机电一体化设备故障诊断系统设计与应用

机电一体化设备故障诊断系统设计与应
用
摘要：以信号处理理论为基础，针对常见机电一体化设备提出了故障诊断系
统的设计理念，并据此对机电一体化设备故障诊断技术进行了总结，希望能科学
有效地提高设备的可靠性、稳定性以及实用性。

关键词：机电一体化；故障诊断系统；设计
现阶段，机电一体化设备是工业领域的有机内容之一，是企业制造中必不可
少的一个流程，在其中扮演着非常关键的角色.但是，要是有过零件与设备发生
这样那样的故障，那么一定会在很大程度上影响到企业的技术生产，同时能够使
其蒙受非常严重的经济损失.因此，制造商需要高度重视机电一体化设备，以防
止故障影响到自己的生产工作.在具体的工作中需要最大限度地排除出现的故障，然后最大限度地防止生产环节的损失11，弄清楚故障的主要特点，提高诊断的精
准程度，充分确保其处于理想的运行状态，为取得最高的效益做好铺垫.鉴于这
一个方面的原因，本文细致深入的分析了机电一体化设备故障的主要特点，提出
相应的优化策略，希望能够对业界同仁提供帮助.
1现阶段机电一体化设备故障的主要特点
1)机械部分：充分弄清楚故障的主要特点，是确保设备质量，提高其运行效
率的重点.第一，现实中诸多方面的因素能够造成故障的产生，或许是由于某个
故障造成设备产生问题，或许是由于若干故障使得设备产生问题.因此，在诊断
与检查的时候需要认真仔细，因设备往往会处在持续的工作之中，因此，在各个
运行阶段其状况同样存在一定的差异指出.设备工作的时候，要是产生了一定的
问题，不要单纯依靠一个特点而对其作出定论，需要基于故障特点来认真细致的
分析，充分明确各种问题的规律，弄清楚是不是因各种随机因素造成，在这里，
因设备故障存在一定的模糊性、不确定性、间断性等现实特点，因此诊断的时候
一定要充分注重上面的几方面内容，需要充分考虑各种情况来做出分析，从而能
够充分把握故障的特征及其种类，进而才能制定科学合理的措施。

2)电子部分：除去上文所述，还需要弄清楚机电一体化设备电子故障特点.
在这里，因该种设备主要涉及到电子与机械两个方面的内容，因此研究故障特征
的时候必须注重电子部分的故障特点通常来说，这一部分的故障存在突发性与隐
蔽性等特点，同时应当关注的问题是，一系列外部条件将会影响到该方面的故障，这样就导致故障的种类愈发复杂多样，或许将产生各种特点.以上的故障非常繁琐，同时还存在别的因素，因此，常常是由于若干故障一起引发机电一体化设备
故障，各种故障存在着一定的联系.比若说当其中的机械未根据提前设置的指令
工作的时候，常常将其归结为机械上的问题，然而一般出现以上故障基本上是因
电子部门运转不良造成的，所以在具体的工作中需要认真分析各个部分，弄清楚
其特征，从而充分确保所制定的策略富有原则性与针对性。

2 应对机电一体化设备故障的有效策略
按照上面我们阐明的主要故障特征，我们能够从具体状况入手阐明明确有关
故障与相应的检查维护思想.接下来我们主要针对故障提出其有效策略，主要目
的是为了充分弄清楚诱发故障的根源，充分保障制定的策略富有规划性与规律性，使其始终处在一个理想的状态中工作。

现阶段，业界对于机电一体化设备故障这一个问题，存在多种检测手段和方法.并且在工作过程中还能够凭借所诊断的故障特点为将来的工作提供参考和借鉴.通常而言，就故障的诊断与检查，往往具有各种相应的特点与目的，为充分
确保设备处于良好的工作状态之中，同时使其实现效益最大化，同时属于最关键
的检查目的，这样就能够有效控制故障的出现，使其始终处于可控范围中，最终
能够实现维修时间的降低，这同样属于检查的主要目的.现阶段，诊断故障过程
中具有若干任务：首先，检测故障，也就是检查设备工作时系统发射状况，在此
基础上，细致深入的分析所得到的数据，通过这种方法诊断出现故障的位置.其次，判定所发生故障的种类，也就是当出现设备故障以后，应当对其进行分析，
并能够弄清楚其所属的种类.再次，对所发生的故障进行准确的定位，在完成以
上2个工作的前提条件下进一步细分故障的原则与种类，充分弄清楚产生故障的
位置、其具体的根源以及具体的特点等诸多方面内容.第四，故障的恢复，当上
述3个步骤结束后，需要选择科学合理的策略将其解决，使设备能够恢复正常，
处于正常的运行状态，通常来说，诊断故障主要是利用相关信号等来弄清楚其具
体的工作状况。

3 故障诊断技术归纳
机电一体化设备故障诊断技术的特点可以归纳如下：(1)具有较强的目的性。

(2)具有较高的复杂性。

机电一体化设备一方面存在机械构件，另一方面又存在
电气构件，在两者之间又有区分较为模糊的共同构件，这种多样化的构件使得对
设备进行故障诊断也存在着极大的困难。

(3)机电一体化设备故障诊断难、重复
性低导致这门技术必须要理论和实践相结合，即具体问题具体分析，诊断方法和
维修方法可能因不同的实际情况而不同。

当然，这也是积累经验的过程。

为此，本文提出以下故障诊断步骤：首先，在进行机电一体化设备故障诊断
之前需要严格明确目的：(1)确保设备无故障，能够安全可靠运行；(2)要使设备
发挥其最大功效，最大限度体现其价值；(3)保障设备在发生故障时能够及时而
准确地诊断，将安全事故扼杀在襁褓中。

其次，将早期诊断的故障或者前人所积
累下来的故障诊断经验预存于知识库中。

实时了解当前设备的信息，使用多种理
论和方法对设备的特征信号进行采集和整理。

最后，对设备的运行状况进行深度
的整理分析。

将设备诊断信息整理后得到的数据输入计算机，从而得出可能发生
故障的部位，并进一步验证。

同时，做好进一步分析的工作，预测故障发生的趋势，提出有效的预防及修复措施，以确保设备的正常运行。

机电一体化设备不可避免地要执行旋转动作，其在运行过程中也难免存在噪声，部位或转速不同，设备部件发出的噪声频率也不同。

即便如此，想要从如此
多频率的噪声中分析得到故障点也并非易事。

为此，首先需要做的是进行噪声数
据的有效采样和存储。

一般方法是利用拾音器和声卡直接将噪声信号采集至计算机，声卡同时将收集来的模拟信号转化为数字信号，即进行A/D转换。

一般而言，信号的分析分为时域和频域分析。

采集来的信号为时域信号，为了能更加清晰完
整地分析信号，一般要将时域信号转变为频域信号进行分析，即进行信号的频谱
分析。

其次，要将采集的信号数据以音频文件的形式保存，再导入Matlab工作空间中以便处理。

结语
通过本文的分析和总结可以看出，机电一体化设备故障诊断是自机电一体化设备普及以来亟待解决的关键问题。

本文详细阐述了信号处理理论用于机电一体化设备故障诊断中的方法，并根据常见的机电一体化设备设计了故障诊断系统，在此基础上又对当前的机电一体化设备故障诊断技术进行了归纳和总结，希望能确保机电一体化设备安全高效运行。

参考文献
[1]王信义，朱小燕，袁洪芳.机电一体化设备的故障诊断技术研究[J].机械与电子，1999(4)：126.
[2]许秋香.机电一体化设备故障维修特点及可靠性分析[J].机电信息，2012(6):38.。