大型精密成型液压机的嵌入式智能监控与维护单元硬件设计(3)
第3章 系统硬件设计。介绍基于STM32嵌入式控制器及其外围电路设计过程，包括FLASH存储电路设计、RS232/485串口、USB设备、10M以太网/GPRS通信等外围设备电路的设计，并且进行了PCB设计；
第4章 智能前端监控方案设计。设计并具体分析了了现场智能前端监控和远程监控的方案；
第5章 软硬件调试。介绍智能前端主要功能的测试及其在式液压机上的初步应用；
第6章 系统改进意见。总结本文的成果与不足，对今后工作作简要展望。
2 嵌入式智能文护单元总体设计
嵌入式智能文护单元即智能前端是安装在设备上的一种信息采集、分析与传送的终端设备，其主要目的是将设备的状态信号进行侦测与数据整合，并将故障数据发送到远程监控平台，远程监控平台实时返回文护信息[10]。
智能前端运行在液压机生产现场，将液压机的状态参数等信号进行信息采集、分析与传送，并且将设备的状态信号进行侦测与数据整合，并将故障数据发送到远程监控平台，远程监控平台实时返回文护信息，这样可提高液压机运行的安全性，降低液压机诊断与文护成本。研发液压机的智能前端，一方面，需结合液压机特定工作环境，并且考虑其具体的工艺参数，分析系统功能需求，以达到对液压机进行控制和故障诊断的目的；另一方面要顺应高端智能制造装备发展趋势，借助嵌入式技术，结合先进的通信技术，达到真正的智能控制，方便生产[16][17]。
2.1 系统功能分析
（1）具备基本状态监测、实时数据存储功能及友好的人机界面
智能前端和现场PLC通信，获得液压机的运行状态及参数，原则上不参与液压机的控制。基本的液压机智能前端必须要实现对液压机诸如液压缸位置、液压流量、油箱油温等基本参数的实时监控和记录，并且显示部分监视信息。必要的话，需要对液压机的操作数据加以储存，以便校核液压机的工作状况，并且对其进行评估。
（2）满足液压机位置、压力精度控制及动态响应要求
为实现大型精密成型液压机的监测、控制、文护，智能前端对液压机的位置、压力精度控制及动态响应的要求大大提高，所以需要准确控制液压机的压力、泄压时间等参数。
（3）实现液压机故障诊断功能
故障诊断即是对液压机的运行状态作出检测，对异常作出判断。比如说，检测到液压机的液压油泄露严重，可以通过传感器进行检测，并且显示到屏幕上，这时候可以判断可能是零件磨损严重。
液压机一般有主缸快下、主缸慢下、主缸保压、主缸泄压、主缸回程、主缸顶出、主缸退回和急停等动作状态，每个动作状态对对应其相对应的继电器的工作，监控继电器的工作状态就可以监控故障，并且智能前端会提供其故障的解决方案。
（4）具备远程监控服务功能
本文设计的大型精密成型液压机嵌入式监控单元的硬件平台以嵌入式技术为基础，要求具有较高的可扩展性；软件平台需实现上位机和下位机间的数据通信。智能前端系统包括远程服务端，远程服务端主要用于远程主动监视及文护诊断，能够接受智能前端现场发送的数据及命令请求，具备数据库，可对现场数据作分析处理，提供液压机文护和诊断方案，为液压机现场用户提供查询和知识应答服务，可扩展智能算法，形成智能专家文护和诊断系统。
（5）基于嵌入式系统，具备多重接口功能
本文设计的大型精密成型液压机嵌入式监控单元是基于嵌入式平台的，需要具有和现场传感器和现场PLC可编程逻辑控制器之间的通讯接口，用于采集扩展的（相对于PLC AD输入模块）传感器信息，需要具有与用户界面通讯的接口和网络接口，数据导入与导出的存储卡接口等。