[发明专利]一种灌装生产线的远程数据采集与实时分析系统

权利要求书

1.一种灌装生产线的远程数据采集与实时分析系统，其特征在于：其包括灌装生产线数据采集端（1）、本机计算机、云服务器端（2）和远程应用端（3），所述的灌装生产线数据采集端（1）、本机计算机、云服务器端（2）和远程应用端（3）之间通过以太网通讯传输数据；所述的灌装生产线数据采集端（1）包括MCU模块（10）、通讯模块（11）、模数转换模块（12）、灌装工作气压监测模块（13）、工作气缸位置监测模块（14）、检漏池水浴温度检测模块（15）、原料液面高度检测模块（16）、传送带电机工况检测模块（17）、灌装液体流量检测模块（18）和称重检测模块（19），所述的灌装生产线数据采集端（1）以MCU模块（10）为控制中心，灌装工作气压监测模块（13）、检漏池水浴温度检测模块（15）和原料液面高度检测模块（16）通过模数转换模块（12）后连接到MCU模块（10），所述的通讯模块（11）、工作气缸位置监测模块（14）、传送带电机工况检测模块（17）、灌装液体流量检测模块（18）和称重检测模块（19）均分别直接连接到MCU模块（10）；所述的云服务器端（2）包括数据存储模块（21）和消息中转模块（22）；所述远程应用端（3）包括实时监测模块（31）、产品质量SPC分析模块（32）以及在线故障诊断模块（33）；所述灌装生产线数据采集端（1）采用模块化设计，其中，MCU模块（10），包括ARM最小系统、稳压供电电路、下载复位电路、各种传感器及外设接口；通讯模块（11），包括Wifi通讯模块、蓝牙通讯模块以及以太网通讯接口；模数转换模块（12），包括多路24位精密数模转换处理芯片及外围电路；灌装工作气压监测模块（13），包括压力传感器、压力变送器以及导气管；工作气缸位置监测模块（14），包括激光传感器及位置固定支架，所述的工作气缸位置监测模块（14）利用激光传感器检测伸缩气缸的当前位置，当气缸运动到规定位置时就能够触发激光传感器，改变ARM处理器上IO口的输入状态；与此同时，ARM处理器根据气缸伸缩的时间间隔，计量出每一次气体和液体的灌装时间；检漏池水域温度检测模块（15），包括热电偶温度传感器、温度变送器以及连接固定螺母；原料液面高度检测模块（16），包括液面高度检测传感器及固定底座；所述的灌装工作气压监测模块（13）利用压力传感器分别检测工作气缸和压缩机的工作气压，检漏池水浴温度检测模块（15）利用热热电偶温度传感器检测检漏池的水浴温度，传送带电机工况检测模块（17），包括霍尔传感器、贴片温度传感器以及位置固定支架，所述的传送带电机工况检测模块（17）利用霍尔传感器检测传送带电机的运转情况，测得电机的实时转速和启停次数，与此同时运用贴片温度传感器检测电机的表面温度，传送给MCU模块（10）；灌装液体流量检测模块（18），包括霍尔流量计、导通管以及管古转接头，所述的灌装液体流量检测模块（18）利用霍尔流量计检测每次灌装液体的实际流量，MCU模块（10）根据每一次灌液过程中捕获到的脉冲信号数量计算出实际流量；称重检测模块（19），包括称重传感器、称重传感器变送器以及分选计数装置，所述的称重检测模块（19）利用称重传感器检测每一瓶产品的皮量和毛重，经过称重传感器变送器将数据传送给MCU模块（10），MCU模块（10）根据所得数据计算出该产品的净重；所述的数据存储模块（21）利用云数据库存储灌装产线采集到的各种数据以供远程应用端（3）使用，消息中转模块（22）用作消息中转站，为在线故障诊断提供服务，使得各远程应用端（3）之间进行即时的交流；所述的实时监测模块（31），用于实时显示灌装生产线上相关设备的运行状况和工作参数，包括气缸和压缩机的实时工作气压，检漏池水浴的实时温度、伸缩气缸的实时位置、最近一次灌装液体和气体的时间、原料液面的实时高度、传送带电机的实时转速和表面温度和最近一次产品的称重情况，然后生成一段时间内这些数据量的动态变化趋势图；所述的产品质量SPC分析模块（32），用于对灌装产品的质量进行分析，根据云端数据计算得产品的皮重、净重、皮重均值和净重均值，实时更新一段时间内净重的直方图、单值移动极差图或均值极差图并计算过程能力指数，采用数学模型建立回归分析并生成分析报告；灌装现场根据报告预估当前的产量和合格率，调整灌装生产线上的各工作参数；在线故障诊断模块（33），用于各远程应用端（3）之间的在线交流，在灌装生产线出现故障时，远程的工程师们根据出现的问题结合采集的数据在远程应用端（3）进行在线的故障诊断；所述灌装生产线数据采集端（1）是独立于灌装生产线的PLC控制系统，根据灌装产线的长度采集端采用多MCU同时工作；灌装生产线数据采集端（1）以ARM处理器为控制中心且采用模块化设计，以ARM最小系统为核心，搭载稳压电路、复位电路、下载电路及用于连接各个传感器的接口；所述的ARM处理器选用STM32F103ZET6芯片，编程时搭载μC/OS-II实时多任务操作系统；所述MCU模块（10）通过本机计算机向云服务器端（2）上传的各种类型的数据按照统一的编码方式进行打包，数据包以KS为数据头，JS为数据尾，每一种类型的数据以自己的英文名字缩写开头，以“/”结束；所述的通讯模块（11）有Wifi通信、蓝牙通信和以太网通信3种方式；所述的Wifi通讯芯片选用ESP8266，蓝牙通讯芯片选用HC-05，以太网控制芯片选用DM9000AEP，模数转换模块的芯片采用16位精度的ADS1115，温度传感器选用3线制PT100，称重传感器型号选用西门子WL260 SP-S AA，称重传感器变送器芯片型号为HX711；所述远程应用端（3）采用.NET框架搭建，利用ZedGraph控件绘制数据分析图；所述在线故障诊断模块（33）基于TCP/IP网络通信协议，远程应用端（3）之间采用Socket通信机制，结合云服务器端的消息中转模块（22）实现多个远程应用端（3）之间的消息相互传递。