基于ZigBee技術(shù)的焊接設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化集群監(jiān)控系統(tǒng)研究.pdf

1、焊接質(zhì)量的優(yōu)劣極大影響著造船、冶金機(jī)械等行業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，從而影響其在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，然而在我國仍未擺脫勞動(dòng)密集型的生產(chǎn)模式，焊接設(shè)備數(shù)目眾多，難以有效管理，焊接過程參與人數(shù)較多且技術(shù)水平參差不齊，焊接過程難免出現(xiàn)波動(dòng)。為了改善這一問題，急需引入一套網(wǎng)絡(luò)化集群監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化集群式在線管理和對(duì)焊接過程進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，從而提升焊接生產(chǎn)管理水平，保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定。
　　本論文以實(shí)際焊接生產(chǎn)中普遍使用的1.4mm藥芯焊絲CO

2、2電弧焊作為研究對(duì)象，搭建基于數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件的電信號(hào)采集系統(tǒng)，在不同焊接規(guī)范下，分析其電壓概率密度分布、電流概率密度分布和短路時(shí)間概率密度分布，提取短路過渡頻率、斷弧頻率和瞬時(shí)短路頻率三個(gè)焊接過程穩(wěn)定性量化指標(biāo)用于表征短路過渡特征信息、斷弧特征信息和瞬時(shí)短路特征信息，從而反映了焊接過程中發(fā)生的主要不穩(wěn)定因素和次要不穩(wěn)定因素。
　　基于ZigBee無線通信技術(shù)，分析無線傳感網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，在原有的無

3、線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，建立了新型的雙星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，大大增加了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目。通過引入中繼路由器，設(shè)計(jì)了根據(jù)焊接設(shè)備狀態(tài)的動(dòng)態(tài)調(diào)整的數(shù)據(jù)發(fā)送模式，從而提高了無線信號(hào)傳輸質(zhì)量，并深入分析了ZigBee MAC層的載波監(jiān)聽多路訪問沖突避免機(jī)制（CSMA/CA），從理論上給出了丟幀問題產(chǎn)生的原因和解決辦法。
　　構(gòu)建基于無線 ZigBee技術(shù)的焊接設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化集群監(jiān)控系統(tǒng)，總體結(jié)構(gòu)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)采集、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)站和網(wǎng)

4、絡(luò)化管理四個(gè)部分組成。其中，基于AVR Atmega8單片機(jī)、霍爾電流和電壓傳感器、SZ05系列ZigBee無線通信模塊，設(shè)計(jì)了集成于焊接設(shè)備內(nèi)部的電信號(hào)采集和發(fā)送模塊。通過 ZigBee雙星型無線傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳輸焊接過程電信號(hào)特征信息。采用Microsoft Visual C++6.0作為軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)開發(fā)了現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件和局域網(wǎng)統(tǒng)計(jì)查詢軟件，其人機(jī)交互界面開發(fā)具有功能豐富、使用方便、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟

5、件可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有聯(lián)網(wǎng)焊接設(shè)備狀態(tài)，管理人員可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備利用率較低的區(qū)域，并關(guān)閉長(zhǎng)時(shí)間處于無工作待機(jī)狀態(tài)的焊接設(shè)備，同時(shí)相關(guān)技術(shù)人員可通過監(jiān)測(cè)程序動(dòng)態(tài)掌握設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，對(duì)于采用超過設(shè)定規(guī)范參數(shù)進(jìn)行焊接的情況予以報(bào)警提示，并把超標(biāo)工作的記錄保存。局域網(wǎng)統(tǒng)計(jì)查詢軟件提供對(duì)連入局域網(wǎng)并具有足夠權(quán)限的用戶內(nèi)部訪問的功能，使管理人員不用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，也可及時(shí)獲得所有焊接設(shè)備的工作情況。
　　通過運(yùn)行基于ZigBee無線通信技術(shù)的焊接設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化