矩传感器和扭矩遥测仪)以及轧机万向接轴上的一个轧制扭矩信号(自制扭矩传感器,信号由集流环引出)。6)温度信号( 2个)在JZQ65 0型减速机油池中安装温度传感器,测试油温;在减速机轴承座外壳上安装温度传感器,测试轴承运转时温度。7)轧机轧制压力信号( 3个)在轧机压下螺母与轧辊轴承之间安装2个压力传感器,分别测得轧制压力1、轧制压力2 ,合并轧制压力1、2 ,可以得到总轧制力。2 .4A/D卡的选择在本系统中,没有用到对系统进行反馈控制,只是进行实时监测和预警,所以只 有A/D卡。A/D卡的选择取决于系统中被监测信号的信道数和最高频率分量,在满足信道数的 条件下,根据采样定理,应使每通道的采样频率不低于被监测信号最高频率的2倍。在本系统中,共有25个信号需要直接测试,共有2 7个测点,因此A/D卡的通道总数不能低于2 6个。被监测信号中振动加速度的频率最高,约为1K左右。采用的是ADLink公司的PCI -91 1 4HG高级数据采集卡。该卡有多种用途,既可用于32通道的单端或1 6通道的双端模拟输入,又可用于1 6通道的数字输入或1 6通道的数字输出;板卡自带大小为1K的字内存;有软件和定时器两种触发方式。图3 远程在线监测与故障诊断系统的体系结构 在这里,使用的是PCI - 91 1 4HGA/D卡,它的最高采样频率为1 0 0KHz ,当通道数为32时,每通道采样频率最高为31 2 5Hz ,因此可以满足测试要求。3 远程故障诊断系统的体系结构该轧机传动系统的远程监测与故障诊断 系统是一个开放的多层分布式系统,主要由三个子系统:在线监测子系统、数据伺服、数据库服务 子系统和WWW服务器子系统组成,系统的软件功能模块包括:系统数据采集、诊断分析以及数据 管理和通讯等。其体系结构图如图3。实时在线监测子系统包括传感器系统、信号采集工控机系统和利用C+ +Builder6编程语言自主开发的实时在线监测软件系统,主要完成采集卡硬件的实时采样、信号的采集、处理、实时数据显示、报警、样本数据的存储、SQLServer2 0 0 0数据库的操作等任务。数据伺服、数据库服务器子系统的任务为接收和处理各数据采集站发送的各 路信号数据,将原始数据放入原始信号缓存区,将处理后的数据写入特征数据库和历史数据库。定 期存储采集数据特征值、原始信号路径,同时存储所有报警信号特征值和报警信号路径。WWW服 务器子系统是设立在Internet上的服务站点,它主要包括WWW服务器及应用程序。系统 采用浏览器工作模式,所有监测、分析、诊断软件都放在WWW服务器上,并通过WWW主页进行 管理。该子系统主页主要有:主Web页面、各类信号监视分页面、设备状态显示页面、信号分析 与处理页面,设备情况查询页面,设备故障特征参数信息页面及远程诊断系统等。授权工程师可以 通过密码认证方式利用web浏览器进行浏览。本系统中将数据伺服子系统、数据库服务子系统安 装在一台服务器上。数据采集服务器、数据伺服子系统、数据库服务子系统和WWW服务器子系统之间采用基于CORBA客户/服务器的模式进行通讯,WWW服务器子系统和浏览器之间则采用SOAP/WebService技术基于HTTP协议的通讯方式。各系统访问数据库则采用ADO连结方式进行访问。4 结束语远程故障诊断系统是基于B/S模式的,采用CORBA技术与SOAP/WebService技术相结合。系统具有良好的开放性,实现了资源的共享。能够完成信号采 集、实时数据的动态显示,解决了防火墙穿越以及大量数据实时传输的问题。基于Interne t的轧机传动系统的远程故障诊断系统应用研究@李公法$武汉科技大学故障诊断中心!湖北武汉430081
@刘安中$武汉科技大学故障诊断中心!湖北武汉430081
@李友荣$武汉科技大学故障诊断中心!湖北武汉430081
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