摘要：數(shù)控機(jī)床不僅可以通過高速、在線的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)降低停機(jī)時間、減少故障發(fā)生和提高設(shè)備使用率，還可以通過動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)床加工狀態(tài)監(jiān)測和質(zhì)量跟蹤。文章介紹了基于華中ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)上層軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，并闡述了其主要功能模塊、技術(shù)特點和操作步驟。試驗研究表明，數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)具有實用性。
1 前言隨著數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品應(yīng)用普及率的不斷提高、高速化加工需求的不斷增加，使得遠(yuǎn)程機(jī)械診斷功能已成為用戶選購數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品時越來越重要的考慮因素。該功能既可以使機(jī)床制造商受益，又可以使機(jī)床制造商與用戶建立起長期和密切的關(guān)系。由于有了遠(yuǎn)程機(jī)械診斷和服務(wù)系統(tǒng)，所以對數(shù)控機(jī)床用戶來說，可以：（1）實現(xiàn)預(yù)知維修，及早發(fā)現(xiàn)故障隱患，減少機(jī)床停機(jī)時間，防止突發(fā)事故，提高生產(chǎn)率；當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障隱患無法停機(jī)時，用戶可以在遠(yuǎn)程診斷和服務(wù)系統(tǒng)的指導(dǎo)下控制機(jī)床的加工，把損失降到zui低。（2）把機(jī)床制造廠的知識傳遞給機(jī)床操作人員和維修人員，使機(jī)床利用率zui高。（3）合理預(yù)測機(jī)床壽命，使機(jī)床在保質(zhì)、保產(chǎn)情況下超期服役。同時，遠(yuǎn)程機(jī)械診斷和服務(wù)還可為機(jī)床制造商帶來多方面的利益：可以減少服務(wù)人員和費用；方便地對機(jī)床使用情況進(jìn)行質(zhì)量跟蹤，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，不斷提高機(jī)床質(zhì)量；對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)管理，實現(xiàn)事后維修、計劃維修和預(yù)知維修的有機(jī)融合。2 系統(tǒng)構(gòu)成及功能數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械診斷及服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)成見右下圖。
遠(yuǎn)程機(jī)械診斷和服務(wù)系統(tǒng)框圖
由圖可知，該系統(tǒng)的主要功能模塊有：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、網(wǎng)絡(luò)診斷服務(wù)程序和狀態(tài)監(jiān)測與遠(yuǎn)程診斷軟件。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊 網(wǎng)絡(luò)診斷服務(wù)程序 狀態(tài)監(jiān)測與遠(yuǎn)程診斷軟件 在華中ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)的上層軟件中添加網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊，將a/d數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)按照一定的格式打成數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送給與此系統(tǒng)相連的網(wǎng)絡(luò)診斷服務(wù)程序。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊的另一個功能是掃描診斷結(jié)果緩沖區(qū)，根據(jù)診斷結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)接口函數(shù)來控制機(jī)床的運動或調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)等。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊也添加在數(shù)控系統(tǒng)的上層軟件中，主要負(fù)責(zé)接收數(shù)控系統(tǒng)中a/d數(shù)據(jù)采集卡所采集的數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)按約定的格式進(jìn)行解包，存放到發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，同時還要掃描接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中是否有待接收的參數(shù)信息或遠(yuǎn)程分析系統(tǒng)傳回的診斷結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊還負(fù)責(zé)接收采集數(shù)據(jù)的格式信息，如頻率、段數(shù)、點數(shù)等。 遠(yuǎn)程診斷服務(wù)系統(tǒng)為機(jī)床故障的分析和診斷提供了一個方便有效的工具，系統(tǒng)可以計算被診斷齒輪箱和電動機(jī)組的各種特征頻率，包括電動機(jī)和機(jī)械兩部分。進(jìn)行電動機(jī)特征頻率計算需輸入的參數(shù)有：交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子槽數(shù)、定子槽數(shù)、極對數(shù)、實際轉(zhuǎn)速、鐵芯的外圓半徑、鐵芯的內(nèi)圓半徑、鐵芯長度、電動機(jī)功率、電動機(jī)型號及電源頻率等。進(jìn)行機(jī)械部分特征頻率計算需輸入的參數(shù)有：軸的轉(zhuǎn)速、軸承外徑、軸承內(nèi)徑、軸承球徑、軸承滾珠（針）數(shù)、齒輪齒數(shù)、電源頻率及軸號等。 為了監(jiān)測和診斷的準(zhǔn)確有效性，在軟件系統(tǒng)中裝有經(jīng)過仔細(xì)篩選整理過的典型故障譜圖，并可根據(jù)運行經(jīng)驗積累所監(jiān)測機(jī)床的各種典型故障譜圖。同時，被*的專業(yè)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(guān)系矩陣，以保證系統(tǒng)具有可靠和高質(zhì)量的診斷結(jié)果。 實際進(jìn)行故障診斷時，首先由計算機(jī)對故障信號進(jìn)行fft和倒譜分析，并根據(jù)幅頻圖，自動計算故障癥狀向量。再由計算機(jī)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(jié)果。 3 技術(shù)特點 目前利用華中數(shù)控系統(tǒng)可以直接實施遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程服務(wù)。在機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)上需安裝測振傳感器卡、遠(yuǎn)程診斷軟件、調(diào)制解調(diào)器或isdn、線。如果現(xiàn)場有多臺數(shù)控機(jī)床，可以通過現(xiàn)場局域網(wǎng)把多臺設(shè)備連接起來，再與遠(yuǎn)程診斷中心的主機(jī)相連。在遠(yuǎn)程診斷中心，pc機(jī)上需安裝的遠(yuǎn)程診斷軟件、調(diào)制解調(diào)器或isdn、線。 遠(yuǎn)程診斷服務(wù)系統(tǒng)具有三級保護(hù)措施，即必須輸入用戶名和密碼才能建立遠(yuǎn)程連接；在現(xiàn)場控制系統(tǒng)上需要確認(rèn)遠(yuǎn)程診斷的連接；控制系統(tǒng)自身需要確認(rèn)已經(jīng)定義好的節(jié)點的連接。 如果現(xiàn)場有多臺數(shù)控機(jī)床通過局域網(wǎng)連接，則可根據(jù)客戶的要求，預(yù)安裝isdn和模擬路由器，這樣使用戶在網(wǎng)絡(luò)接入時有更高的安全性。 4 結(jié)束語 隨著數(shù)控機(jī)床的廣泛使用，遠(yuǎn)程診斷服務(wù)系統(tǒng)不僅可以提高設(shè)備利用率，還可以減少維護(hù)費和服務(wù)費的支出，具有良好的應(yīng)用前景。 目前，北京*機(jī)床廠和北京工業(yè)大學(xué)合作將在北京建立遠(yuǎn)程診斷中心，以迎接激烈的市場競爭，取得更好的效益。