基于无线传感网络机械工况实时监控系统研究.pdf

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1、学术基于无线传感网络机械工况实时监控系统研究430070武汉理工大学机电工程学院湖北武汉一李宁／徐汉斌／昊鹏／欧科君／宋剑峰摘要：本文针对大型自动化机械设备集中生产过程中。各机器实时工作状况管理人员无法实时获得的问题提出了一种对工厂自动化生产机械工况的实时化监控网络的解决方案。基于需要检测的主轴扭矩、主轴电机温度、加工刀具磨损状况等参数，采用ZigBee通讯的无线传感器网络设计了一个自动化生产机械监控系统，系统包括温度、扭矩等传感器测量模块、ZigBee数据无线传输模块、c8051单片机数据处理模块及上位

2、机数据显示模块等部分。同时在自主设计的实验平台上进行相关工况条件下的模拟实验，经测试，监控网络可实现4节点12参数可实时图形化准确显示，满足设计要求。Abstract：Inthispaper，theproblemoflargecentralizedproductionprocessautomationequipment，eachmachine电机器度沿度传感器}信0R5It-goPeratingconditionsinreal—time书轴扭婚扭干警盛嚣卜整理'芯I÷节emanagementstaffca

3、nnotimmediate1Y电，点available，proposesareal—timemonitoring1ofnetworkproductionmachineryfactory毒损情况H力传基嚣卜嬉automationsolutionsworkingconditions．Basedontheneedt0detectthespindle注1：圈中无线发射均为采取z{gbee技术的CC2530模块实现torquesPindlemotortemperature．注2：上位机与zigbee协调器通过USB

4、串L_】连接processingparameterssuchastool图1机床运行状况实时无线监控网络总体框图wearconditionusingZigBeewireless通过安装在机床上的扭矩传感器、温度传过导线与外部发射节点连接，具体安装于如图2sensornetworkcommunication，designan感器等传感器对主轴扭矩、电机温度、刀具磨所示。automatedproductionmachinerymonitoring损情况等进行参数测量；信号经过处理电路处设计中利用间接监测刀具磨

5、损技术中的切system，thesystemincludingtemperature，理后被送到单片机，通过基于ZigBee协议的无削力监测技术检测刀具磨损状况，利用刀具出torqueandothersensorsmeasuring线通讯方式传输；数据传输到上位机处，通过现磨损时，刀柄悬臂梁处局部会发生应力集中module，ZigBeewire1essdatatransmission上位机软件进行最终处理与显示。的现象，在刀具上嵌入力传感器，实时监测器module．c8051microcontroller

6、data2．设计实现方案受力情况，当出现明显的应力集中现象时，说processingmoduleandPCdatadisplay生产机器工况监控系统实验平台实物如图明刀具磨损达到一定程度，需要更换刀具。sectionmodule．Simultaneoussimulations2，包括传感器测量模块、数据无线传输模块、2．2数据传输模块relatedtoworkingconditionsunder上位机数据处理显示模块。综合功耗、可靠性、成本及组网性能的优theexperimentalPlatformind

7、ependent越性等各方面因素的考虑本装置采用ZigBee无design，thetesting，monitoringnetwork线模块来进行数据传输。设计中采用CC2530模canachieve4一nodei2parameterscanbe块，用于2．4GHzIEEE802．15．4、ZigBeeaccuratelydisplayedgraphicallyinreal和RF4CE应用的一个真正的片上系统(SoC)解time，tomeetthedesignrequirements．决方案。前言图2实验平

8、台实物图一个ZigBee网络由一个与上位机连接的协自动化机械在工业加工生产中的作用不言2．1检测部分原理及构成调器及多个与传感器连接的终端节点组成。协而喻，其运行状况直接影响到生产的安全与产设计中，利用平衡力法对扭矩进行测量，调器上电后，会由ZigBee协议栈自动运行设置品的质量。而现在的大型自动化加工中心，加将压力传感器安装在磁粉制动器下方。在电机给定的参数，选择合适的信道、合适的网络号，工过程基本上处于无人看管的状态，机器