苗君明

遼寧廣播電視大學(xué) （沈陽 110034）

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)控機床的狀態(tài)檢測與診斷提供了便捷的技術(shù)手段，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的診斷系統(tǒng)可以有效地實現(xiàn)資源共享、遠程會診，也可以對企業(yè)人員進行遠程培訓(xùn)和知識傳播。數(shù)控機床是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，是企業(yè)生產(chǎn)線上的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備。如果發(fā)生故障，不能及時維修，將給企業(yè)造成經(jīng)濟損失。因此企業(yè)用戶十分重視在數(shù)控機床出現(xiàn)故障征兆信號時如何提前進行診斷及如何及時維修處理。

1 數(shù)控機床遠程診斷系統(tǒng)的意義及現(xiàn)狀

1.1 數(shù)控機床遠程診斷系統(tǒng)的意義

數(shù)控機床遠程診斷系統(tǒng)能實現(xiàn)對數(shù)控機床的遠程檢測和管理，從而保證機床正常運行；可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的診斷數(shù)據(jù)共享，利用網(wǎng)絡(luò)專家對機床故障進行遠程會診，提高故障診斷的智能化水平和可靠性；可以縮短分析故障信息的時間，提高診斷效率，減少停機時間，增強企業(yè)的競爭力；可以方便數(shù)控機床使用者、機床制造方和專家之間的聯(lián)系，能夠在較短時間內(nèi)獲得大量信息、維修經(jīng)驗，提升服務(wù)水平。

1.2 數(shù)控機床遠程診斷系統(tǒng)的現(xiàn)狀

國外數(shù)控機床制造商在所生產(chǎn)的產(chǎn)品中添加了遠程診斷模塊，有利于遠程指導(dǎo)和維修。當數(shù)控機床在使用過程中出現(xiàn)故障時，都可以通過網(wǎng)絡(luò)從制造商維護中心獲得相關(guān)資料，對于常見故障，可以利用網(wǎng)絡(luò)通訊加以解決；對于嚴重故障，可以通過信息交互模式，快速解決。國內(nèi)數(shù)控機床制造商在遠程診斷方面還比較薄弱，還沒有成熟的產(chǎn)品和集成功能的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。近年來，我國數(shù)控研究者相繼開發(fā)了藍天I型，航天I型等開放式數(shù)控系統(tǒng)，為實現(xiàn)遠程故障診斷提供相應(yīng)技術(shù)準備和可能。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

數(shù)控機床遠程故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系主要分為數(shù)控機床狀態(tài)檢測和故障預(yù)處理終端、遠程故障診斷中心兩部分。狀態(tài)檢測和故障預(yù)處理終端安置數(shù)控機床上，用于監(jiān)控數(shù)控機床現(xiàn)場的狀態(tài)和對故障信息預(yù)進行處理；遠程故障診斷中心安裝在數(shù)控機床服務(wù)中心的服務(wù)器上，實現(xiàn)專家系統(tǒng)故障分析和診斷功能。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)處理終端是狀態(tài)檢測和故障診斷的關(guān)鍵部件，根據(jù)需要，將不同功能的傳感器安裝在數(shù)控機床相應(yīng)位置，獲得數(shù)控機床實時運行狀態(tài)信息，如溫度、轉(zhuǎn)速、振動、壓力等；通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，獲得數(shù)控機床各種運行參數(shù)和故障代碼，對數(shù)控機床的運行數(shù)據(jù)和故障特征進行綜合預(yù)處理，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和故障處理技術(shù)，形成狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)包，當數(shù)控機床運行狀態(tài)異?；驖撛诋惓r，利用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程故障診斷中心，獲得故障機床的狀態(tài)檢測信息，利用專家系統(tǒng)進行故障分析，完成故障的遠程檢測。對于疑難故障，可以進行遠程專家會診，判斷故障內(nèi)容，提出處理方案，指導(dǎo)數(shù)控機床維修人員對機床進行維修。

3 系統(tǒng)功能和實現(xiàn)

系統(tǒng)由故障診斷系統(tǒng)、故障信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和遠程故障預(yù)警與診斷中心組成。

3.1 故障診斷系統(tǒng)

該系統(tǒng)有信息處理系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)組成。信息采集系統(tǒng)在線采集數(shù)控機床的運行狀態(tài)，并將數(shù)控機床的溫度、轉(zhuǎn)速、振動信號由電荷放大裝置和A/D轉(zhuǎn)換裝置進行信號轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過信息處理系統(tǒng)中除噪、信號分析等環(huán)節(jié)，最后對信號進行分類，歸一化處理，輸入故障信息系統(tǒng)。

3.2 故障信息系統(tǒng)

故障信息系統(tǒng)定時采集各個子系統(tǒng)的特征信號，豐富數(shù)據(jù)庫；運用小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對所接收到的信號進行分析；對數(shù)控機床當前運行狀態(tài)進行評估，并給出預(yù)測結(jié)論。當數(shù)控機床運行參數(shù)偏離正常范圍時，系統(tǒng)將根據(jù)不同情況，給出相應(yīng)警告及處理辦法，如圖2所示。

圖2 故障信息系統(tǒng)

3.3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將數(shù)控機床的運行狀態(tài)特征通過網(wǎng)絡(luò)送到遠程故障診斷中心，再將診斷意見輸送到故障信息系統(tǒng)。

3.4 遠程故障預(yù)警與診斷中心

遠程故障預(yù)警與診斷中心是數(shù)控機床遠程診斷系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵技術(shù)，主要由信息交流模塊、故障診斷模塊、知識庫模塊、用戶模塊和機床信息管理模塊等5部分組成。信息交流模塊主要實現(xiàn)故障診斷中心、故障診斷模塊與故障信息系統(tǒng)之間信息交流。故障診斷模塊是故障診斷的核心部分，主要實現(xiàn)對遠程診斷請求信號進行處理、分類，可以提供在線診斷和離線診斷等功能。知識庫中的知識數(shù)量和質(zhì)量是遠程故障預(yù)警與診斷中心的核心模塊，決定著診斷的準確性。診斷系統(tǒng)中各診斷程序與知識庫相互獨立，知識庫具有自動更新的功能，隨著數(shù)控機床故障的發(fā)生與解決，自行將故障信息進行整合，得出對應(yīng)故障特征向量和故障代碼，不斷完善和充實知識庫，從而提高診斷的質(zhì)量和性能，達到滿足遠程診斷的需要。知識庫中當數(shù)控機床發(fā)生故障，將會求助與遠程故障診斷中心，增加了“臨床”機會，增加知識積累，同時專家也可以根據(jù)具體情況對知識庫進行整理，提供診斷效率。用戶模塊主要實現(xiàn)用戶的注冊、管理及信息查詢，用戶主要包括專家和企業(yè)技術(shù)人員。機床的信息管理是按照時間順序?qū)γ恳慌_機床建立相應(yīng)的檔案，內(nèi)容主要包括機床生產(chǎn)的時間、技術(shù)文檔；機床維護時間、維護檔案；機床發(fā)生故障時間、故障原因、處理結(jié)論；主要部件生產(chǎn)時間、技術(shù)文檔等。

4 結(jié)語

數(shù)控機床遠程故障診斷技術(shù)就是將數(shù)控機床故障診斷技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，在數(shù)控機床上建立狀態(tài)監(jiān)測點，采集其運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并在企業(yè)局域網(wǎng)和INTERNET上建立專家診斷中心，對數(shù)控機床運行狀態(tài)進行分析診斷。它可以使故障診斷更加靈活方便，并能有效提高診斷的精確性以及工作效率，減少維護時間。

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