基于Internet的数控机床远程故障诊断系统的研究_王国锋
基于网络的数控机床远程控制技术
基于网络的数控机床远程控制技术董文辉,巩亚东,王宛山(东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳,110006)摘要:分析了实现数控机床远程控制的两种主要模式,分析了各自的特点和所需的软硬件支持,探讨了机床远程控制的网络软件结构,以及网络安全策略和对数控机床远程控制的展望。
关键词:数控机床;CNC ;远程控制;网络化制造Romote Control Technology of NC Machine Tool Based on NetworkDONG Wen -hui ,GONG Ya -dong ,W ANG Wan -shanA bstract :This paper discuss t wo main methods of remote controlling of NC machine tool ,Including necessary software and hardware .The construction of the software is also presented .The security of the net work and the remote controlling of NC machine tool are listed .Keywords :NC machine tool ;C NC ;Remote control ;Network manufacturing0 引言随着网络经济时代的到来,制造业正经历着一场深刻的变革,利用网络(Internet Intranet Extranet )这一强大的支撑环境,结合制造业本身的业务流程的特点,探索新世纪制造业如何应对动态多变的内外环境,许多新思维新概念应运而生,如敏捷制造、虚拟制造、网络化制造等等,可以说制造网络化是现代制造业发展的主要趋势之一。
[1]～[4]数控机床的远程控制是支持全球化制造的使能技术之一,提供了实现异地制造的一种手段,因此将成为实现网络化制造的基础。
数控机床的远程故障诊断系统中关键技术研究
据 的 处 理 可 以 解 决 以 上 问 题 。 高 效 的 数 据 处 理 及 存 储 成 为 数 控 机 床 远 程 故 障 诊 断 系 统 的 关 键 技 术 之 一 。 另 外 。 助 于 Ｉ ｔｒ ｅ 数 据 的 传 送 将 更 为 迅 速 、 效 。 这 借 ｎｅ ｎ ｔ， 高
就为 系统成 功运 行提 供 了保 障 。 数 控 机 床 故 障 诊 断 系 统 中 的 传 感 器 检 测 到 数 控 机
维普资讯
・
控 制 与检 测 ・
组合机 床与自 化加 动 工技术
文 章 编 号 ：０ １— ２５ ２ ０ Ｏ ０ ６ ０ １０ ２ ６ （ ０６）３— ０ ６— ４
数控机床的远程故障诊断系统中关键技术研究 木
罗永顺 ， 玉忠 李
（ 东技 术 师范 学院 机 电系 ，广 州 ５ ０ ３ ） 广 １６ ５
ｈｇ ． ｉ ｐａ ｅ ａｙ ｅ ｈ ｓ ｇａ ｄ ｏ ｉ ｉｉｇｏ ｈ ｓ ｅｈ ｏｏ ｉｓ ｉｈ Ｔｈｓ ｐ ｒａ ｌｓ ｓｔｅｕ ｉ ｐｔ ｚ ｆｔｅ ｅｔｃ ｎ ｌｇ ， ｎ ｎ ｎ ｍ ｎ ｅ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｒ ｍ ｏ ｅ ｆｕｌ ｄ ａ ｏｓｓ ｗ ａ ｌ ｔ ｃ ｎ ｏ ｙ；ｄ ｔ ｂａ ｅ ｅ ｔ ａ ｔ ｉｇ ｎ ｉ ； ｖｅｔ ｅ ｈ ｏｌｇ ａａ ｓ
方 法 。 在 远 程 故 障 诊 断 中 ， 只 是 单 纯 地 将 传 感 器 检 若 测 到 的 数 据 上 传 ， 厂 家 的 诊 断 中 心 进 行 数 据 的 处 理 由 和 分 析 ， 使 它 的 工 作 量 变 得 非 常 庞 大 ， 而 影 响 诊 断 将 进
的 效 率 。在 用 户 的 诊 断 系 统 中 建 立 数 据 库 ， 进 行 数 并
数控机床的远程监测与故障诊断系统
郑德鹏
研究背景与意义
老王 接到故障通知 坐飞机倒火车转汽车 老李 接到故障通知 登录客户端，接收现场数据
3天
研究诊断决策并指导现 场操作人员排除故障
8个小时
研究分析机床故障
机床掉了 个螺丝
故障排除
基本框架
诊断推理，决策控制
数据传输，数据存储
数据处理，数据分析 信号采集，状态监测
语义（做什么）
网络 协议3 要素
语法（怎么做）
时序（做的顺序）
数据传输 数据存储
信息爆炸 高效管理 海量数据 快速锁定 所需信息 数据库 microsoft sql server
诊断推理 决策控制
数控机床故障 诊断专家系统
主传动故障 诊断子系统
进给运动故 障诊断子系 统
电气与数控 故障诊断子 系统
信号采集 状态监测
信号采集两大要求
速 度
精 度
数控机床需要监测的指标
位移
位置
速度
压力
温度
功率
振动
数据处理 数据分析
静态信号（幅值大小与 方向不随时间变化而变 化）
信 号 动 态 信 号
平稳信号 随机信号 非平稳信号
周期信号 确定信号 非周期信号
信号分析
时域分析 频域分析 信 号 分 析 幅值域分析 频谱分析 时序分析 小波分析
液压与气压 故障诊断子 系统
刀具故障诊 断子系统
诊断推理 决策控制
主轴高温预警
机械故 障报警
伺服系 统报警
冷却报 警
电流过大 轴承损坏 进给量过大
程序错误
传感器故障 杂质阻塞
伺服控制 系统故障
基于网络模式下的数控机床故障诊断探析
内燃机与配件0引言网络技术在数控机床故障诊断中的有效应用，能够对设备的整个运行过程进行合理规划，对故障产生的主要原因进行推理，并制定出合理的解决措施，同时能够全面提高维护人员，对整体加工环境的感知能力，通过智能化编程对整个施工过程进行监管，自动化进行数控机床故障诊断。
1网络技术在数控机床故障诊断应用的必要性在进行数控机床故障诊断的过程中，通常会采用单机版技术设备，有效节约故障诊断时间，降低人力物力的投入，将得到的海量代码进行融合处理，通过网络技术的应用，保证诊断过程的通用性，结合故障产生的主要原因，进行故障代码的实时更新。
采用网络所具有的开放式、互动性的功能作用，对当前数控机床常见的系统故障进行诊断分析，在基层端口显示出不同的故障代码，通过网络通讯模块的应用，实现互联网之间的有效传输，工作人员能够通过远程控制技术，分析数控机床的实际运行状态，并下达维修指令，要求现场的工作人员，进行数控机床故障信息检查。
借助网络的便利性完成远程故障分析工作，打破传统数控机床故障诊断，时间与空间的限制，在出现运行故障的第一时间，制定出完整的故障解决方案，并随时通过网络平台，向数控机床领域专家进行故障咨询，分析故障发生的主要原因，及时进行故障排除，全面提高设备的运行效率，降低企业经济损失，节约机械生产企业的设备维护成本。
1.1故障查询的通用性不同型号的数控机床有着不同的内在结构，产生故障的主要原因也存在着明显的差异性，如果在故障诊断的过程中，出现错误代码和报警信息，就会形成数控系统故障，这是由于数控系统会自动根据部件产生的异常情况进行汇总报告，反馈出相应的错误代码。
数控系统故障所产生的错误代码，不会因为机床的型号不同而发生改变，同时，数控系统所具有的系统报警功能也存在着区别，在进行机床错误代码融合的过程中，需要制定出合理的应急预案，保证故障代码的实时更新，确保故障查询的通用性。
1.2故障码网络化传输网络技术在数控机床故障诊断过程中的有效应用，能够简化故障诊断流程，为机床自带的诊断系统运行提供便捷服务，通过网络技术实现区域范围内的自主通讯，应用串口服务器完成故障代码的网络传输，简化故障诊断工作流程，制定多元化的数控机床设备维护方案。
数控机床运行状态远程监测和故障诊断系统实现
０ 引 言
在数控机床 的使 用过程 中，用 户最关心 的是
在设备 出 现 故 障 征 兆 信 号 Ｈ Ｗ 何 提 前 进 行 诊 断 以 ｅｎ
１ 系统 体 系结 构
基于 Ｉｔｒｅ 的数控 机 床 远 程状 态 监 测 和故 障 ｎｅｎｔ 诊断 系统 主 要 分 为 以下 几 个 部 分 ：一 是 数 控 机 床
Ｘｉ ｎ ７１ ０ ２， Ｃｈｉ ａ；２． Ｓ ａ ’ｉＨｗａｅ ｃｅ ｃ ＆ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ．， Ｌｔ ’ ０７ ａ ｎ ｈａ ｎｘ ｔｃ Ｓ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏｏ ｙ Ｃｏ ｄ，
Ｘ’ １０ ３ Ｃ ｉａ ． Ｘ’ ｅ ｔ ｈ ｉ ｌ ｏ ｅｅ ｉｎ７ ０ ７ ， Ｃ ｉａ ｉｎ７ ０ ４ ， ｈｎ ；３ ｉ ｎＡ ｒ ｅ ｎｃ ｌ ｇ ，Ｘ ’ １０ ７ ａ ａ ｏｃ ａＣ ｌ ａ ｈ ） ｎ
现场 的状 态 监 测 和 故 障信 息 预处 理 功 能 ，安 置 在
数控 机床 上 ；二 是 远 程 故 障 诊 断 中 心 ，主 要 实 现 专家 系统 故 障分 析 和诊 断 的 功 能 ，安 置 在 数 控 机 床厂 家 的服务 器上 。系统体 系结 构如 图 １ 所示 。态的远程监测和故障诊 断的需要，研 究和建立 了基 于 ＩＴ Ｒ Ｅ Ｎ Ｅ Ｎ Ｔ的数控
基于神经网络的数控机床故障诊断专家系统
ｍｅｔｓ ｏ ｓｔａ ｒｊｅ ｓｒａｏ ａ ｌ ｎ ｅｓｂｅ ｔ ａ ｅｔｒａ ｐｉｄｐｏ ｐ ｃｓ ｎ ｈ ｗ ｈ ｔｐｏｅ ｔｉ ｅｓ ｎ ｂｅ ａ ｄｆａ ｉｌ ，ｉ ｈ ｓｂ ｔ ｐ ｌ ｒｓ ｅ ｔ． ｅ ｅ
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：ｎ ｕ ａ ｅｗｏ ｋ； ｅ ｐｅｔｓ ｓｅ ；ｆ ｕｔｄｉｇ ｏ ｉ ｙｗ ｒ ｅ ｒ ｌｎ ｔ ｒ ｘ ｒ ｙ ｔ ｍ ａ ｌ ａ ｎ ｓｓ
到 了一些 困难 ， 主要表 现为 知识 获取 的 “ 瓶颈 ” 逻 与
故障 征 兆 输入 获 取 与 处 理 模块
一一 一一 一一 一一 一一 一
专家 出 输 系统 模块
图 １ 神 经 网络 专 家 系统 结 构
辑 推理 的 “ 合爆 炸 ” 组 问题 ， 即推 断 效 率 低 、 应 能 适 力 差等 。而 神经 网络 则 以其所 特 有 的学 习能 力 、 联
ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｕｒ ｌｎｅｗｏ ｋ ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ，ｉ ｓａ ｐｌｅ ｏ ｄ ａ ｎ ｓｓ ｏ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｎｅ ａ ｔ ｒ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｔｗａ ｐ ｉ ｄ ｔ ｉ ｇ ｏ ｉ ｆＣＮＣ ａ ｈｉ ． Ｔｈ ｙ ｔ ｍ ｔｕｃｕｒ ｍ ｃ ｎｅ ｅ ｓ ｓｅ ｓｒ ｔ ｅ，ｆ ｎｃｉｎ ｕ ｔｏ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
０ 前
言
统 在 后 的串行方 式 ， 如图 １ 示 。 所
数控 机床 是机 、 、 一 体 化 的 先进 制 造 设 备 ， 电 液
基于知识的远程设备在线故障诊断专家系统的研究与实现的开题报告
基于知识的远程设备在线故障诊断专家系统的研究
与实现的开题报告
一、研究背景
随着工业和信息化的发展，远程设备在线故障诊断技术的需求越来
越大。
传统的基于人工的故障诊断方式存在很多缺陷，例如耗时、耗费
人力物力等。
基于知识的远程设备在线故障诊断专家系统是一种新型的
故障诊断技术，具有高效、准确、智能化等优点，在工业应用领域得到
广泛关注和应用。
二、研究内容
本研究旨在基于知识的远程设备在线故障诊断专家系统开发一种故
障诊断算法，实现高效、准确的故障诊断。
具体研究内容包括：
1、对远程设备在线故障诊断专家系统的研究和分析，了解其原理和特点。
2、探究基于知识的故障诊断技术，研究目前基于知识的故障诊断技术发展现状、方法及其应用。
3、设计远程设备的故障诊断算法，考虑到网络延迟、稳定性等因素，实现远程设备故障的实时诊断和判断。
4、研究优化算法，实现故障诊断准确率的提高和运行效率的提高。
五、研究意义
本研究将在工业生产中推广远程设备在线故障诊断专家系统，提高
生产效率和安全性，减少工业生产中因故障带来的损失和风险，同时推
动基于知识的故障诊断技术的发展。
基于Internet的数控设备远程故障诊断技术
Hale Waihona Puke .0L kO);<&*583
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基于 (*/58*5/ 的数控设备远程故障诊断技术
周 奇 师汉民 - 华中科技大学， 武汉 ABCCDA E !"#$%"$# &’($) *+ )$,-.$ %$/0#$ )-’1"0(-( #$.2"03014 !"#$ %&， ’"( ")* + ,&* - .)/&0*)1 .2 ’34/5, 6*7&*558&*7 )*9 :5;<*01073 =545)8;< 25*/58> ?@<)* ABCCDA，2<&*) E %%%%%%%%%%%%%%& %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%& 【 摘要】通过研究现代网络技术与数控制造技术集成的可行性 > 证实了网络制造这一先进制造技 术在数据传输、 故障诊断、 网络监控以及大容量数控程序加工等方面较传统数控制造技术具有很大的 %%%%%%%%%%%%%%& 关键词： 远程诊断； 网络监控 X M ’ 模型； 【 5&(#%’.#】$%& ’&()*+*,*-. /’ *0-&12(-*01 3/4&20 0&-5/26 -&7%0/,/1.8 (04 .2 3(09’(7-92*01 -&7%0/,/1.
基于神经网络联想记忆的数控机床故障诊断系统
Ｋｅ ｙｗｏｒ ： ａ ｌｄａ ｎ ｓｓ ｎ ｒｅ ｎ ｔ ａ ｓ ｃａ ｉｎ ｌ ｄｓ ｆ ｕｔ ｉｇ ｏ ｉ； ｅ ｅ ； ｓ ｏ ｉｔ ａ ｖ ｏ ｍｅｍｏ ｙ ｎ ｍ ｅ ｉａｌ ｏｎｒ ｌ ｃ ｉｅ ｒ； ｕ ｒ ｃ ｃ ｔ ｏ ｍａ ｈｎ
０ 引言
数控机 床 是一种 集 多个 应用科 学 于一 身 的包 括 机 、电 、液 、气 的机 电一 体化 产 品 ，其 故 障诊 断 比 较 复杂 ，且 故 障原 因和 征 兆 间 大 多不 是一 一 对 应 。 因此该 方 面的 问题一 直都 是数 控 厂商 或数 控 系统研
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务
匐 似
基 于神 经 网络 联 想 记 忆 的数 控 机 床 故 障 诊 断 系 统
夏 太 武 ，黄大 贵
（ 电子科 技大学 智 能机械系统工程 实验 室 ，成都 ６ ５ ） １ ０ ４ ０
摘 要：文章根据数控机床故障诊断的特点 ， 分析了数控机床故障诊断系统的故障原因和故障源，然 后引入一种带 联想记忆 功能的神经 网络模型 ， 并介绍 了这 种模型的原理和算 法 ； 最后 利用所得 的神经网络模型 ， 该故 障系统的样本进 行学习并记忆 ， 对 再就检 测或用户输入得来 的故障原因 进行联想 回忆 ， 得到诊 断结果 。 实验结果表 明 ， 这种基于神经 网络联想记忆的数控机 床故障诊
ｔ ｅ ｆ ｕ ｔ ａ ｓ ｓ ａｎ ｌｓ ｕ ｈ ｌｃ ｕ ｅ ｄ ｆ ｔ ｏ ｍｅ ｆ ｈ ａ ａｕ ｓ ｏ ｅ ＮＣ ａ ｈ ｎ ｕ ｔ ｉ ｇ ｏ ｉ． ｕ ｔ ｅ ｍｏ ｅ， ｒ ｅ ｔ ｍ ｃ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ａ ｎ ｓｓ Ｆ ｒｈ ｒ ｒ ａ Ｎｅ ｖ ａ
ｏ ｈｎ ， ｈ ｎ ｄ １ ０ ４ Ｃ ｉａ ｆ ｉａ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ５ ， ｈｎ ） Ｃ ０
基于嵌入式Internet的NC机床远程监控系统的研究的开题报告
基于嵌入式Internet的NC机床远程监控系统的研究的开题报告一、选题背景随着工业化进程的加速，NC数控机床在工业生产中的应用越来越广泛，成为了工业界的主力军。
但在现代化的控制系统中，NC数控机床的远程监控问题并没有得到很好的解决。
传统的NC数控机床的监控方法存在诸多弊端，如不能及时监测机床的工作状态，无法实现远程控制等。
为此，基于嵌入式Internet技术，研究开发一套NC数控机床远程监控系统成为了当前一个值得研究和探索的课题。
二、选题意义NC数控机床作为工业生产的重要设备之一，其运行状态的监测和远程控制是实现高效、低成本生产的必要手段。
因此，开发一套能够实现NC数控机床远程监控和控制系统具有重大的理论和实践意义，其主要意义包括：1．提高生产效率NC数控机床远程监控系统能够在运行中及时监测机床状态并反应到远程控制终端，利用良好的NC数控机床远程监控系统能够实现生产的精密测量，减少制造误差，进而提高生产效率。
2．提高人机交互性NC数控机床远程监控系统通过互联网，将机床状态信息实时反馈到远程控制终端，实现人机之间的无缝对接，大大提高了生产操作的人机交互性和效率，并降低人员操作难度和劳动强度。
3．降低成本NC数控机床远程监控系统可以在实际生产的过程中避免设备的过度损耗和安全性问题，避免不合理的维护和保养，从而减小维护和运行的成本。
4．提高安全性NC数控机床远程监控系统具有作业数据监控、加工数据共享、设备故障预警等功能，利用其能够提高NC数控机床安全运行保障，减少生产过程中的安全事故。
三、研究内容本项目主要研究内容包括：1．嵌入式Internet技术的理论基础及其在NC数控机床远程监控系统中的应用2．NC数控机床控制系统的软硬件设计及其控制方法3．NC数控机床远程监控系统的设计和实现4．NC数控机床远程监控系统的测试及其应用效果评估四、研究方法本项目将采用实验室研究与现场应用相结合的方法，首先在实验室完成NC数控机床远程监控系统的理论研究和软硬件设计，接着在现场进行实地测试，并根据测试结果及用户反馈进行系统优化和性能评估。
数控机床远程故障诊断系统研究与设计
工控计算机端包括数据采集系统，传感器，智能诊断络与信息网络的有效统一。
通常从价格上来看以太网是总线网络接口的10%。
②容易和Internet集成。
③具有较低的成本和高效性，丰富的拓展性和智能化
图1系统通信模型图
图2远程诊断系统
图2NU330轴承拆解图
图1QJ318轴承拆解图
滚柱、内环磨损，保持架过热变色（图2）。
2.3故障分析
2.3.1失效机理
轴承的失效形式有疲劳、塑性变形、磨损、腐蚀、裂纹、
烧损、断裂、电蚀。
综合分解、机车运行线路、监测数据判断其失效形式：一是疲劳剥离，
原因为载荷过大、有力矩载荷或异常载荷。
二是非正常磨损，主要表现为推力轴承承受到偏载或径向载荷。
三是塑性形变，主要表现为因机车线
路使轴承的冲击载荷过载，
导致滚动体与滚动接触面发生。
数控机床远程故障诊断与服务系统
数控机床远程故障诊断与服务系统洪伟 王勇勤 朱宁 严兴春重庆大学机械工程学院重庆 400044摘要:文章介绍了为某机床厂所开发研制的数控机床远程故障诊断与服务系统的软、硬件结构,论述了系统的构成、功能、工作流程、实现方法以及所涉及的关键技术。
关键词:数控设备;故障诊断;远程诊断中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1001-2265(2004)09-0084-03R emote fault diagnosis and service system of numerical control m achine toolH ONG Wei W ANG Y ongqin ZH U Ning Y AN X ingchunAbstract:This paper introduced the general hardware and s oftware structure of rem ote fault diagnosis and service system of numerical con2 trol machine tools,which we studied and designed for a machine tool factory.And it analyzed the com posing,function,w orking flow,real2 izing method and concerning key technology of the system.K ey w ords:NC machine tool;fault diagnosis;rem ote diagnosis1 概述数控机床是集机械制造技术和计算机、液压、气动、传感检测、信息处理、光机电等技术于一体的机电一体化产品,具有高效率、高质量、柔性好等特点,适合未来制造要求。
由于数控机床是机电一体化的高技术产品,因此一方面提高生产效率和产品的质量,另一方面又给设备的维护带来了困难。
数控机床远程智能故障诊断系统设计策略
数控机床远程智能故障诊断系统设计策略发布时间：2022-12-01T07:01:02.246Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷第15期作者：倪朝阳李彦镔王忠峰[导读] 为了解决机床远程故障诊断中有线网络布线干涉、设备成本高等问题，同时满足大数据存储、多样化数据接入的需求，倪朝阳李彦镔王忠峰淄柴动力有限公司，山东省淄博市 255077摘要：为了解决机床远程故障诊断中有线网络布线干涉、设备成本高等问题，同时满足大数据存储、多样化数据接入的需求，提出基于物联网、无线网络和IoT云平台的远程故障诊断系统，从而确保数控机床可以高效、安全生产。
本文首先阐述数控机床远程智能故障诊断系统设计技术，然后分析数控机床远程智能故障诊断系统设计方法，从而为相关人士提供有价值参考。
关键词：数控机床；远程智能；故障诊断；系统设计制造企业网络化、信息化技术的不断应用,其自动化技术也不再仅仅满足于柔性化、集成化的要求,而是向着网络化、信息化和智能化的方向发展,同时随着现代制造企业控制现代化和服务管理现代化水平的进一步提高,制造企业信息系统的网络化集成也越来越受到重视。
而数控机床状态网络化实时监测和故障诊断与之密切相关,它直接监控现场生产状态,对故障信息及时一诊断,远程监测与故障诊断是制造企业进行信息集成分析的基础。
数控机床作为网络化、数字化制造系统中的基础以及底层单元,已经成为现代制造中的重要一环,其监测维护与故障诊断已成为高效生产、安全生产过程中的关键。
一、数控机床远程智能故障诊断系统设计构架该系统主要分为故障检测与诊断单元和故障容错控制单元两部分。
故障检测与诊断单元：这部分主要通过数据采集系统获取设备运行信息数据,从中分析并获取故障特征,并对故障原因、类型、发生部位、涉及范围、发展趋势等做出有效的判断,主要功能包括故障信息获取、查找故障原因、确定故障位置、评定故障级别、预测发展趋势、决策与控制。
故障诊断与检测方法具有多样性，如基于信号检测、参数估计、数学模型、知识、模糊理论等故常与检测方法，这些技术和方法还在进一步发展,能够更好的提供快速准确的诊断服务。
基于Internet的机械远程故障诊断专家系统探讨
关键 词 ： 机械故 障诊 断； 远程诊断
中图分类号 ：Ｈ１５． Ｔ ６ ￣ ３
￣；ｔ ｅ Ｉｅ ｔ ｎｍ
文献标识码 ： Ａ
机械故障诊 断是根 据机械设 备在各 种工况 下所表 现出的振动 、 噪
和故 障诊断知识库。 故障诊断知识 库一方面为设备的故障诊断提供相应 知识 ； 另一方面不断获取现场 诊断系统的知识 ， 并对其进行精炼 、 提取 ， 以丰 富自身的知识库 ， 不断提高 自身的诊断和远程服务能力 。远程诊断 中心 的主要功能包括 ： 在线实 时远 程获取设备运行状 态数据 ， 设备运 对 行故障实现远程在线诊断 ； 对异地传输来 的监测信息进行处理 、 分析 ， 综 合各专 家意见 ， 得出诊断结果 并给出对策 ； 对设 备停机故障提供 远程在
机械远程故 障诊 断专 家系统有本地诊 断和异地远程诊 断两种 工作
模式 。
（） １本地诊 断。 当被监测设备或子系统发生故障时 ， 通过装在设备底 层的数据采集装置对故 障信 息进行 采集 、 并发送至本 地故障诊断系 处理 统， 利用 诊断推理机进行诊断 。 定故 障原因 。这是传 统的故障诊 断方 确 式， 当本地诊断不能解决问题时 ， 可申请异地远程诊断 。 （） ２异地远程诊断 。异地远程诊断 叉分为实时诊断和 Ｅ ｍ ｌ — ａ 诊断两 ｌ 种模式 。实时诊断时 。 专家可以通过视频会议系统与其他专家及现场监 测人员一起实时讨论 ， 并根据需要进行 实时监测 。 然后给 出诊断结论。 实 图 １ 机械远程故 障诊断专家系统的体系结构 （） １数据采集单元 ： 主要采用传 感器获取机械设 备的运行状 态参 数 ， 既包括振动信号 （ 如速度 、 加速度 、 位移 ） ， 括非振动信号（ 也包 如温度 、 压 力等 ）同时 ， 据采集单元也 进行一些 信号处 理工作 。 如 ： ； 数 例 信号处 理 （ 交直分离 、 信号滤波 、 信号放 大 ）ＡＤ转换 、 、Ｉ 采样控制 、 号预处理 （ 信 异 时诊断的工作过程为： 现场监测系统将监测 信息及诊断 申请报告传至远 程诊断 中心 ； 诊断中心确定实 时诊 断时问 ， 并通 知现场 监测系统及 有关 专家 ； 约定的协同诊断时 间内 ， 家和现场 监测 人员通过视频 会议 在 各专 系统进行会诊讨论和实时监测 ； 诊断专家根据协同诊断情况及监测信息 得 出诊断结论 ， 发送到现场 。 并 Ｅｍ ｉ — ａ 诊断时， ｌ 专家 以现场监测系统传输过来的信息为依据进行分 析判断 。 然后再以 Ｅ ｍ ｉ方式将诊 断结果反馈至诊断现场。 — ａ 诊断 —ａ ｌ Ｅ ｍｉ ｌ 的工作 过程为 ：现场维护人员将 监测信 息及诊断 申请 报告通过 Ｅ ｍ ｉ — ａ ｌ 传至远程诊断 中心 ；远程诊断 中心将信息分配给有关专 家进行 诊断 ； 诊
分析数控机床设备远程故障诊断技术
分析数控机床设备远程故障诊断技术在数控机床设备故障诊断中，采用传统诊断技术常常需要到现场进行停工检查，不仅会影响设备生产效率，同时故障信息的资源化转换效率也相对较低，整体诊断与故障排除工作效率较低，而随着网络技术在数控机床设备故障诊断中的应用，远程故障诊断系统得以建立，很大程度上提高了设备故障诊断的质量与效率，并为智能化诊断技术的发展提供更多的可能。
1、基于网络的数控机床设备远程故障诊断技术的应用优势1.1降低了诊断成本基于网络技术建立起来的数控机床设备远程故障诊断系统在实际应用中能够有效的减少日常维护及故障分析诊断等工作的开展成本，只需在系统建设之初进行一次性的整体投入，后续维护成本也相对较低，但在故障数据采集、共享、分析服务等方面所能够发挥的作用却是无可限量的，尤其在跨区域远程诊断中，更是极大的减少了聘请专家远赴现场诊断所需要消耗的时间及资金成本，从长远角度来看其对于成本的节约是相当可观的。
1.2实现了效益的提升远程诊断技术的应用无论是对于数控机床设备的生产企业、销售企业还是设备实际使用方而言，都能够发挥出提升效益的积极作用，对生产企业而言，远程诊断服务的提供能够大大减少设备故障检修维护的成本，并有利于提高设备维修与故障排除的效率，同时对故障信息的及时反馈与整合分析也有助于帮助生产企业对设备进行优化与改进，提高设备性能与质量，从而提升自身的竞争力与效益实现的能力。
对于销售企业而言，远程诊断服务可以与销售环节分离开来，通过与生产企业的合作构建专门的远程故障诊断与售后服务中心，有效提高售后服务的专业化水平，也可以通过服务口碑的营造，提升销售企业的外部形象，获得更多的市场空间。
对设备使用方而言，由于远程故障诊断技术大大提高了设备诊断与故障排除的效率，有效减少了设备因故障问题对生产活动的影响，提高了设备生产运行的效益，进而实现三方共赢的目标。
1.3促进了故障信息的价值发挥由于网络技术的运用提高了信息传输的速度与信息资源的共享性，通过网络传输的便捷高效性，可以对设备故障信息进行远程传输和快速整合，构建起数控机床设备故障信息数据库，以数据库为基础增强故障信息数据共享性，在实际故障检查与排除过程中，可以通过与数据库中的信息进行比对，快速分析和判断故障类型，也可实现跨区域合作，使个别机床设备故障信息在更大范围内发挥出利用价值，为其他地区同类故障检修提供有效指导，全面推动数控机床故障检修技术水平的发展。
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基于Internet的数控机床远程故障诊断系统的研究Ξ王国锋1,王子良2,秦旭达1,王太勇1(1.天津大学机械工程学院,天津 300072;2.天津理工学院,天津 300191)摘要:针对机床故障诊断的需要,研究建立了数控机床远程故障诊断系统的主要框架。
对于三个子系统的主要功能和实现方法进行了深入的探讨。
同时,对其实现过程中的关键技术如网络数据库、数据实时传输、安全性和开放性进行了详细的分析。
该系统可以充分发挥Internet的优势,促进数控机床故障的及时、正确诊断,提高设备的利用率。
关键词:Internet;数控机床;远程;故障诊断中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2004)02-0004-03 数控机床作为一种加工精度高、自动化程度好的加工设备,目前在制造业中得到了越来越广泛的应用。
但是数控机床的结构非常复杂,它由NC系统、进给系统、机械传动系统、冷却系统、润滑系统、电源和电机等许多子系统组成,而且故障现象和故障原因之间不是“一对一”的关系,而是“一对多”的关系,即一种故障现象可能是由多种故障原因引起的,而一种故障原因又可能引起多种故障现象。
所以数控机床一旦发生故障,现场的工作人员通常无力解决,需要求助于异地生产厂家的技术人员或相关专家。
但是由于地域原因,这些人员往往无法及时到位,这样会造成巨大的经济损失。
采用远程诊断的模式可以通过计算机把现场数据及时地送到专家手中,就可以象专家在现场一样及时地做出诊断,并采取有效的措施加以补救[1]。
机械设备监测诊断的模式,经历了从单机监测诊断系统到分布式监测诊断系统(DMDS),再到基于网络的远程监测诊断系统这样一个发展历程。
信息高速公路的开通使故障诊断的网络化成为可能,已经出现了基于Internet的远程故障诊断系统。
机械设备的远程监测与故障诊断系统,可以实现“移动的是数据而不是人”[2],从而改变一旦设备发生故障,诊断人员就疲于奔命的被动局面。
研究建立了数控机床远程故障诊断系统的主要框架,并对其三个子系统的功能和实现方法进行了深入的探讨。
同时,对系统中的关键技术进行了详细的分析。
1 数控机床远程故障诊断系统的主要框架建立的数控机床远程诊断系统由三个子系统构成,如图1所示。
它们是数控机床监测节点、监测控制系统和远程诊断中心。
该系统可连续在线采集数控机床的特征数据,并根据需要分别在现场诊断节点和远程诊断中心进行机床故障诊断。
当机床发生故障时,在线监测节点采集现场数据并进行分析,同时可以通过数据通信系统连接到远程诊断中心。
远程诊断中心在接到诊断请求后,对接收到的信息进行分析、诊断。
对有明确诊断结果的,直接将诊断结果返回给机床控制系统;对不能得出明确结果的,由诊断中心通知相关专家,进行远程协同会诊。
在远程协同会诊中,所有的参与人员都通过远程诊断中心来进行交互。
下面分别对各个系统的功能进行说明。
1.1 数控机床监测节点机床监测节点组成包括传感器系统、数据采集系统、工控PC机系统、通信软件与硬件。
监测节点的主要功能是根据需要采集机床的实时数据,并传送到监测控制系统中。
1.2 监测控制系统监测控制系统包括数据通信服务器、诊断工作站、数据库服务器和网络服务器。
它的主要功能是保存现场监测节点的数据,进行诊断或通过通信服务器连接到远程诊断中心。
在监测控制系统中,采集的数据通过网络实时送往数据库服务器中保存和管理,数据库服务器同时对外提供采样数据访问服务的Web服务器程序。
由于数据库服务器的数据吞吐量较大,工作任务繁忙,可设置备份数据库。
数据库服务器中的应用软件为与机床监测节点通讯,并把数据写入数据库的服务程序、数据库管理系统和WWW服务程序等。
诊断工作站可从网络上获取数据并完成故障诊断,以及历史数据的各种查询和分析。
通信服务器则负责现场数据传送到监测控制系统,并根据需要建立与远程诊断中心的连接。
three-layered systematic structure,viz Infranet-Intranet-In2 ternet,for the equipment condition-based maintenance system.A detailed exposition based on J2EE frame was made upon the de2 veloping method of system and the key technology on realization of the system.Finally,the implementation flow and procedure of the system were introduced.K ey w ords:equipment condition-based maintenance;key technology;three-layered systematic structure;implementation processFig6Tab0Ref4“Jixie Sheji”3391第21卷第2期2004年2月机 械 设 计JOURNAL OF MACHIN E DESIGNVol.21 No.2Feb. 2004Ξ收稿日期:2003-03-08;修订日期:2003-09-18基金项目:国家自然科学基金资助项目(50175081)作者简介:王国锋(1975-),男,河北人,博士后,主要从事数控仿真、故障诊断、图形图像处理和信号分析等方面研究。
该监测控制系统采用浏览器工作模式,所有监测、分析和诊断软件都放在WWW 服务器上,并通过WWW 主页进行管理。
用户通过主页访问WWW 服务器,并启动内嵌在主页中的Java 或JavaScript 程序,然后由这些程序提供监测、诊断服务。
访问某一主页则自动下载并启动其中的程序,离开该页面则程序自动删除。
在监测控制系统中,工作站与服务器间距离短的用网卡组成局城网,距离长的用Modem 组成局域远程登录系统。
监测控制系统的诊断工作站到数据库服务器采用HTTP 方式交换命令和数据,以保证系统的对外开放性,任何连网计算机终端都可对设备工作状态进行监测和对故障进行诊断。
服务器和机床监测节点之间采用套接字方式传输命令和数据,以保证信号采集和数据传输的实时性。
1.3 远程诊断中心远程诊断中心是整个系统的核心。
它包括数台微机组成的网络系统和智能诊断与预测维修软件专家系统,运行于Windows 2000网络环境。
它与监测控制系统的互连采用基于Internet 的连接,使得该系统具有很强的开放性和扩展性。
主要提供的服务及实现如下;(1)网络数据库查询。
用户可根据自行编写的网上动态交互软件,使授权的企业用户能根据故障信息查询故障中心数据库,从而获取自己需要的诊断知识(如故障原因、维修建议等)。
同时企业的维修反馈信息以及一些故障因果关系,也可在此录入以充实系统知识库;该部分软件采用C/S 模式设计,用户在客户机用通用浏览器访问诊断中心站点,通过网页查询网络数据库,由诊断中心提取用户请求,并通过对数据库的访问把结果反馈给用户。
图1 数控机床远程诊断系统框架(2)诊断知识库管理。
知识库管理模块的主要功能是负责知识的添加,整理并满足故障诊断分析的需要。
建立诊断中心的知识库管理模块,可以汇总各地的诊断信息。
因为对于诊断中心来讲,在其网络节点的设备,一旦发生故障都会求助于诊断中心,这将大大增加其知识的积累,同时诊断中心的专家可以随时方便地向数据库中增加自己的知识,对知识库进行挖掘和整理,促进诊断准确性的提高。
(3)异地远程诊断。
异地远程诊断分为实时诊断和远程传输诊断。
这两者的主要区别在于:实时诊断时专家可以通过网络会议系统与其他专家及现场技术人员一起实时讨论,并可根据需要进行实时监测,然后给出诊断结论。
而采用远程传输诊断时,专家以现场监测节点的数据为依据进行分折判断,以E -mail 方式将诊断结果反馈至监测控制系统。
实时诊断的工作过程是,现场监测系统将监测信息及诊断申请报告传至远程诊断中心,诊断中心确定实时诊断时间,并通知有关专家。
在约定的时间内,各专家和现场监测人员通过网络会议系统进行会诊讨论,诊断专家根据协同诊断情况及监测信息作出诊断结论并发送到现场。
远程传输诊断的工作过程是,用户通过Internet 可以HTTP 、FTP 协议或E -mail 把遵循一定格式的数据文件送到诊断中心。
诊断中心经分析后,把结果和维修建议以E -mail 形式返回控制中心。
其中通过E -mail 的数据传送过程如下:用户通过E -mail 把数据发送到诊断中心指定的邮件信箱中,诊断中心通过检测软件定期上邮件服务器检查信箱中信件,若有数据则下传到本地数据库。
利用数据库触发器功能,当有数据项记录添加入库后,自动启用智能分析软件对数据包进行诊断分析或者报警提示专家进行远程诊断,分析结果回传给用户指定的E -mail 信箱。
该系统的检测软件及E -mail 软件的设计均采用POP3和TP 协议。
另外一种传输诊断的方式是利用Windows N T 提供的FTP 服务,可在诊断中心建立FTP 服务器。
用户根据FTP 协议把数据文件上传到诊断中心。
第三种传输诊断的方式,是用户通过浏览器将数据文件(如待诊断机床设备的振动数据文件)传送到Web 站点上。
实现文件上载除了有浏览器和Web 服务器的支持外,还必须编写具有上传功能的Web 页面和服务器端文件接收程序。
该系统用了CGI 程序编写了U PLOAD 程序。
整个远程诊断系统采用了WWW 客户/服务器、浏览器/服务器模式,将分布在不同地域的设备诊断资源连接在一起,从而实现故障诊断的广域网络化。
2 系统实现的主要关键技术研究2.1 网络数据库技术在该系统中,数据库服务器和诊断中心服务器配备微软公司的WWW 服务器应用软件IIS (Internet Information Server )。
该套件可使用户在Internet 上发布信息与提供服务,可使整个系统构成浏览器/服务器模式(B/S )。
该系统采用IIS 3.0上的Active Server Page (ASP )来存取广域网络数据库。
此ASP 中包含一种叫做ActiveX Data Object (ActiveX 数据对象,简称ADO )的技术,该技术与ASP 结合使用可具备存取数据库的功能。
ADO 通过ODBC 驱动程序可连接多种支持ODBC 的数据库,包括SQL Server 、Oracle 等。
该系统采用SQL Server 数据库,与它的接口采用两种形式。
在第一种形式中,首先浏览器向Web 服务器提出请求,Web 服务器判断执行相应.asp 文件中的Script 脚本。