基于ZigBee技術的焊接設備網絡化集群監(jiān)控系統(tǒng)研究.pdf

1、焊接質量的優(yōu)劣極大影響著造船、冶金機械等行業(yè)生產質量，從而影響其在市場中的競爭力，然而在我國仍未擺脫勞動密集型的生產模式，焊接設備數目眾多，難以有效管理，焊接過程參與人數較多且技術水平參差不齊，焊接過程難免出現波動。為了改善這一問題，急需引入一套網絡化集群監(jiān)控系統(tǒng)，對焊接設備進行網絡化集群式在線管理和對焊接過程進行穩(wěn)定性監(jiān)測，從而提升焊接生產管理水平，保證焊接質量的穩(wěn)定。
　　本論文以實際焊接生產中普遍使用的1.4mm藥芯焊絲CO

2、2電弧焊作為研究對象，搭建基于數據采集卡和LabVIEW軟件的電信號采集系統(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間概率密度分布，提取短路過渡頻率、斷弧頻率和瞬時短路頻率三個焊接過程穩(wěn)定性量化指標用于表征短路過渡特征信息、斷弧特征信息和瞬時短路特征信息，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，分析無線傳感網絡的系統(tǒng)組成。結合實際生產需求，在原有的無

3、線網絡拓撲結構基礎上，建立了新型的雙星型網絡架構，大大增加了網絡監(jiān)測的節(jié)點數目。通過引入中繼路由器，設計了根據焊接設備狀態(tài)的動態(tài)調整的數據發(fā)送模式，從而提高了無線信號傳輸質量，并深入分析了ZigBee MAC層的載波監(jiān)聽多路訪問沖突避免機制（CSMA/CA），從理論上給出了丟幀問題產生的原因和解決辦法。
　　構建基于無線 ZigBee技術的焊接設備網絡化集群監(jiān)控系統(tǒng)，總體結構由現場設備信號采集、ZigBee無線網絡、現場服務站和網

4、絡化管理四個部分組成。其中，基于AVR Atmega8單片機、霍爾電流和電壓傳感器、SZ05系列ZigBee無線通信模塊，設計了集成于焊接設備內部的電信號采集和發(fā)送模塊。通過 ZigBee雙星型無線傳感網絡，實時傳輸焊接過程電信號特征信息。采用Microsoft Visual C++6.0作為軟件開發(fā)平臺，設計開發(fā)了現場服務站監(jiān)測系統(tǒng)軟件和局域網統(tǒng)計查詢軟件，其人機交互界面開發(fā)具有功能豐富、使用方便、擴展性強的特點?，F場服務站監(jiān)測系統(tǒng)軟

5、件可實時監(jiān)測所有聯(lián)網焊接設備狀態(tài)，管理人員可及時發(fā)現設備利用率較低的區(qū)域，并關閉長時間處于無工作待機狀態(tài)的焊接設備，同時相關技術人員可通過監(jiān)測程序動態(tài)掌握設備當前狀態(tài)，對于采用超過設定規(guī)范參數進行焊接的情況予以報警提示，并把超標工作的記錄保存。局域網統(tǒng)計查詢軟件提供對連入局域網并具有足夠權限的用戶內部訪問的功能，使管理人員不用在生產現場，也可及時獲得所有焊接設備的工作情況。
　　通過運行基于ZigBee無線通信技術的焊接設備網絡化