數控機床運行狀態遠程監測和故障診斷系統實現
宋文1,3，石毅2
（1西北工業大學機電學院，西安710072；2陜西華拓科技有限責任公司，西安710043；
3西安航空技術高等專科學校，西安710077）
摘要：針對數控機床運行狀態的遠程監測和故障診斷的需要，研究和建立了基于internet的數控機床運行狀態遠程監測和故障診斷系統。探討了該系統主要功能及實現方法，對實現過程中的關鍵技術進行了較詳細的分析。
關鍵詞：數控機床；遠程狀態監測；故障診斷
中圖分類號：tp277 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010) 05-0100-03
0引 言
在數控機床的使用過程中，用戶最關心的是在設備出現故障征兆信號時如何提茼進行診斷以及在發生故障之后如何及時進行維修等。隨著計算機網絡技術的飛速發展，以及制造行業中先進制造技術的廣泛推廣，基于internet和無線網絡為基礎的數控機床運行狀態遠程監測和故障診斷方法得以實現。本文提出的數控機床運行狀態遠程監測和故障診斷系統實現了新一代的數控機床生產企業售后服務體系，通過實現“移動的是數據而不是人的處理方式，可以“足不出戶”就在線、實時獲得其售出產品的電氣、機械運行狀態、早期潛在故障和已發生故障的信息，從而指導產品使用企業維修人員快速維修，或者派遣針對性極強的少量專業售后服務人員完成故障處理和維修工作。
1 系統體系結構
基于internet的數控機床遠程狀態監測和故障診斷系統主要分為以下幾個部分：一是數控機床狀態監測和故障預處理終端，主要完成數控機床現場的狀態監測和故障信息預處理功能，安置在數控機床上；二是遠程故障診斷中心，主要實現專家系統故障分析和診斷的功能，安置在數控機床廠家的服務器上。系統體系結構如圖1所示。
圖l中，用于狀態監測和故障診斷的核心部件是數控機床狀態監測和故障預處理終端，在數控機床的關鍵部位，根據需要安裝不同的高精度傳感器，在線獲取震動、溫度、轉速等運行狀態信息；同時通過數控系統智能通訊接口，獲得數控系統各種電氣狀態數據和出現的故障代碼，綜合進行各種數據的預處理，并利用狀態分析和故障處理技術，形成狀態數據和故障數據包，并在出現故障或潛在故障的時候，利用網絡將該數據包發送到數控機床生產廠家的遠程故障診斷中心，完成遠程狀態監測和故障診斷終端的功能。
遠程故障診斷中心可設在數控機床廠家或數控技術服務機構，該平臺通過internet在線獲得各臺數控機床狀態監測終端的狀態數據和故障代碼包，轉存入每臺數控機床的工作數據庫，同時利用專家系統故障診斷庫，進行故障分析，并可以采用虛擬專家遠程會診的方式，判斷故障內容，并提供處理建議或方法，指導數控機床使用單位技術維修人員或本廠售后維修人員進行數控機床的維修。
2 系統功能和實現方法
系統由設置在數控機床端的數控機床狀態監測和故障預處理終端和遠程故障診斷中心組成，其功能模塊如圖2所示。
2.1教控機床狀態監測和故障預處理終端
數控機床狀態監測和故障預處理終端主要完成四個部分的功能，分別為監測功能、與數控系統的信息通訊功能、狀態數據及故障數據預處理功能、遠程通訊功能。
(1)監測功能。是針對能反映數控機床運動狀態和加工過程狀態的主要信號進行監測，該終端通過電氣適配接口（包含信號調理部分）與傳感器連接，這些傳感器直接安裝在數控機床主要部位（如主軸／進給軸及軸承，電機，液壓傳動部件，傳動箱等），直接在線檢測這些部位的關鍵信息，監測對象多為主軸、進給軸、液壓氣動設備等，狀態監測的信號主要分為功率、振動、壓力和溫度等。對于振動信號，可采用加速度傳感器獲得，對于溫度信號，可采用溫度傳感器，功率可由電流、電壓信號轉換后獲得。
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