数控机床远程故障诊断技术研究
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模糊知识 推 理 的 过 程 就 是 知 识 模 糊 性 的 传 播 过 程，从已有的事实计算规则为前提的模糊性或可信度、 并激活某些规则执行结论的动作；或者假定这一结论 可信，反证前提的可信度，获取用户的事实支持，模糊 推理的关键在于模糊性的匹配和模糊性的更新传播。 故障诊断系统应用规则知识从已有事实推出未知结论 时，前提组合的隶属度通过规则以一定的算法传递给
将整个系统划分为三个层次： BO 设备层。这一层的核心任务就是采集设备的状 态信息，通过实时检测故障诊断单元和系统维修服务 单元送给设备诊断及维护指导服务器； RO 设备诊断及维护指导服务器层。这一层的核心 任务就是接收设备层发来的信息，利用数据库对设备 信息进行整理存储，根据设备信息进行故障判断和诊 断预处理以及配合远程诊断中心进行故障诊断； 9O 远程诊断中心。这一层接收设备诊断及维护指 导服务器层发来的诊断请求和设备故障信息，通过故 障诊断专家系统对设备进行诊断。另外，若故障特别 复杂，还可以由远程诊断中心的异地专家组进行会诊， 并通过 >;H:F;:H 现场指导，用户按照专家的提示进行检 测，直至排除故障。
基于浏览器 7 服务器 的 远 程 故 障 诊 断 模 型 系 统 （ F 7 2PQC2）就是当用户打开浏览器时，它负责与网络 建立连接，并从服务器上获取 -39 页面信息的方式。
F 7 2PQC2 的基本结构如图 ! 所示。F 7 2PQC2 的基本 工作原理：
图 !" F 7 2PQC2 的基本工作原理
—,—
机床电器 !11X# !
综" " 述———数控机床远程故障诊断技术研究
!" 系统所涉及的主要技术
!# $" 网络数据库技术 通过在 %&’()*)+, -&./)0* !111 23(43( 操作系统上
安装 %&’()*)+, 256 23(43( !111 大型数据库，用以存储 采样数据。256 23(43( !111 是基于客户机 7 服务器的 大型网络数据库，它具有高性能、分时性、基于服务器 的处理能力等优点。由于 256 23(43( 与 %&’()*)+, -&.8 /)0* !111 23(43( 采用无缝连接，使得系统的数据库具 有更高的安全性。 !# !" -39 服务
+R 诊断系统的后期学习可通过网络收集实际故障 样本到服务器端数据库中，由系统管理员以传统的方 式从新的数据中获取新知识并添加到知识库中，也可 起动服务器进程诊断学习 >U3., 自动完成。
F 7 2 结构实际上也是一个规模巨大的 G 7 2（ 客户 机 7 服务器）系统，但是它是以浏览器 7 服务器的形式实 现的。这种模式的特点是客户端采用了统一的平台— -39 浏览器，易于实现系统的扩展。对用户来说几乎 不用培训，操作使用简单。利用 -39 方 式 来 组 织 资 源，具有系统灵活，用户的界面一致，易于操作，跨平台 性强，能应付多客户的同时访问等优势，现已经成为目 前网络的发展趋势。 !# K# !" 采用 -39 V >’,&43B 技术
［ 7］3 机电工程，!88%，（:）3 ［#］$ 洪$ 伟，等3 数控机床远程故障诊断与服务系统［ 7］3 组
合机床与自动化加工技术，!88#，（;）3
收稿日期：!889 < 2! < 22 作者简介：张书诚（2;=% < ），男，讲师，硕士研究生。主要研 究方向：数控技术、机电一体化。焦明华，副教授。
综$ $ 述———数控机床远程故障诊断技术研究
机床电器 !88=" !
端显示采样数据及相应的频谱。 !" #$ 故障诊断系统技术
由于生产系统的故障诊断知识主要来源于实际经 验 ，往往是模糊的、不精确的。这样不利于生产企业 的现代化管理、技术发展及保密，对企业的发展有很大 局限性。因而必须对故障知识科学化、数字化，作为企 业发展的技术基础之一。而故障的解决也少有必然的 解决方案，如果采用精确推理方法 ，得到的方法有时 往往不能达到满意的效果，有时会得出与 事实相反的 推理效果。而采用模糊推理方法则较符合人们的日常 经验，得到的解决方案也能令人满意。故障诊断的方 案模型如图 % 所示。
参考文献： ［2］$ 周$ 奇，等3 基于 4/5+6/+5 的数控设备远程故障诊断技
术［ 7］3 机械设计与制造，!88!，（9）3 ［!］$ 朱文艺，等3 基于 4/5+6/+5 的数控机床远程故障诊断系
统研究［ 7］3 机床与液压，!88:，（;）3 ［%］$ 胡 海 刚，等3 基 于 4/5+6/+5 的 远 程 故 障 诊 断 系 统 研 究
结论，如果此结论又是另一规则的前提项，则又传递给 又一结论，这个逻辑推理过程就是模糊性随着知识的 传播过程。
%$ 结束语
数控机床远程故障诊断及维修服务系统是一个复 杂的网络系统，涉及计算机网络、数控技术、通讯技术、 数据库技术、虚拟现实技术、设备故障诊断技术等多方 面的细节问题。数控机床的远程故障诊断技术的研究 与运用，对于改变目前我国数控机床开机不足，故障停 机时间长的现状具有重大的现实意义；此外，随着数控 机床远程故障诊断技术的推广，诊断知识在全行业共 享，必将使得数控机床故障诊断和维修水平得以迅速 提高。本文对于数控机床远程故障诊断技术的研究， 提供了数控机床故障的一种形式，虽然这种形式还不 能解决数控机床出现的所有故障，但它代表了数控机 床及其它机电设备今后故障诊断的一种方向。随着研 究的深入，这种远程诊断的方法将得到广泛的应用。
7#4 8($2%：5Q NB96A;: HJJK；F:NJH: CB7KH MAB<;JGAG；& ’ ( NJM:K
$! 前言
数控机床是各企业加工线上的关键生产设备，如 果发生故障，而维修又跟不上，它的长时间停机将给生 产带来巨大损失。为了将这种损失减少到最低，一方 面必须提高生产设备的可靠性，另一方面可以通过尽 量缩短设备故障诊断和维修时间来实现。生产设备的 可靠性不论有多高，其发生故障都是不可避免的，因此 用户最关心的还是在设备出现故障征兆信号时如何提 前进行诊断以及发生故障之后如何及时进行维修等。 这就要求设备制造企业对其所生产的设备及售出产品 能够提供快捷的服务和技术支持，并能对产品的故障 提供及时、灵活的诊断和维修。随着网络技术的发展， 基于网络的故障诊断系统的出现，很好的解决了上述 问题。基于网络的故障诊断系统就是利用计算机网络 让故障诊断专家系统通过网络获取机床的异常或故障 资料并对其进行分析，得出可能的异常或故障原因后， 再通过网络及时地反馈诊断结果，供制造企业的设备 维修人员参考。
综! ! 述———数控机床远程故障诊断技术研究
!
!!!! 综! ! 述 !!!!
数控机床远程故障诊断技术研究
张书诚，焦明华! （ 合肥工业大学，"#$$$%）
机床电器 "$$.- "
摘要：本文介绍了数控机床远程故障诊断系统的结构与功能，论述了系统的构成、实现方法以及所涉及的主要技术。 关键词：数控机床；远程故障诊断；& ’ ( 结构 中图分类号：)*+,%；)*,$"- .! ! ! 文献标识码：&! ! ! 文章编号：/$$0 1 $0"$（"$$.）$" 1 $$$, 1 $#
在 -39 服务和编程中，采用了 ::2;# 1（ :.,3(.3, :.8 +)(<=,&). 23(4&’3 ）搭建 -39 服务器，并运用 >2? 技术 编程。通过 >2? 结合 @A%6 网页和 >’,&43B 控件建立 动态、交互且高效的 -39 服务器应用程序。在 -39 数 据接 口 技 术 上，软 件 采 用 了 >CD（ >’,&43B C=,= D98 E3’,*）数据接口，方便地连接到 DCFG（ DH3. C=,=9=*3 G)..3’,&4&,I）兼容的数据库和 D6JCF 兼容的数据源。 !# K" 数据传输技术
系统中大量采样数据的实时传输是一个难题。为 解决这个问题，系统利用 AG? 7 :? 网络协议，构成基于 F 7 2 的数据传输模式，并采用 L&*M=N F=*&’O# 1 编写 >’8 ,&43B 控件，作为 >2? 组件直接嵌入到 -39 网页中，并 运用 LF2’’(&H, 语言编程。客户端在使用 -39 浏览器 浏览相应的监测页面时，立即下载运行内嵌的小程序。 该程序的功能就是连接服务器中的 256 23(43(!111 数 据库，并通过网络从数据库中取出数据并在客户端浏 览器上显示采样数据和相应的频谱。 !# K# $" 基于 F 7 2（ F()0*3( 7 23(43(）的结构模型
图 %$ 故障诊断方案模型图
目前在智能故障诊断系统中采用的故障推理的方 法很多，如基于案例的推理 ，基于模糊数据库的模糊 知识推理和基于人工神经网络的故障推理等。
基于案 例 的 推 理 方 法 &’(（ &)*+,’)*+- (+)*./, 0/1）方法就是根据数据库中故障案例和新的故障描述 来推理故障，故障解决方法根据推理的结果采用与故 障案例最相似或相同的解决方法。
’R 发送征兆信息给远程 -39 服务器，通过中间件 接口起动诊断推理机；
/R 诊断推理机通过相应的知识库，根据征兆信息 进行诊断 推 理。得 到 推 理 结 果 后，通 过 中 间 件 接 口 将信息传 给 -39 服 务 器，并 组 织 成 诊 断 结 果 @A%6 页面；
3R -39 服务器将诊断结果 @A%6 页面，通过 @AA? 下载到用户浏览器中，此时用户即可观看到诊断结果；
=R 用户在浏览器中以 -39 方式，通过统一资源地 址 SP6（ S.&43(*=N P3*)M(’3 6)’=,)(），访问相应的设备
—O—
或系统故障诊断服务站点，并下载含有征兆输入 TS: 的 @A%6 页面；
9R 根据征兆输入 TS: 的规范，交互输入待诊断样 本的有关征兆或观测数据。征兆或特征的提取，可通 过观测、或者利用本地分析工具或远程故障诊断服务 站点的信号分析工具及特征提取工具实现；
根据以上结构，在服务器端建立 -39 服务器和数 据库服务器。假定客户端浏览器处于可以访问本地资 源的情况（ 可在客户端浏览器里进行相关设置，以降低 其安全 性 要 求，允 许 >’,&43B 控 件 代 码 访 问 本 地 资 源），并采用 >’,&43B 技术实现客户端的计算需求。
采用在 L&*M=N F=*&’O# 1 ?()E3’, 环境中编程，并通 过 >’,&43B G).,()N -&W=(/ 打包成 >’,&43B 控件。该控 件包含了 >CD 数据接口、采样数据处理模块、中科院 沈阳自动化研究所的工业控制控件等部分，在 >2? 编 程中作为 >2? 的组件镶嵌在 @A%6 页中，当客户端浏 览器第一次连接相应的 -39 服务器时，>’,&43B 组件 将会被下载到客户端，并自动注册运行，以后就不用再 从服务器端下载。通过这个组件，客户端浏览器和服 务器端通过数据接口 >CD 实现数据的通信，并由数据 处理模块对采样数据进行处理并通过图表控件在客户
!"# $#%#&$’" () *+ ,&’"-.# /((0 $#,(/# )&10/ 2-&3.(%-% /#’".(0(34
2345* (67896:;<，=>4? @A;<867B （ 3:C:A D;AE:FGAHI JC ):96;JKJ<I，"#$$$%）
56%/$&’/：)6AG LBL:F A;HFJM79:M H6: <:;:FBK GHF79H7F: B;M C7;9HAJ; JC F:NJH: CB7KH MAB<;JGAG GIGH:NO 4;M AH B;BKIP:M H6: 9JNLJGA;< ，F:BKAPA;< N:H6JM B;M NBA; H:96;JKJ<I JC H6: GIGH:NO
/! 系统总体结构和功能
一个完整远程故障诊断系统，总体上是通过 >;H:F8 ;:H 网络，运用 >;H:F;:H 技术，将分布在不同地域的设备、 监控系统、诊断系统和使用者联系起来，在系统、人及它 们之间进行设备状况信息、诊断决策信息等的快速传 递，动态形成对设备诊断服务网络平台。如图 /所示。
Байду номын сангаас
图 /! 远程故障诊断系统的总体结构
将整个系统划分为三个层次： BO 设备层。这一层的核心任务就是采集设备的状 态信息，通过实时检测故障诊断单元和系统维修服务 单元送给设备诊断及维护指导服务器； RO 设备诊断及维护指导服务器层。这一层的核心 任务就是接收设备层发来的信息，利用数据库对设备 信息进行整理存储，根据设备信息进行故障判断和诊 断预处理以及配合远程诊断中心进行故障诊断； 9O 远程诊断中心。这一层接收设备诊断及维护指 导服务器层发来的诊断请求和设备故障信息，通过故 障诊断专家系统对设备进行诊断。另外，若故障特别 复杂，还可以由远程诊断中心的异地专家组进行会诊， 并通过 >;H:F;:H 现场指导，用户按照专家的提示进行检 测，直至排除故障。
基于浏览器 7 服务器 的 远 程 故 障 诊 断 模 型 系 统 （ F 7 2PQC2）就是当用户打开浏览器时，它负责与网络 建立连接，并从服务器上获取 -39 页面信息的方式。
F 7 2PQC2 的基本结构如图 ! 所示。F 7 2PQC2 的基本 工作原理：
图 !" F 7 2PQC2 的基本工作原理
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机床电器 !11X# !
综" " 述———数控机床远程故障诊断技术研究
!" 系统所涉及的主要技术
!# $" 网络数据库技术 通过在 %&’()*)+, -&./)0* !111 23(43( 操作系统上
安装 %&’()*)+, 256 23(43( !111 大型数据库，用以存储 采样数据。256 23(43( !111 是基于客户机 7 服务器的 大型网络数据库，它具有高性能、分时性、基于服务器 的处理能力等优点。由于 256 23(43( 与 %&’()*)+, -&.8 /)0* !111 23(43( 采用无缝连接，使得系统的数据库具 有更高的安全性。 !# !" -39 服务
+R 诊断系统的后期学习可通过网络收集实际故障 样本到服务器端数据库中，由系统管理员以传统的方 式从新的数据中获取新知识并添加到知识库中，也可 起动服务器进程诊断学习 >U3., 自动完成。
F 7 2 结构实际上也是一个规模巨大的 G 7 2（ 客户 机 7 服务器）系统，但是它是以浏览器 7 服务器的形式实 现的。这种模式的特点是客户端采用了统一的平台— -39 浏览器，易于实现系统的扩展。对用户来说几乎 不用培训，操作使用简单。利用 -39 方 式 来 组 织 资 源，具有系统灵活，用户的界面一致，易于操作，跨平台 性强，能应付多客户的同时访问等优势，现已经成为目 前网络的发展趋势。 !# K# !" 采用 -39 V >’,&43B 技术
［ 7］3 机电工程，!88%，（:）3 ［#］$ 洪$ 伟，等3 数控机床远程故障诊断与服务系统［ 7］3 组
合机床与自动化加工技术，!88#，（;）3
收稿日期：!889 < 2! < 22 作者简介：张书诚（2;=% < ），男，讲师，硕士研究生。主要研 究方向：数控技术、机电一体化。焦明华，副教授。
综$ $ 述———数控机床远程故障诊断技术研究
机床电器 !88=" !
端显示采样数据及相应的频谱。 !" #$ 故障诊断系统技术
由于生产系统的故障诊断知识主要来源于实际经 验 ，往往是模糊的、不精确的。这样不利于生产企业 的现代化管理、技术发展及保密，对企业的发展有很大 局限性。因而必须对故障知识科学化、数字化，作为企 业发展的技术基础之一。而故障的解决也少有必然的 解决方案，如果采用精确推理方法 ，得到的方法有时 往往不能达到满意的效果，有时会得出与 事实相反的 推理效果。而采用模糊推理方法则较符合人们的日常 经验，得到的解决方案也能令人满意。故障诊断的方 案模型如图 % 所示。
参考文献： ［2］$ 周$ 奇，等3 基于 4/5+6/+5 的数控设备远程故障诊断技
术［ 7］3 机械设计与制造，!88!，（9）3 ［!］$ 朱文艺，等3 基于 4/5+6/+5 的数控机床远程故障诊断系
统研究［ 7］3 机床与液压，!88:，（;）3 ［%］$ 胡 海 刚，等3 基 于 4/5+6/+5 的 远 程 故 障 诊 断 系 统 研 究
结论，如果此结论又是另一规则的前提项，则又传递给 又一结论，这个逻辑推理过程就是模糊性随着知识的 传播过程。
%$ 结束语
数控机床远程故障诊断及维修服务系统是一个复 杂的网络系统，涉及计算机网络、数控技术、通讯技术、 数据库技术、虚拟现实技术、设备故障诊断技术等多方 面的细节问题。数控机床的远程故障诊断技术的研究 与运用，对于改变目前我国数控机床开机不足，故障停 机时间长的现状具有重大的现实意义；此外，随着数控 机床远程故障诊断技术的推广，诊断知识在全行业共 享，必将使得数控机床故障诊断和维修水平得以迅速 提高。本文对于数控机床远程故障诊断技术的研究， 提供了数控机床故障的一种形式，虽然这种形式还不 能解决数控机床出现的所有故障，但它代表了数控机 床及其它机电设备今后故障诊断的一种方向。随着研 究的深入，这种远程诊断的方法将得到广泛的应用。
7#4 8($2%：5Q NB96A;: HJJK；F:NJH: CB7KH MAB<;JGAG；& ’ ( NJM:K
$! 前言
数控机床是各企业加工线上的关键生产设备，如 果发生故障，而维修又跟不上，它的长时间停机将给生 产带来巨大损失。为了将这种损失减少到最低，一方 面必须提高生产设备的可靠性，另一方面可以通过尽 量缩短设备故障诊断和维修时间来实现。生产设备的 可靠性不论有多高，其发生故障都是不可避免的，因此 用户最关心的还是在设备出现故障征兆信号时如何提 前进行诊断以及发生故障之后如何及时进行维修等。 这就要求设备制造企业对其所生产的设备及售出产品 能够提供快捷的服务和技术支持，并能对产品的故障 提供及时、灵活的诊断和维修。随着网络技术的发展， 基于网络的故障诊断系统的出现，很好的解决了上述 问题。基于网络的故障诊断系统就是利用计算机网络 让故障诊断专家系统通过网络获取机床的异常或故障 资料并对其进行分析，得出可能的异常或故障原因后， 再通过网络及时地反馈诊断结果，供制造企业的设备 维修人员参考。
综! ! 述———数控机床远程故障诊断技术研究
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!!!! 综! ! 述 !!!!
数控机床远程故障诊断技术研究
张书诚，焦明华! （ 合肥工业大学，"#$$$%）
机床电器 "$$.- "
摘要：本文介绍了数控机床远程故障诊断系统的结构与功能，论述了系统的构成、实现方法以及所涉及的主要技术。 关键词：数控机床；远程故障诊断；& ’ ( 结构 中图分类号：)*+,%；)*,$"- .! ! ! 文献标识码：&! ! ! 文章编号：/$$0 1 $0"$（"$$.）$" 1 $$$, 1 $#
在 -39 服务和编程中，采用了 ::2;# 1（ :.,3(.3, :.8 +)(<=,&). 23(4&’3 ）搭建 -39 服务器，并运用 >2? 技术 编程。通过 >2? 结合 @A%6 网页和 >’,&43B 控件建立 动态、交互且高效的 -39 服务器应用程序。在 -39 数 据接 口 技 术 上，软 件 采 用 了 >CD（ >’,&43B C=,= D98 E3’,*）数据接口，方便地连接到 DCFG（ DH3. C=,=9=*3 G)..3’,&4&,I）兼容的数据库和 D6JCF 兼容的数据源。 !# K" 数据传输技术
系统中大量采样数据的实时传输是一个难题。为 解决这个问题，系统利用 AG? 7 :? 网络协议，构成基于 F 7 2 的数据传输模式，并采用 L&*M=N F=*&’O# 1 编写 >’8 ,&43B 控件，作为 >2? 组件直接嵌入到 -39 网页中，并 运用 LF2’’(&H, 语言编程。客户端在使用 -39 浏览器 浏览相应的监测页面时，立即下载运行内嵌的小程序。 该程序的功能就是连接服务器中的 256 23(43(!111 数 据库，并通过网络从数据库中取出数据并在客户端浏 览器上显示采样数据和相应的频谱。 !# K# $" 基于 F 7 2（ F()0*3( 7 23(43(）的结构模型
图 %$ 故障诊断方案模型图
目前在智能故障诊断系统中采用的故障推理的方 法很多，如基于案例的推理 ，基于模糊数据库的模糊 知识推理和基于人工神经网络的故障推理等。
基于案 例 的 推 理 方 法 &’(（ &)*+,’)*+- (+)*./, 0/1）方法就是根据数据库中故障案例和新的故障描述 来推理故障，故障解决方法根据推理的结果采用与故 障案例最相似或相同的解决方法。
’R 发送征兆信息给远程 -39 服务器，通过中间件 接口起动诊断推理机；
/R 诊断推理机通过相应的知识库，根据征兆信息 进行诊断 推 理。得 到 推 理 结 果 后，通 过 中 间 件 接 口 将信息传 给 -39 服 务 器，并 组 织 成 诊 断 结 果 @A%6 页面；
3R -39 服务器将诊断结果 @A%6 页面，通过 @AA? 下载到用户浏览器中，此时用户即可观看到诊断结果；
=R 用户在浏览器中以 -39 方式，通过统一资源地 址 SP6（ S.&43(*=N P3*)M(’3 6)’=,)(），访问相应的设备
—O—
或系统故障诊断服务站点，并下载含有征兆输入 TS: 的 @A%6 页面；
9R 根据征兆输入 TS: 的规范，交互输入待诊断样 本的有关征兆或观测数据。征兆或特征的提取，可通 过观测、或者利用本地分析工具或远程故障诊断服务 站点的信号分析工具及特征提取工具实现；
根据以上结构，在服务器端建立 -39 服务器和数 据库服务器。假定客户端浏览器处于可以访问本地资 源的情况（ 可在客户端浏览器里进行相关设置，以降低 其安全 性 要 求，允 许 >’,&43B 控 件 代 码 访 问 本 地 资 源），并采用 >’,&43B 技术实现客户端的计算需求。
采用在 L&*M=N F=*&’O# 1 ?()E3’, 环境中编程，并通 过 >’,&43B G).,()N -&W=(/ 打包成 >’,&43B 控件。该控 件包含了 >CD 数据接口、采样数据处理模块、中科院 沈阳自动化研究所的工业控制控件等部分，在 >2? 编 程中作为 >2? 的组件镶嵌在 @A%6 页中，当客户端浏 览器第一次连接相应的 -39 服务器时，>’,&43B 组件 将会被下载到客户端，并自动注册运行，以后就不用再 从服务器端下载。通过这个组件，客户端浏览器和服 务器端通过数据接口 >CD 实现数据的通信，并由数据 处理模块对采样数据进行处理并通过图表控件在客户
!"# $#%#&$’" () *+ ,&’"-.# /((0 $#,(/# )&10/ 2-&3.(%-% /#’".(0(34
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/! 系统总体结构和功能
一个完整远程故障诊断系统，总体上是通过 >;H:F8 ;:H 网络，运用 >;H:F;:H 技术，将分布在不同地域的设备、 监控系统、诊断系统和使用者联系起来，在系统、人及它 们之间进行设备状况信息、诊断决策信息等的快速传 递，动态形成对设备诊断服务网络平台。如图 /所示。
Байду номын сангаас
图 /! 远程故障诊断系统的总体结构