謝少俊

摘要：隨著中國科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，目前的機(jī)電一體化設(shè)備已經(jīng)在越來越多的行業(yè)中得到了理想的應(yīng)用，并且確實(shí)顯示出了強(qiáng)大的價(jià)值效益，但由于機(jī)電一體化設(shè)備本身的復(fù)雜性容易出現(xiàn)問題，相應(yīng)維護(hù)過程的難度也相對(duì)較大。在此基礎(chǔ)上，做好機(jī)電一體化設(shè)備管理中的故障診斷是必不可少的。應(yīng)依靠更先進(jìn)的故障診斷技術(shù)，準(zhǔn)確理解和掌握機(jī)電一體化設(shè)備的故障，為后續(xù)維修提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化設(shè)備;故障;診斷技術(shù)

引言：機(jī)電一體化是將機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感器技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，并且應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)電一體化設(shè)備應(yīng)用廣泛，不僅能提高生產(chǎn)效率，也能降低人力成本。然而在多種因素的干擾下，設(shè)備運(yùn)行期間可能發(fā)生故障，必須采用科學(xué)的診斷技術(shù)進(jìn)行檢修。以下結(jié)合個(gè)人工作實(shí)踐，探討了故障診斷技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)備中的應(yīng)用。

1. 機(jī)電一體化設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成和故障特點(diǎn)

1.1結(jié)構(gòu)組成

機(jī)電一體化設(shè)備，主要是由設(shè)備層、控制層組成。其中，設(shè)備層是將計(jì)算機(jī)、高層PLC、低層閥門、傳感器和拖動(dòng)設(shè)備等連接成一個(gè)整體。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化設(shè)備會(huì)出現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，象樹形、環(huán)形、星形等?？刂茖邮遣捎肐/O網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一對(duì)等通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)控制。以控制網(wǎng)為例，可對(duì)離散、運(yùn)動(dòng)、過程、傳動(dòng)等進(jìn)行控制，不但能多通道傳輸數(shù)據(jù)，還具有特殊的控制算法。通過比較有苛求時(shí)間的數(shù)據(jù)、沒有苛求時(shí)間的數(shù)據(jù)，從而確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先權(quán)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的上傳、下載、傳輸?shù)刃枨蟆?/p>

1.2故障特點(diǎn)

機(jī)電設(shè)備故障具有隨機(jī)性、瞬間性、離散性，其故障原因多樣且復(fù)雜。具體到機(jī)電一體化設(shè)備中，故障特點(diǎn)如下：1）零部件多。從微觀來看，機(jī)電一體化設(shè)備就是多個(gè)零件、多種技術(shù)的集合體，各個(gè)部件之間具有良好的銜接功能，才能滿足運(yùn)行需求。該類設(shè)備一旦發(fā)生故障，要想快速準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)的難度大，一是零件故障、元件失效比較常見，二是部分故障問題不明顯。2）更新速度快。機(jī)電一體化是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，設(shè)備更新速度快，由于零件升級(jí)、舊技術(shù)淘汰，也會(huì)增加故障診斷和檢修難度。如果工作人員自身的技術(shù)能力差，沒有全面掌握故障診斷知識(shí)，也會(huì)影響診斷工作的開展。

2. 機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷

2.1機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷流程

1）依據(jù)機(jī)電一體化設(shè)備各功能模塊框架設(shè)計(jì)圖，可對(duì)故障發(fā)生類型進(jìn)行分析。若機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)計(jì)故障風(fēng)險(xiǎn)較多，可通過故障樹繪制進(jìn)行故障現(xiàn)象逐層分析。除此之外，機(jī)電一體化設(shè)備維護(hù)人員也可利用白診斷法、故障樹分析法、壓力檢測診斷法、時(shí)域模型分析法等方法進(jìn)行診斷分析。2）在具體診斷階段，依據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)直觀性特點(diǎn)，若遇到變形、卡死等較為直觀故障，機(jī)電一體化設(shè)備維護(hù)人員可以機(jī)械模塊為入手點(diǎn)，從執(zhí)行元件、驅(qū)動(dòng)元件等模塊，進(jìn)行故障分層分析。3）若單一機(jī)械部分檢測無法確定故障因素，機(jī)電一體化設(shè)備維護(hù)人員可依據(jù)先外后內(nèi)、先主干后枝葉的原則。以部分零件及接口為要點(diǎn)，進(jìn)行逐步分析。

2.2機(jī)電一體化設(shè)備常規(guī)故障診斷方法

故障指示及報(bào)警診斷、工件及機(jī)床損壞程度診斷、系統(tǒng)故障診斷等診斷方式，為機(jī)電一體化設(shè)備常規(guī)故障診斷模式。其中故障指示及報(bào)警診斷，主要利用高等級(jí)機(jī)電一體化設(shè)備內(nèi)自診斷程序。即根據(jù)機(jī)電一體化控制屏幕上顯示信息及系統(tǒng)自診斷規(guī)范，進(jìn)行故障分析排除;工件及機(jī)床損壞程度診斷，主要是依據(jù)工件或機(jī)床故障發(fā)生后破壞情況，進(jìn)行反面推理分析，確定故障源頭;系統(tǒng)故障診斷主要是依據(jù)機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)。結(jié)合局部電氣元件漂移性，進(jìn)行多次試驗(yàn)論證，確定故障風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2.3機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷系統(tǒng)構(gòu)建

依據(jù)XX機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，可進(jìn)行現(xiàn)代化故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建。1）在一翻蓋式儀器內(nèi)，合理設(shè)置故障診斷主機(jī)、連接電纜、連接器、A/D板、I/O板等模塊。2）XX機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷系統(tǒng)主要是在機(jī)電一體化設(shè)備不同位置設(shè)置信號(hào)采集單元。以專家系統(tǒng)判定的方式，對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行分析處理。具體故障診斷單元主要包括27.0V地診斷、液體擺診斷、液壓系統(tǒng)診斷、電纜及軸角編碼器診斷等。其中27.0V地診斷主要利用A/D板，結(jié)合繼電器板數(shù)據(jù)，設(shè)定某一時(shí)刻某一點(diǎn)為正27.0V信號(hào)。隨后構(gòu)建以繼電器板為核心的調(diào)理電路。同時(shí)在A/D輸入端增設(shè)穩(wěn)壓二極管;液體擺診斷主要依據(jù)機(jī)電一體化設(shè)備水平度變化，設(shè)定電壓為8.6V，采用A/D板直接檢測液體擺電壓變化;液壓系統(tǒng)診斷主要是針對(duì)某一需診斷液壓元件，在其出油口位置、進(jìn)油口位置。以串聯(lián)的方式，設(shè)置一壓力傳感器。通過壓力傳感器測量結(jié)果分析，可獲得準(zhǔn)確的故障信息;電纜及軸角編碼器診斷，主要針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備短路、斷路故障特點(diǎn)。利用I/O板，及時(shí)確定故障信息及位置。3）依據(jù)機(jī)電一體化設(shè)備控制系統(tǒng)運(yùn)行要求，在機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷系統(tǒng)軟件設(shè)置階段，可依據(jù)系統(tǒng)通用性、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)流思想、人機(jī)交互、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫等原則，進(jìn)行知識(shí)庫、推理模塊、人機(jī)交互模塊、綜合數(shù)據(jù)庫等模塊合理設(shè)置[2]。

3. 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)的未來發(fā)展

3.1網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向

在未來機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)的創(chuàng)新中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是一個(gè)重要方向。隨著Internet技術(shù)在相應(yīng)故障診斷過程中的引入和應(yīng)用，遠(yuǎn)程輔助功能得到更好的體現(xiàn)和更好的改善。機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷的便利性。由于當(dāng)前機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行中存在一些高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)，如果該環(huán)節(jié)的故障診斷分析進(jìn)入現(xiàn)場，則容易發(fā)生安全事故。雖然有一些遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)，但如果有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)輔助，不可避免地會(huì)顯示出更大的便利性，對(duì)故障診斷和維護(hù)人員的影響更大。

3.2智能化發(fā)展方向

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能專家系統(tǒng)的應(yīng)用也在故障診斷中顯示出很強(qiáng)的價(jià)值，特別是面對(duì)日益復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備故障診斷要求。智能技術(shù)可以提高其便利性和效率，同時(shí)降低人員故障排除的難度。當(dāng)然，對(duì)于一些復(fù)雜的故障問題，依靠人工智能系統(tǒng)也容易出現(xiàn)一些遺漏或誤判問題。需要與故障診斷分析結(jié)合，以驗(yàn)證并逐步升級(jí)人工智能系統(tǒng)，以確保它更適合機(jī)電一體化設(shè)備。

3.3傳感器改進(jìn)

對(duì)于機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，由于對(duì)故障診斷中獲得的各種信息參數(shù)有較高的要求，有必要關(guān)注各類傳感器進(jìn)行有效的創(chuàng)新和改進(jìn)，以確保傳感器能夠更加準(zhǔn)確可靠的信息數(shù)據(jù)。例如，溫度，振動(dòng)，濕度和距離等傳感器需要進(jìn)行深入研究，以了解當(dāng)前的問題和缺陷，然后有目的地進(jìn)行改進(jìn)，為故障診斷的準(zhǔn)確性奠定基礎(chǔ)[3]。

結(jié)論：

簡而言之，雖然目前經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展給機(jī)電一體化帶來空前的機(jī)會(huì)，但也面臨非常大的挑戰(zhàn)。如何有效維護(hù)機(jī)電一體化設(shè)備，是目前故障診斷技術(shù)的重要議題。針對(duì)這一議題，給出故障診斷技術(shù)的相關(guān)分析，并詳細(xì)介紹機(jī)電一體化設(shè)備的故障特點(diǎn)。另外，根據(jù)自身生產(chǎn)工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，簡要分析在實(shí)際設(shè)備故障診斷中需要注意的問題，為機(jī)電一體化設(shè)備的安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張力，嚴(yán)衛(wèi)國.機(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)及可靠性研究[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2018（5）：27.

[2]繆林和.煤礦機(jī)電設(shè)備技術(shù)故障及對(duì)策[J].中國設(shè)備工程，2018（21）：46-47.

[3]鄧九才.故障診斷技術(shù)在機(jī)電設(shè)備維修中的運(yùn)用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2018（22）：98.