數控機床遠程機械故障診斷和服務系統

時間：2008年04月09日瀏覽：339次收藏分享：

摘要：數控機床不僅可以通過高速、在線的遠程診斷系統降低停機時間、減少故障發生和提高設備使用率，還可以通過動態數據進行機床加工狀態監測和質量跟蹤。文章介紹了基于華中Ⅰ型數控系統上層軟件和網絡技術開發的數控機床遠程診斷系統，并闡述了其主要功能模塊、技術特點和操作步驟。試驗研究表明，數控機床遠程診斷系統具有實用性。

1 前言

隨著數控機床產品應用普及率的不斷提高、高速化加工需求的不斷增加，使得遠程機械診斷功能已成為用戶選購數控機床產品時越來越重要的考慮因素。該功能既可以使機床制造商受益，又可以使機床制造商與用戶建立起長期和密切的關系。由于有了遠程機械診斷和服務系統，所以對數控機床用戶來說，可以：(1)實現預知維修，及早發現故障隱患，減少機床停機時間，防止突發事故，提高生產率；當發現故障隱患無法停機時，用戶可以在遠程診斷和服務系統的指導下控制機床的加工，把損失降到最低。(2)把機床制造廠的專用知識傳遞給機床操作人員和維修人員，使機床利用率最高。(3)合理預測機床壽命，使機床在保質、保產情況下超期服役。同時，遠程機械診斷和服務還可為機床制造商帶來多方面的利益：可以減少服務人員和費用；方便地對機床使用情況進行質量跟蹤，發現薄弱環節，不斷提高機床質量；對設備進行狀態管理，實現事后維修、計劃維修和預知維修的有機融合。

2 系統構成及功能

數控機床遠程機械診斷及服務系統的構成見右下圖。

遠程機械診斷和服務系統框圖

由圖可知，該系統的主要功能模塊有：網絡數據處理模塊、網絡數據傳輸模塊、網絡診斷服務程序和狀態監測與遠程診斷軟件。

網絡數據處理模塊

網絡數據傳輸模塊

網絡診斷服務程序

狀態監測與遠程診斷軟件

在華中Ⅰ型數控系統的上層軟件中添加網絡數據處理模塊，將A/D數據采集卡采集到的數據按照一定的格式打成數據包，通過網絡數據傳輸模塊發送給與此系統相連的網絡診斷服務程序。

網絡數據處理模塊的另一個功能是掃描診斷結果緩沖區，根據診斷結果調用相應的數控系統接口函數來控制機床的運動或調整系統參數等。

網絡數據傳輸模塊也添加在數控系統的上層軟件中，主要負責接收數控系統中A/D數據采集卡所采集的數據，并對接收的數據按約定的格式進行解包，存放到發送數據緩沖區中，同時還要掃描接收數據緩沖區中是否有待接收的參數信息或遠程分析系統傳回的診斷結果。網絡數據傳輸模塊還負責接收采集數據的格式信息，如頻率、段數、點數等。

遠程診斷服務系統為機床故障的分析和診斷提供了一個方便有效的工具，系統可以計算被診斷齒輪箱和電動機組的各種特征頻率，包括電動機和機械兩部分。進行電動機特征頻率計算需輸入的參數有：交流電動機的轉子槽數、定子槽數、極對數、實際轉速、鐵芯的外圓半徑、鐵芯的內圓半徑、鐵芯長度、電動機功率、電動機型號及電源頻率等。進行機械部分特征頻率計算需輸入的參數有：軸的轉速、軸承外徑、軸承內徑、軸承球徑、軸承滾珠(針)數、齒輪齒數、電源頻率及軸號等。

為了監測和診斷的準確有效性，在軟件系統中裝有經過仔細篩選整理過的典型故障譜圖，并可根據運行經驗積累所監測機床的各種典型故障譜圖。同時，被授權的專業人員可以通過模塊中的知識編輯器自由地增添、刪減或修改診斷知識和模糊關系矩陣，以保證系統具有可靠和高質量的診斷結果。

實際進行故障診斷時，首先由計算機對故障信號進行FFT和倒譜分析，并根據幅頻圖，自動計算故障癥狀向量。再由計算機自動檢索故障診斷知識庫，并運用模糊邏輯診斷法，得出診斷結果。

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技術

數控機床遠程機械故障診斷和服務系統

1 前言

2 系統構成及功能

3 技術特點

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