数控机床远程机械故障诊断和服务系统

1 前言

随着数控机床产品应用普及率的不断提高、高速化加工需求的不断增加,使得远程机械诊断功能已成为用户选购数控机床产品时越来越重要的考虑因素。该功能既可以使机床制造商受益,又可以使机床制造商与用户建立起长期和密切的关系。

由于有了远程机械诊断和服务系统,所以对数控机床用户来说,可以:

(1)实现预知维修,及早发现故障隐患,减少机床停机时间,防止突发事故,提高生产率；当发现故障隐患无法停机时,用户可以在远程诊断和服务系统的指导下控制机床的加工,把损失降到最低。

(2)把机床制造厂的专用知识传递给机床操作人员和维修人员,使机床利用率最高。

(3)合理预测机床寿命,使机床在保质、保产情况下超期服役。同时,远程机械诊断和服务还可为机床制造商带来多方面的利益:可以减少服务人员和费用；方便地对机床使用情况进行质量跟踪,发现薄弱环节,不断提高机床质量；对设备进行状态管理,实现事后维修、计划维修和预知维修的有机融合。

2 系统构成及功能

数控机床远程机械诊断及服务系统的主要功能模块有:网络数据处理模块、网络数据传输模块、网络诊断服务程序和状态监测与远程诊断软件。

网络数据处理模块

在华中Ⅰ型数控系统的上层软件中添加网络数据处理模块,将A/D数据采集卡采集到的数据按照一定的格式打成数据包,通过网络数据传输模块发送给与此系统相连的网络诊断服务程序。

网络数据处理模块的另一个功能是扫描诊断结果缓冲区,根据诊断结果调用相应的数控系统接口函数来控制机床的运动或调整系统参数等。

网络数据传输模块

网络数据传输模块也添加在数控系统的上层软件中,主要负责接收数控系统中A/D数据采集卡所采集的数据,并对接收的数据按约定的格式进行解包,存放到发送数据缓冲区中,同时还要扫描接收数据缓冲区中是否有待接收的参数信息或远程分析系统传回的诊断结果。网络数据传输模块还负责接收采集数据的格式信息,如频率、段数、点数等。

网络诊断服务程序

远程诊断服务系统为机床故障的分析和诊断提供了一个方便有效的工具,系统可以计算被诊断齿轮箱和电动机组的各种特征频率,包括电动机和机械两部分。进行电动机特征频率计算需输入的参数有:交流电动机的转子槽数、定子槽数、极对数、实际转速、铁芯的外圆半径、铁芯的内圆半径、铁芯长度、电动机功率、电动机型号及电源频率等。进行机械部分特征频率计算需输入的参数有:轴的转速、轴承外径、轴承内径、轴承球径、轴承滚珠(针)数、齿轮齿数、电源频率及轴号等。

状态监测与远程诊断软件

为了监测和诊断的准确有效性,在软件系统中装有经过仔细筛选整理过的典型故障谱图,并可根据运行经验积累所监测机床的各种典型故障谱图。同时,被授权的专业人员可以通过模块中的知识编辑器自由地增添、删减或修改诊断知识和模糊关系矩阵,以保证系统具有可靠和高质量的诊断结果。

实际进行故障诊断时,首先由计算机对故障信号进行FFT和倒谱分析,并根据幅频图,自动计算故障症状向量。再由计算机自动检索故障诊断知识库,并运用模糊逻辑诊断法,得出诊断结果。

3 技术特点

目前利用华中数控系统可以直接实施远程诊断和远程服务。在机床的数控系统上需安装测振传感器专用卡、远程诊断软件、调制解调器或ISDN、电话线。如果现场有多台数控机床,可以通过现场局域网把多台设备连接起来,再与远程诊断中心的主机相连。在远程诊断中心,PC机上需安装专用的远程诊断软件、调制解调器或ISDN、电话线。

远程诊断服务系统具有三级保护措施,即必须输入用户名和密码才能建立远程连接；在现场控制系统上需要确认远程诊断的连接；控制系统自身需要确认已经定义好的节点的连接。

如果现场有多台数控机床通过局域网连接,则可根据客户的要求,预安装ISDN和模拟路由器,这样使用户在网络接入时有更高的安全性。

4 结束语

随着数控机床的广泛使用,远程诊断服务系统不仅可以提高设备利用率,还可以减少维护费和服务费的支出,具有良好的应用前景。

目前,北京第一机床厂和北京工业大学合作将在北京建立远程诊断中心,以迎接激烈的市场竞争,取得更好的效益。

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