■文/左維誠(chéng)

　　我國(guó)的稻谷產(chǎn)量居世界之首，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和物質(zhì)文化生活水平的逐步提高，人們對(duì)大米的消費(fèi)逐步向優(yōu)質(zhì)化、功能化、綠色化方向發(fā)展。人們注重食品的精度和衛(wèi)生程度，并且對(duì)加工食品的原料精度和純度的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，大米色選機(jī)的應(yīng)用隨之變得非常普及。

　　研究背景和意義

　　大米的篩選不同于其它糧食原料的篩選，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的研究分析，人們發(fā)現(xiàn)顏色的不同、反光率的差異是正常米和異色米之間的分界點(diǎn)，可用光電比色的方法和設(shè)備將壞米剔除。該技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品(大米色選機(jī))后，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、工業(yè)、礦業(yè)等，提高物料的品質(zhì)，增加附加值，保障食用、使用時(shí)的安全性。

　　大米色選機(jī)是合肥特色產(chǎn)品之一，在全國(guó)占有絕大部分市場(chǎng)，具有全國(guó)影響力，但安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)DB34/T1396-2011中規(guī)定的首次故障前平均工作時(shí)間和有效度項(xiàng)目存在一定的試驗(yàn)難度，由于試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，試驗(yàn)人員無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)證實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，因此，采用的是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，所取得的結(jié)果存在可靠性問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需要研制大米色選機(jī)首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)監(jiān)控裝置，把檢測(cè)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)合起來(lái)，并通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷，具有現(xiàn)實(shí)意義，本項(xiàng)研究也會(huì)為其他設(shè)備的首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)方式，提供有益的參考。

　　本課題的研究任務(wù)是研究并設(shè)計(jì)生產(chǎn)一套對(duì)大米色選機(jī)進(jìn)行首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)監(jiān)控的裝置。系統(tǒng)主要組成包括：INTER網(wǎng)絡(luò)通信、監(jiān)控色選機(jī)、電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、氣源壓力傳感器、噪聲傳感器、振動(dòng)傳感器、下位控制計(jì)算機(jī)、上位控制計(jì)算機(jī)等組成。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控獲取大米色選機(jī)工作特征參數(shù)，完成對(duì)大米色選機(jī)的首次故障前平均工作時(shí)間檢測(cè)。

　　監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)方案

　　大米色選機(jī)首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)方案：

　　利用網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程無(wú)故障監(jiān)控技術(shù)，可在內(nèi)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)外場(chǎng)大米色選機(jī)的遠(yuǎn)程指標(biāo)測(cè)試、遠(yuǎn)程故障分析診斷、實(shí)時(shí)任務(wù)遠(yuǎn)程監(jiān)視和儀器儀表的遠(yuǎn)程計(jì)量等功能。這不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)大米色選機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀況連續(xù)有效監(jiān)控，而且能準(zhǔn)確記錄設(shè)備首次故障前的工作時(shí)間和出現(xiàn)故障的部位，在設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)機(jī)、能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的短程傳輸功能、能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸擴(kuò)展功能。在滿足大米色選機(jī)可靠性檢測(cè)的基礎(chǔ)上，既作為機(jī)械設(shè)備的可靠性、有效度、疲勞壽命的檢測(cè)裝置，也可拓展為各類生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線的在線監(jiān)控（見(jiàn)圖1）。
　　首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)監(jiān)控原理是利用被監(jiān)控的設(shè)備提供的一切有用信息，經(jīng)過(guò)分析處理以獲得最能識(shí)別設(shè)備狀態(tài)的特征參數(shù)，以便做出正確的監(jiān)控結(jié)論。傳感器安裝在監(jiān)控設(shè)備上，以傳遞溫度、壓力、振動(dòng)、變形等信號(hào)，這些信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸入到信號(hào)處理裝置，在信號(hào)處理裝置中將輸入的監(jiān)控信號(hào)與預(yù)先儲(chǔ)存在系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是根據(jù)事先積累的大量數(shù)據(jù)資料和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析歸納而制定出來(lái)的判定標(biāo)準(zhǔn)，是設(shè)備各種參數(shù)的允許值。通過(guò)比較做出判斷，確定故障的部位。

　　首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)監(jiān)控過(guò)程主要是測(cè)取與設(shè)備運(yùn)行有關(guān)的狀態(tài)信號(hào)。狀態(tài)信號(hào)是故障信息的唯一載體，也是監(jiān)控的唯一依據(jù)。因此，在狀態(tài)監(jiān)測(cè)中需要及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取狀態(tài)信號(hào)，主要是依靠傳感器或其它監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行故障信號(hào)的檢測(cè)（見(jiàn)圖2）。

　　主要研究工作

　　大米色選機(jī)首次故障前平均工作時(shí)間監(jiān)控的目的就是要確定機(jī)械運(yùn)行狀況、計(jì)量首次故障前平均工作時(shí)間，檢查故障部位、分析故障產(chǎn)生的原因。首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)涉及監(jiān)控摩擦學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、智能控制、計(jì)算機(jī)、化學(xué)等多種學(xué)科；包括機(jī)械制造、金屬結(jié)構(gòu)、液壓、電氣和制動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)多方面知識(shí)，是綜合應(yīng)用現(xiàn)代維修理論、相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科理論和各種檢查技術(shù)、工藝手段，以設(shè)備的實(shí)際狀況為基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)備故障監(jiān)控技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，在設(shè)備上建立狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；建立監(jiān)控中心對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障監(jiān)控，使設(shè)備的故障監(jiān)控更加靈活方便，實(shí)現(xiàn)資源共享。

　　本項(xiàng)目研究目的是設(shè)計(jì)并生產(chǎn)一套光電系統(tǒng)，滿足大米色選機(jī)光電檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的要求。光電系統(tǒng)主要工作包括監(jiān)控色選機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)、加工；相機(jī)的裝配和校準(zhǔn)；檢測(cè)光譜的確定、光源的選擇、成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)；光學(xué)系統(tǒng)所有組成部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工裝配。同時(shí)完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與通信任務(wù)，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作查詢。

　　監(jiān)控色選機(jī)工作原理

　　本項(xiàng)研究中所采集的設(shè)備參數(shù)包括色選精度、振動(dòng)、溫度、電流、電壓和噪聲，其中最重要的方面就是色選精度，監(jiān)控色選機(jī)是利用光電原理，從大批物料中將顏色不正常、表面有缺陷或內(nèi)部變質(zhì)的次品及外來(lái)夾雜物無(wú)損地檢出并計(jì)數(shù)。

　　監(jiān)控色選機(jī)對(duì)大米色選機(jī)分選后的大米進(jìn)行選率確認(rèn)之前，要根據(jù)所選原料米中雜質(zhì)的比例和種類，設(shè)定監(jiān)控色選模式和產(chǎn)量等參數(shù)。然后將待分選的原料米輸送到進(jìn)料斗，通過(guò)喂料器向滑槽供料，米粒在滑槽中排列，形成速度較為均勻的米流下滑到一次色選光電傳感器/CCD攝像頭檢測(cè)區(qū)進(jìn)行掃描、分辨、判別、計(jì)數(shù)。

　　遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控裝置系統(tǒng)組成

　　遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控裝置測(cè)試系統(tǒng)的主要功能可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測(cè)試及分析和結(jié)果輸出顯示等三大部分，其中數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出完全可由基于計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)來(lái)完成，還要選用合適的硬件系統(tǒng)，才能構(gòu)成基于遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控裝置的測(cè)試系統(tǒng)。遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控裝置基于PC機(jī)的單機(jī)系統(tǒng)。作為單機(jī)系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)采集、存貯、分析、處理、傳輸及控制的強(qiáng)大功能（見(jiàn)圖3）。
　　研究方法總結(jié)

　　現(xiàn)代化設(shè)備日趨大型化、連續(xù)化、機(jī)電一體化，其性能與復(fù)雜程度不斷提高，機(jī)械設(shè)備的可靠性和有效度試驗(yàn)是全球性的技術(shù)難題，機(jī)械設(shè)備的平均首次故障前工作時(shí)間和有效度項(xiàng)目一般試驗(yàn)時(shí)間均在幾百小時(shí)以上，且機(jī)械設(shè)備檢測(cè)大都為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，靠試驗(yàn)人員監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況存在一定難度和局限性，因此，急切需要研究開(kāi)發(fā)出能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)視機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀況的裝置，解決機(jī)械設(shè)備檢測(cè)中的實(shí)際困難對(duì)設(shè)備故障的監(jiān)控也更為重要。本項(xiàng)課題所研究的監(jiān)控裝置有一定的通用性，不僅能針對(duì)大米色選機(jī)光機(jī)首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)監(jiān)控裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，還采用多通道多參數(shù)采集，不同種類的機(jī)械設(shè)備可選用不同的參數(shù)采集，研究監(jiān)控裝置加入了如故障報(bào)警、嚴(yán)重故障時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)、數(shù)據(jù)的即時(shí)傳輸?shù)雀郊庸δ?，將異地的信息技術(shù)協(xié)調(diào)起來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，建立遠(yuǎn)程首次故障前平均工作時(shí)間試驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)是解決問(wèn)題的很好的方法，是對(duì)機(jī)械設(shè)備可靠性和有效度試驗(yàn)的有效創(chuàng)新。

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　　《中國(guó)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督》2014年9月刊