大型精密成型液压机的嵌入式智能监控与维护单元概述

1、 南 京 理 工 大 学毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：卫俊俊学 号：0801500139专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：大型精密成型液压机的嵌入式智能监控与维护单元硬件设计指 导 教 师:陆宝春 2012年 3月 4日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导

2、教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述题目：大型精密成型液压机的嵌入式智能监控与维护单元概述1.研究现状和意义在近半个世纪来，液压技术已经成为一门影

3、响机械设备的重要基础技术，它广泛应用于航空航天、仪器仪表、汽车工业等各个领域。液压机就是这样利用液压技术来实现各种压力加工工艺的机床。为了实现液压机的整机性能，提高其生产效率，实现液压机的智能化，结合微电子技术和机电一体化技术已经成为必然趋势。所以目前，继电器控制的液压机已经逐步退出市场，液压机采用微机和PLC控制。但简单的PLC顺序控制方式，无法对压力和速度进行很好的控制，不具备故障诊断和运行监测的功能。随着通信与控制技术的不断发展，制造装备的网络化控制得到了很大的提升。目前传统的制造装备行业，设备工作的负载较大，操作环境比较恶劣，发生故障所造成的损失比较大。为了提高制造装备的工作性能、改善

4、人员工作环境，需要将先进的通信技术、控制技术引入到传统的制造装备行业，实现嵌入式智能监控与维护功能。目前我国正大力将中低档制造装备发展成为高档产品，如重型制造装备液压机。为了提高制造装备性能，加强制造装备嵌入式监控与维护，需要对一些相关的通信技术、嵌入式技术以及控制技术展开研究。2.国内外研究现状随着微电子技术和机电一体化技术的高速发展，目前国内外已经开始将高性能的工业控制机引入大型制造装备中。由于工业控制机可以采用各种先进的控制方式，这样可以提高制造装备的整体性能，生产效率得到了提高。也涌现出一大批此类专利，南京理工大学的陆宝春教授就申请了液压机嵌入式智能监控与维护单元2的专利。2.1 制造

5、系统中的智能前端随着生产的需求的变化，制造装备的的现场信息处理不再单纯的表现为数据采集系统，而是结合了信息采集、信息处理、报警处理、现场控制、诊断与决策等多层次功能的分布式现场信息处理与监控系统3.正基于此，国内的陆宝春教授在制造系统智能前端的研究中对智能前端定义为：以微处理器为中央控制元件, 能完成物理信号的输入输出、 信号的转化、 特征信号的提取和融合, 能独立决策以执行局部任务,并借助通信网络与上级计算机或其他智能前端进行任务协调与合作, 共同完成对制造系统底层设备或制造过程的实时信息检测、 监视、 控制和故障诊断任务的现场智能处理设备。智能前端的“智能”主要体现在其基于人工智能的信息智

6、能化处理方法。它是制造装备控制系统的核心组成部分，它直接与工业现场相连，是其余工业现场交换信息的接口，完成对现场信息的采集、处理与控制，并且能分担和减少主机的负担以提高主机从事高级运算的能力。2.2 远程监控与维护单元的研究近年来,制造业无论是观念,还是技术都发生了很大的变化。传统的以相对固定的机器和生产场所为中心,由上至下进行管理控制的大批量制造生产模式正逐步向以人为中心,基于技术的先进制造生产模式转变16。国内外有许多学者对设备的监控与维护展开相关的研究工作，远程监控与故障诊断技术取得了长足的发展。早在上个世纪，MIT开发了基于互联网的远程监控诊断系统，并且研发了实验用途的TESTBED，

7、用于网络监控与维护。法国的一些研究组如“ALARM”对智能检测与维护技术进行了深入的研究，并且取得了一些成就；英特尔公司将半导体设备生产线加入了设备监控、诊断与维护的模块，实现了远程技术服务。目前国内在这方面的研究仍处在初步发展阶段，南京理工大学的陆宝春针对重型装备液压机的智能监控和液压机设备状态评价进行了深入的研究3；海军工程大学的李洪科等人在通信专网ARM 远程监控系统的研究与设计10中，开发设计了基于ARM7的固定电话专网远程监控系统，解决通信专网的数据的远程计算机采集和处理的问题；上海交通大学的倪绍徐等人在基于故障树的智能故障诊断方法研究中针对传统故障诊断方法的不足 ,提出了一种基于故

8、障树的故障诊断方法.该方法在对系统故障现象进行分析判断的基础上 ,按照任务和功能关系，建立包含各功能单元的故障树模型，求得系统的最小割集 ,并计算出单元关键重要度.在综合考虑平均故障检测时间因素的同时，提出了故障判明效时比的概念，并以此为依据，从大到小排序，确定故障诊断的最优程序8；张荣涛对远程监控智能监测、诊断与维护技术，对不确定性诊断问题进行较为深入的研究,并且取得了一些研究成果14。2.3 基于ARM的嵌入式智能前端工业现场中对设备的工作和运行状态进行在线监测和故障诊断具有十分重要的意义。在线监测和故障诊断技术为设备管理和维修决策的制定提供了重要依据。嵌入式智能前端是在线监测和故障诊断系

9、统的必要的组成部分，是系统数据的采集源。而人与设备，设备与设备的交流的要求也越来越高，Ethernet进入工业控制领域，林永君，金理鹏，刘瑞的基于ARM 的嵌入式智能前端的设计与实现4一文提出了一种基于ARM的通用的面向高速以太网的现场智能前端，它提供Ethernet和现场设备间的标准接口。南京理工大学的陆宝春在引入智能单元概念后 ,提出了智能前端的功能实现模式;，基于 IEEE1451 标准和Lonworks现场总线技术,结合了ARM嵌入式技术，设计了智能前端的原型3。主要参考文献1 李宁.基于MDK的STM32处理器开发应用M.北 京航天航空大学出版社，2008.2 陆宝春. 液压机嵌入式

10、智能监控与维护单元P. 中国专利：2，2010-4-28.3陆宝春，张卫，孙宇.制造系统智能前端的研究J 机械科学与技术23(9) 2004：1057-10674林永君，金理鹏，刘瑞，基于ARM 的嵌入式智能前端的设计与实现 J。微计算机信息，23 (2)，2007：146-1485Andreas Metzger.Feature interactions in embedded control systemsJ，computer Network，45，2004：625-6446Fitzpatrick T，Live remote control of a robot via the intern

11、etJ，Robotics&Automation Magazine，6(3)，1999，7-87 De Arcas， G.;Ruiz， M.;Lopez， J.M.;Gutierrez， R.;Villamayor， V.;Gomez， L.;Montojo， M.T. Design of an Intelligent Front-End Signal Conditioning Circuit for IR Sensors .IEEE Transactions on Nuclear Science. 55(1):2008，14-208倪绍徐，张裕芳，易宏，梁晓锋，基于故障树的智能故障诊断

12、方法J，上海交通大学学报，2008.8，1372-13769林志琦， 王岩， 郎永辉 .ARM微控制器与液晶屏接口的研究J. 长春大学学报，20(2) ，2010:1-410李洪科，黄麟舒，徐慨. 通信专网ARM远程监控系统的研究与设计J. 计算机工程与应用， 2010， 46(1O):54-5611王铁流， 李宗方，陈东升.基于STM32的USB数据采集模块的设计与实现J.测控技术，2009，28(8):37-4012张齐，劳炽元.轻量级协议栈LWIP 的分析与改进J.计算机工程与设计，31 (10) 2010:2169-2171 13李伟尧. 基于以太网控制器ENC28J60嵌入式TCP/

13、IP技术的研究J计算机与网络，30，2009，239-24014张荣涛. 复杂装备远程智能监测、诊断与维护系统研究D.南京理工大学，2002.15黄玲玲, 杨剀, 王颖. 在VB 中使用Winsock 控件实现局域网通信 J . 信息技术, 2005, ( 6) : 24- 26.16路勇, 姚英学, 董申. 基于客户/服务器模式的数控加工单元远程监控系统研究. 计算机集成制造系统, 2000, 03. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：课题研究内容 面向大型精密成型液压机的嵌入式智能监控与维护，研究大型精密成型液压机的监测、控制、维护策略及其嵌入式智能监控与维护单元的实现。 智能前端硬件设计，基于嵌入式设计，搭建硬件平台；采用模块式设计方式，实现智能前段与PLC通讯与远程知识服务。具体设计任务如下：1.查阅国内外文献资料，获得液压机智能监控和诊断技术的相关前沿知识。 2.熟悉在嵌入式系统平台上开发、仿真相关功能软件，了解液压机智能监控和诊断功能。3.结合液压机运行工况，实验、调试软件原型，针对监控大型精密成型液压机设计出其硬件电路。课题研究途径1. 研究大型精密成型液压机的监测、控制、维护策略及其嵌入式智能监控与维护单元的实现；2. 学习ARM STM3