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