工位环境及设备运行状态监测管理系统和方法
【专利摘要】本发明公开了工位环境及设备运行状态监测管理系统和方法，主要由ARM处理器、A/D转换电路、D/A转换电路、电源电路、RS232接口电路、晶振电路、LCD液晶显示屏组成，在所述的A/D转换电路上连接有传感器电路，在所述的D/A转换电路上连接有执行机构，在所述的RS232接口电路上连接有上位机。所述方法包括以下步骤：启动工作、收集传感信号、模数转换、数据分析处理、偏离状态值确认、数模转换、修正控制，本发明采用ARM数据处理技术，能够完美有效、准确、大规模的处理各类数据，并结合ADC和DAC处理技术，使得各种数据信息流在处理和还原上都能够做到不失真的处理，从而使被监测和管理的工位能最优化的运行。
【专利说明】工位环境及设备运行状态监测管理系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信息控制领域，具体的说，是工位环境及设备运行状态监测管理系统 和方法。
【背景技术】
[0002] 现代工业加工生产一般都是采用流水线的工作流程，而一条流水线都将被分成很 多个工位，在每一个工位上，既有环境数据，又有机器设备的工作状态数据，而一条流水线 的良好运行必须是流水线上工位的环境数据和机器设备工作状态都在可靠的数据范围内 运行才行，为此，在流水线工位上将会增设由各种传感器感应诸如光强度、声波频率、温度 信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流的感应设备而组成的监测管理系统用于实时 监测和管理流水线上工位的光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等 信息流，但现有的监测管理系统多采用基于51系列单片机进行数据处理的系统，其在数据 处理上不能准确有效的处理各类光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信 息等信息流，使得对所监测的信息流不够准确，从而使流水线不能最优化的完美运行。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供工位环境及设备运行状态监测管理系统和方法，采用ARM 数据处理技术，能够完美有效、准确、大规模的处理各类数据，并结合ADC和DAC处理技术， 使得各种数据信息流在处理和还原上都能够做到不失真的处理，从而使被监测和管理的工 位能最优化的运行，整个系统具有设计合理的特性，管理方法具有科学有效的特点。
[0004] 本发明通过下述技术方案实现：工位环境及设备运行状态监测管理系统，主要由 ARM处理器，以及与ARM处理器相连接的A/D转换电路、D/A转换电路、电源电路、RS232接 口电路、晶振电路、LCD液晶显示屏组成，在所述的A/D转换电路上连接有传感器电路，在所 述的D/A转换电路上连接有执行机构，在所述的RS232接口电路上连接有上位机。
[0005] 其工作原理及作用：设置在工位区域内由光敏电阻器、声波传感器、温度传感器、 湿度传感器、电压传感器、电流传感器等所组成的传感器电路将感应到的光强度、声波频 率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流通过A/D转换电路转换为相应的数 字电平信号，然后传输到ARM处理器中进行分析处理，并根据预设定的光强度值、声波频率 值、温度信息值、湿度信息值、电压值、电流值等比较，并根据上位机发出通过RS232接口电 路传输到ARM处理器中的信息流以及命令指令进行深度处理分析，得出所监测的光强度、 声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流是否偏离原值和偏离值的大 小，而后通过D/A转换电路将其转换为相应的光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压 信息、电流信息等信息流控制模拟信号，在通过执行机构对被监测区域内的光强度、声波频 率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等进行修正和控制，同时在液晶显示屏上直观 的将光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流数据显示出来。 在此，电源电路为ARM处理器提供必要的工作电压，以备ARM处理器工作，晶振电路为使ARM 处理器工作正常而设置的外围电路。
[0006] 使用时，为了让工位区域内的工作人员能够知道自己的区域内检测的信息流有超 预期的变化，特别的还设置了用于预警的报警电路，其结构如下：还包括与ARM处理器相连 接的报警电路。
[0007] 为更好的实现本发明，在现场能够将诸如光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、 电压信息、电流信息等信息流信号进行存储以备后期进行数据查询，特别的还设置了数据 存储器，其结构如下：还包括与ARM处理器相连接的数据存储器。
[0008] 为更好的实现本发明，所述的ARM处理器采用ARM3359微处理器。ARM3359微处 理器是一块具有32-bit处理功能，主频高达720MHZ的RISC微控制器，支持移动双倍速率 同步动态随机存储器、通用存储器，支持高达16位ECC，含有芯片内部IXD控制器，含可编 程实时单元和工业用通信子系统（PRU-ICSS)、实时时钟（RTC)，最多两个具有集成物理层 的USB2.0高速0TG端口，支持最多两个端口的10/100/1000以太网交换机，2个CAN端口、 6个UART、2个McASPI、2个McSPI、3个I2C端口，12位逐次逼近寄存器（SAR) ADC，3个32 位增强型捕捉模块（eCAP)，3个增强型高分辨率PWM模块（eHRPWM)，能够很好的处理各种数 据信息流。
[0009] 在本发明中，所述的A/D转换电路和D/A转换电路的处理芯片采用LMP92018集成 精密ADC/DAC处理芯片。LMP92018是一块集成了 1个8通道10-bit模拟数字转换器（ADC)， 4个10-bit数字模拟转换器（DAC)，1个内部引用，1个内部温度传感器，1个12-bit GPI0 端口和10MHz的SPI接口的集成精密ADC/DAC处理芯片，能够进行信号的模数转换或数模 转换。
[0010] 工位环境及设备运行状态监测管理方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤A、启动工作：电源电路为ARM处理器提供必要的工作电压，结合晶振电路，ARM处 理器进行工作； 步骤B、收集传感信号：设置在工位区域内由光敏电阻器、声波传感器、温度传感器、湿 度传感器、电压传感器、电流传感器等所组成的传感器电路将感应到的光强度、声波频率、 温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等传感信息流收集； 步骤C、模数转换：收集到的传感信息流通过A/D转换电路转换为相应的数字电平信 号； 步骤D、数据分析处理：经模数转换后的数字电平传输到ARM处理器中进行分析处理， 并根据预设定的光强度值、声波频率值、温度信息值、湿度信息值、电压值、电流值等比较， 结合上位机发出通过RS232接口电路传输到ARM处理器中的信息流以及命令指令进行深度 处理分析； 步骤E、偏离状态值确认：经深度分析处理后，得出所监测的光强度、声波频率、温度信 息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流是否偏离原值和偏离值的大小； 步骤F、数模转换：通过D/A转换电路将代表是否偏离原值和偏离值的大小的信号指令 转换为相应的光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流控制模 拟信号； 步骤G、修正控制：信息流控制模拟信号通过执行机构对被监测区域内的光强度、声波 频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等进行修正和控制，同时在液晶显示屏上直 观的将光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流数据显示出 来。
[0011] 进一步的，为更好的实现本发明所述方法，还包括信息存储：经步骤D，将诸如光 强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流信号以及深度处理后的 信号值进行存储以备后期进行数据查询。
[0012] 进一步的，为更好的实现本发明所述方法，在所述步骤E中还包括步骤E. 1、实时 预警：经深度分析处理，偏离值大于预警值后，ARM处理器将发送一个报警信号到报警电路 进行报警。
[0013] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果： (1)本发明采用ARM数据处理技术，能够完美有效、准确、大规模的处理各类数据，并结 合ADC和DAC处理技术，使得各种数据信息流在处理和还原上都能够做到不失真的处理，从 而使被监测和管理的工位能最优化的运行，整个系统具有设计合理的特性，管理方法具有 科学有效的特点。
[0014] (2)本发明所述的报警电路，具有为了让工位区域内的工作人员能够知道自己的 区域内检测的信息流有超预期的变化而起到预警的作用。
[0015] (3 )本发明所采用的ARM处理器以及ADC\DAC处理芯片皆为现有成熟技术芯片，能 够使系统稳定有效的工作。
[0016] (4)本发明所述的数据存储器具有现场将诸如光强度、声波频率、温度信息、湿度 信息、电压信息、电流信息等信息流信号进行存储以备后期进行数据查询的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的原理框图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0019] 实施例1 : 工位环境及设备运行状态监测管理系统，如图1所示，主要由ARM处理器，以及与ARM 处理器相连接的A/D转换电路、D/A转换电路、电源电路、RS232接口电路、晶振电路、LCD液 晶显示屏组成，在所述的A/D转换电路上连接有传感器电路，在所述的D/A转换电路上连接 有执行机构，在所述的RS232接口电路上连接有上位机。
[0020] 其工作原理及作用：设置在工位区域内由光敏电阻器、声波传感器、温度传感器、 湿度传感器、电压传感器、电流传感器等所组成的传感器电路将感应到的光强度、声波频 率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流通过A/D转换电路转换为相应的数 字电平信号，然后传输到ARM处理器中进行分析处理，并根据预设定的光强度值、声波频率 值、温度信息值、湿度信息值、电压值、电流值等比较，并根据上位机发出通过RS232接口电 路传输到ARM处理器中的信息流以及命令指令进行深度处理分析，得出所监测的光强度、 声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流是否偏离原值和偏离值的大 小，而后通过D/A转换电路将其转换为相应的光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压 信息、电流信息等信息流控制模拟信号，在通过执行机构对被监测区域内的光强度、声波频 率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等进行修正和控制，同时在液晶显示屏上直观 的将光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流数据显示出来。 在此，电源电路为ARM处理器提供必要的工作电压，以备ARM处理器工作，晶振电路为使ARM 处理器工作正常而设置的外围电路。
[0021] 实施例2: 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，使用时，为了让工位区域内的工作人 员能够知道自己的区域内检测的信息流有超预期的变化，特别的还设置了用于预警的报警 电路，如图1所示，其结构如下：还包括与ARM处理器相连接的报警电路。
[0022] 实施例3 : 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，为更好的实现本发明，在现场能够将 诸如光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流信号进行存储以 备后期进行数据查询，特别的还设置了数据存储器，如图1所示，其结构如下：还包括与ARM 处理器相连接的数据存储器。
[0023] 实施例4 : 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，为更好的实现本发明，如图1所示， 所述的ARM处理器采用ARM3359微处理器。ARM3359微处理器是一块具有32-bit处理功 能，主频高达720MHZ的RISC微控制器，支持移动双倍速率同步动态随机存储器、通用存储 器，支持高达16位ECC，含有芯片内部IXD控制器，含可编程实时单元和工业用通信子系统 (PRU-ICSS)、实时时钟（RTC)，最多两个具有集成物理层的USB2. 0高速0TG端口，支持最多 两个端口的10/100/1000以太网交换机，2个CAN端口、6个UART、2个McASPI、2个McSPI、 3个I2C端口，12位逐次逼近寄存器（SAR)ADC，3个32位增强型捕捉模块（eCAP)，3个增强 型高分辨率PWM模块（eHRPWM)，能够很好的处理各种数据信息流。
[0024] 在本发明中，如图1所示，所述的A/D转换电路和D/A转换电路的处理芯片采用 LMP92018集成精密ADC/DAC处理芯片。LMP92018是一块集成了 1个8通道10-bit模拟数 字转换器（ADC)，4个10-bit数字模拟转换器（DAC)，1个内部引用，1个内部温度传感器，1 个12-bit GPI0端口和10MHz的SPI接口的集成精密ADC/DAC处理芯片，能够进行信号的 模数转换或数模转换。
[0025] 实施例5 : 工位环境及设备运行状态监测管理方法，包括以下步骤： 步骤A、启动工作：电源电路为ARM处理器提供必要的工作电压，结合晶振电路，ARM处 理器进行工作； 步骤B、收集传感信号：设置在工位区域内由光敏电阻器、声波传感器、温度传感器、湿 度传感器、电压传感器、电流传感器等所组成的传感器电路将感应到的光强度、声波频率、 温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等传感信息流收集； 步骤C、模数转换：收集到的传感信息流通过A/D转换电路转换为相应的数字电平信 号； 步骤D、数据分析处理：经模数转换后的数字电平传输到ARM处理器中进行分析处理， 并根据预设定的光强度值、声波频率值、温度信息值、湿度信息值、电压值、电流值等比较， 结合上位机发出通过RS232接口电路传输到ARM处理器中的信息流以及命令指令进行深度 处理分析； 步骤E、偏离状态值确认：经深度分析处理后，得出所监测的光强度、声波频率、温度信 息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流是否偏离原值和偏离值的大小； 步骤F、数模转换：通过D/A转换电路将代表是否偏离原值和偏离值的大小的信号指令 转换为相应的光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流控制模 拟信号； 步骤G、修正控制：信息流控制模拟信号通过执行机构对被监测区域内的光强度、声波 频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等进行修正和控制，同时在液晶显示屏上直 观的将光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流数据显示出 来。
[0026] 实施例6 : 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本发明所述 方法，还包括信息存储：经步骤D，将诸如光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信 息、电流信息等信息流信号以及深度处理后的信号值进行存储以备后期进行数据查询。
[0027] 实施例7 : 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本发明所述 方法，在所述步骤E中还包括步骤E. 1、实时预警：经深度分析处理，偏离值大于预警值后， ARM处理器将发送一个报警信号到报警电路进行报警。
[0028] 本发明采用ARM数据处理技术，能够完美有效、准确、大规模的处理各类数据，并 结合ADC和DAC处理技术，使得各种数据信息流在处理和还原上都能够做到不失真的处理， 从而使被监测和管理的工位能最优化的运行，整个系统具有设计合理的特性，管理方法具 有科学有效的特点。
[0029] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依 据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护 范围之内。
【权利要求】
1. 工位环境及设备运行状态监测管理系统，其特征在于：主要由ARM处理器，以及与 ARM处理器相连接的A/D转换电路、D/A转换电路、电源电路、RS232接口电路、晶振电路、 LCD液晶显示屏组成，在所述的A/D转换电路上连接有传感器电路，在所述的D/A转换电路 上连接有执行机构，在所述的RS232接口电路上连接有上位机。
2. 根据权利要求1所述的工位环境及设备运行状态监测管理系统，其特征在于：还包 括与ARM处理器相连接的报警电路。
3. 根据权利要求1所述的工位环境及设备运行状态监测管理系统，其特征在于：还包 括与ARM处理器相连接的数据存储器。
4. 根据权利要求1所述的工位环境及设备运行状态监测管理系统，其特征在于：所述 的ARM处理器采用ARM3359微处理器。
5. 根据权利要求1所述的工位环境及设备运行状态监测管理系统，其特征在于：所述 的A/D转换电路和D/A转换电路的处理芯片采用LMP92018集成精密ADC/DAC处理芯片。
6. 工位环境及设备运行状态监测管理方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤A、启动工作：电源电路为ARM处理器提供必要的工作电压，结合晶振电路，ARM处 理器进行工作； 步骤B、收集传感信号：设置在工位区域内由光敏电阻器、声波传感器、温度传感器、湿 度传感器、电压传感器、电流传感器等所组成的传感器电路将感应到的光强度、声波频率、 温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等传感信息流收集； 步骤C、模数转换：收集到的传感信息流通过A/D转换电路转换为相应的数字电平信 号； 步骤D、数据分析处理：经模数转换后的数字电平传输到ARM处理器中进行分析处理， 并根据预设定的光强度值、声波频率值、温度信息值、湿度信息值、电压值、电流值等比较， 结合上位机发出通过RS232接口电路传输到ARM处理器中的信息流以及命令指令进行深度 处理分析； 步骤E、偏离状态值确认：经深度分析处理后，得出所监测的光强度、声波频率、温度信 息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流是否偏离原值和偏离值的大小； 步骤F、数模转换：通过D/A转换电路将代表是否偏离原值和偏离值的大小的信号指令 转换为相应的光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流控制模 拟信号； 步骤G、修正控制：信息流控制模拟信号通过执行机构对被监测区域内的光强度、声波 频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等进行修正和控制，同时在液晶显示屏上直 观的将光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息等信息流数据显示出 来。
7. 根据权利要求6所述的工位环境及设备运行状态监测管理方法，其特征在于：还包 括信息存储：经步骤D，将诸如光强度、声波频率、温度信息、湿度信息、电压信息、电流信息 等信息流信号以及深度处理后的信号值进行存储以备后期进行数据查询。
8. 根据权利要求6所述的工位环境及设备运行状态监测管理方法，其特征在于：在所 述步骤E中还包括步骤E. 1、实时预警：经深度分析处理，偏离值大于预警值后，ARM处理器 将发送一个报警信号到报警电路进行报警。
【文档编号】G05B19/042GK104155899SQ201410385804
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】李凌 申请人:成都信鑫信息技术有限公司