專利名稱：焊接過程質(zhì)量監(jiān)控的無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，特別涉及一種焊接過程質(zhì)量監(jiān)控的無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
長期以來，核電產(chǎn)品、化工機(jī)械產(chǎn)品和電站鍋爐產(chǎn)品中的壓力殼、大中型反應(yīng)器以及汽包等，在焊接過程中涉及質(zhì)量監(jiān)控的關(guān)鍵參數(shù)如焊接電壓、焊接電流、預(yù)熱溫度、層間溫度、消氫溫度等，基本上沿用眼看手記的傳統(tǒng)方法。這顯然不能滿足實(shí)時(shí)、真實(shí)地進(jìn)行生產(chǎn)過程中的質(zhì)量監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的要求。特別是像核電站設(shè)備的加工制造過程需要全程監(jiān)控記錄時(shí)，記錄和保存數(shù)據(jù)都是牽涉到核安全的重要問題，光是有關(guān)焊接過程的數(shù)據(jù)紙就多達(dá)兩輛卡車才能裝完。由于這類產(chǎn)品生產(chǎn)狀況的特點(diǎn)是，單件加工、體積大、加工時(shí)間連續(xù)不停頓達(dá)數(shù)十天、又無固定工作臺(tái)。如果采用有線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案系統(tǒng)難以部署，維護(hù)成本很高，還往往是不實(shí)際的。需要?jiǎng)?chuàng)建一種無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，以達(dá)到對(duì)生產(chǎn)過程的參數(shù)進(jìn)行靈活、及時(shí)的采集和分析，在線掌握車間的加工質(zhì)量信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了達(dá)到對(duì)焊接過程的參數(shù)進(jìn)行靈活、及時(shí)的采集和分析，在線掌握車間的加工質(zhì)量信息，提供一種采用基于Zigbee無線短程網(wǎng)通訊技術(shù)，構(gòu)建一種能克服工業(yè)環(huán)境對(duì)無線傳輸信號(hào)的各種干擾和衰變，能自主按照傳輸可靠性的要求選擇傳輸路徑的無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過程的關(guān)鍵參數(shù)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、處理和監(jiān)控。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種焊接過程質(zhì)量監(jiān)控的無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，特點(diǎn)是，它由多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的Zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)、被測參數(shù)檢測儀表和計(jì)算機(jī)組成，它具體包括一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)只能安排1個(gè)，起網(wǎng)絡(luò)自組織的地址分配和將無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)串口協(xié)議的網(wǎng)關(guān)功能；多個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自動(dòng)路由功能；多個(gè)終端功能節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備路由功能，還備有標(biāo)準(zhǔn)的DC 4-20mA的接口和RS 232C/RC 485的串口；天線，用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)及終端功能節(jié)點(diǎn)上，經(jīng)選擇相配提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；被測參數(shù)檢測儀表，用于罐體焊接時(shí)測量焊接電流、電壓、溫度，測量壓力容器內(nèi)溫度壓力；計(jì)算機(jī)，包括工程師PC、操作員PC；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)置于是計(jì)算機(jī)房，終端功能節(jié)點(diǎn)按排在自動(dòng)焊接機(jī)和被焊接的壓力容器旁，被測參數(shù)檢測儀表輸出接至相應(yīng)的終端功能節(jié)點(diǎn)的信號(hào)輸入端，終端功能節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測的焊接參數(shù)通過路由器節(jié)點(diǎn)傳送到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過串行電纜將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)收到數(shù)據(jù)后，由計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置的監(jiān)控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)記錄，超值報(bào)警。
本發(fā)明的有益效果1、適應(yīng)大型自動(dòng)焊接機(jī)械裝置須隨焊接件在車間內(nèi)移動(dòng)的特點(diǎn)，只要部署多個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)，就可以將采自自動(dòng)焊機(jī)的若干關(guān)鍵參數(shù)，通過具有自組織網(wǎng)絡(luò)特性的無線傳輸，以符合要求的誤碼率送往網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。再經(jīng)由附屬于該網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)中協(xié)議轉(zhuǎn)換功能(即網(wǎng)關(guān))，轉(zhuǎn)換為可連至計(jì)算機(jī)的串行口，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。
2、為了方便質(zhì)量監(jiān)督人員真實(shí)、連續(xù)且實(shí)時(shí)地掌握焊接加工全程的關(guān)鍵參數(shù)，所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有存儲(chǔ)、處理大量數(shù)據(jù)的能力，用戶界面友好，便于操作。還可以按照用戶要求，將系統(tǒng)接入用戶的全廠質(zhì)量控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
3、從自動(dòng)焊接機(jī)處采集數(shù)據(jù)的終端節(jié)點(diǎn)配備有標(biāo)準(zhǔn)的DC4-20mA的接口以及標(biāo)準(zhǔn)的RS 232/RS 485的串口，以方便各種傳感器或變送器，或其它測量儀表信號(hào)的接入。
綜上所述，本發(fā)明將實(shí)現(xiàn)焊接過程全自動(dòng)的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，對(duì)保證大型焊焊接件的焊接質(zhì)量、節(jié)省大量質(zhì)量監(jiān)控成本，提供了技術(shù)保障手段。


圖1為焊接過程質(zhì)量監(jiān)控的無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)原理圖；圖2為本發(fā)明的Zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種焊接過程質(zhì)量監(jiān)控的無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，由圖1、圖2所示，特點(diǎn)是，它由在焊接車間內(nèi)置有多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的Zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)、被測參數(shù)檢測儀表和計(jì)算機(jī)組成，它具體包括一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)6，每個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)只能安排1個(gè)，起網(wǎng)絡(luò)自組織的地址分配和將無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)串口協(xié)議的網(wǎng)關(guān)功能；多個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)1，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自動(dòng)路由功能；多個(gè)終端功能節(jié)點(diǎn)2，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備路由功能，還備有標(biāo)準(zhǔn)的DC 4-20mA的接口和RS 232C/RC 485的串口；天線8，用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)6、路由器節(jié)點(diǎn)1及終端功能節(jié)點(diǎn)2上，經(jīng)選擇相配提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；被測參數(shù)檢測儀表，用于罐體焊接時(shí)測量焊接電流、電壓檢測儀表4、溫度檢測儀表11，測量壓力容器內(nèi)溫度壓力檢測儀表10；計(jì)算機(jī)，包括工程師PC、操作員PC；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)6布置在計(jì)算機(jī)房7內(nèi)，終端功能節(jié)點(diǎn)2按排在自動(dòng)焊接機(jī)3及被焊接的壓力容器9旁，被測參數(shù)儀表輸出接至相應(yīng)終端功能節(jié)點(diǎn)2的信號(hào)輸入端，終端功能節(jié)點(diǎn)2將監(jiān)測的焊接參數(shù)通過路由器節(jié)點(diǎn)1傳送到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器6，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器6通過串行電纜將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)5，計(jì)算機(jī)收到數(shù)據(jù)后，計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置的監(jiān)控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)記錄，超值報(bào)警。本發(fā)明在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的處理程序采用商用的SCADA工控軟件包，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行流程畫面組態(tài)、數(shù)據(jù)處理組態(tài)和通信組態(tài)。在焊接車間內(nèi)布置多個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)，要保證射頻通路具備數(shù)據(jù)包的丟失率達(dá)到10-6，路由器節(jié)點(diǎn)布多少與整個(gè)車間的鋼結(jié)構(gòu)、車間內(nèi)布置的設(shè)備位置均有密切關(guān)系。本發(fā)明在具體實(shí)施中，先進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試，通過由運(yùn)行專門設(shè)計(jì)的調(diào)試程序，由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出測試數(shù)據(jù)包至終端功能節(jié)點(diǎn)，再由該終端功能節(jié)點(diǎn)回送同一數(shù)據(jù)包，觀測數(shù)據(jù)包的傳輸誤碼率的大小，判斷路由器節(jié)點(diǎn)設(shè)置的合理性。根據(jù)車間內(nèi)可能出現(xiàn)的干擾，適當(dāng)調(diào)整路由器節(jié)點(diǎn)位置，以求得盡可能好的傳輸效果。將被測參數(shù)的儀表輸出接至相應(yīng)的終端節(jié)點(diǎn)的信號(hào)輸入端，啟動(dòng)無線數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，焊接過程的被測參數(shù)立即經(jīng)由路由器節(jié)點(diǎn)傳至網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，再通過協(xié)議轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)端口，由計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置的監(jiān)控軟件對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。
權(quán)利要求
1.一種焊接過程質(zhì)量監(jiān)控的無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其特征在于，它由多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的Zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)、被測參數(shù)檢測儀表和計(jì)算機(jī)組成，它具體包括一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)只能安排1個(gè)，起網(wǎng)絡(luò)自組織的地址分配和將無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)串口協(xié)議的網(wǎng)關(guān)功能；多個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自動(dòng)路由功能；多個(gè)終端功能節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備路由功能，還備有標(biāo)準(zhǔn)的DC 4-20mA的接口和RS 232C/RC 485的串口；天線，用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)及終端功能節(jié)點(diǎn)上，經(jīng)選擇相配提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；被測參數(shù)檢測儀表，用于罐體焊接時(shí)測量焊接電流、電壓、溫度，測量壓力容器內(nèi)溫度壓力；計(jì)算機(jī)，包括工程師PC、操作員PC；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)置于是計(jì)算機(jī)房，終端功能節(jié)點(diǎn)按排在自動(dòng)焊接機(jī)和被焊接的壓力容器旁，被測參數(shù)檢測儀表輸出接至相應(yīng)的終端功能節(jié)點(diǎn)的信號(hào)輸入端，終端功能節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測的焊接參數(shù)通過路由器節(jié)點(diǎn)傳送到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過串行電纜將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)收到數(shù)據(jù)后，由計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置的監(jiān)控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)記錄，超值報(bào)警。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焊接過程質(zhì)量監(jiān)控的無線數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，它由Zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)、被測參數(shù)檢測儀表和計(jì)算機(jī)組成，它具體包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、終端功能節(jié)點(diǎn)、天線、被測參數(shù)檢測儀表和計(jì)算機(jī)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)置于是計(jì)算機(jī)房，終端功能節(jié)點(diǎn)按排在焊接機(jī)和壓力容器旁，被測參數(shù)檢測儀表輸出接至相應(yīng)的終端功能節(jié)點(diǎn)的信號(hào)輸入端，終端功能節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測的焊接參數(shù)通過路由器節(jié)點(diǎn)傳送到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，由監(jiān)控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)記錄，超值報(bào)警。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)焊接過程全自動(dòng)的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，保證了大型焊接件的焊接質(zhì)量、節(jié)省質(zhì)量監(jiān)控成本。
文檔編號(hào)G08C17/00GK1921427SQ200610030218
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者彭瑜, 黃冠宇, 涂煊, 王凱 申請(qǐng)人:上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所