數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)研究

魏雪梅，王志明，曹光榮，江俊杰，黃 炯，李文琛，王皓陳

（1.江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇 江都 225200；2.南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南京 210094）

數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)研究

魏雪梅1，王志明2，曹光榮1，江俊杰2，黃 炯2，李文琛2，王皓陳2

（1.江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇 江都 225200；2.南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南京 210094）

介紹了數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)進(jìn)行對(duì)接的需要和可行性，描述了數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的模式和結(jié)構(gòu)。具體探討了數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的功能及其配置條件，最后介紹運(yùn)用DELEM系統(tǒng)的數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。

機(jī)械制造；遠(yuǎn)程診斷技術(shù)；數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)；DELEM數(shù)控系統(tǒng)；Internet

0 引言

數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)是一種集機(jī)械、電氣、液壓于一體的現(xiàn)代鈑金沖壓設(shè)備。數(shù)控技術(shù)本身的復(fù)雜性，加上數(shù)控機(jī)械加工工藝的多樣性與加工零件的復(fù)雜性，使得數(shù)控機(jī)床的調(diào)試操作繁瑣。一旦機(jī)床發(fā)生故障，對(duì)其進(jìn)行故障診斷與維修是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，很多時(shí)候必須依靠機(jī)床生產(chǎn)廠家的支持才能解決。這樣就導(dǎo)致故障機(jī)床得不到及時(shí)維修，延長(zhǎng)了故障停機(jī)時(shí)間，降低了數(shù)控折彎?rùn)C(jī)的生產(chǎn)效率。另一方面，也使得廠家技術(shù)人員疲于奔命，增加了企業(yè)的售后服務(wù)成本[1]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及先進(jìn)制造技術(shù)在制造行業(yè)的廣泛推行，很多企業(yè)建立了自己的制造信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)。目前多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家在自己生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)中集成了智能化的網(wǎng)絡(luò)接口，支持系統(tǒng)與企業(yè)局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)結(jié)，這就為數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程診斷技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。本文探討了基于Internet的數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的模式、結(jié)構(gòu)及各部分功能并詳細(xì)介紹采用DELEM數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)遠(yuǎn)程診斷的具體操作步驟。

1 數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的模式

基于Internet的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)有兩種診斷模式，即系統(tǒng)輔助診斷模式和專家咨詢?cè)\斷模式。所謂系統(tǒng)輔助診斷就是指當(dāng)用戶的設(shè)備一旦出現(xiàn)本身無(wú)法克服的故障時(shí)，將自動(dòng)連接現(xiàn)場(chǎng)診斷服務(wù)器。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備診斷服務(wù)器在收到設(shè)備故障信息后，進(jìn)行診斷信息準(zhǔn)備，然后連接遠(yuǎn)程診斷中心的故障診斷服務(wù)器，傳輸診斷信息，接收故障診斷服務(wù)器的診斷結(jié)果。整個(gè)過(guò)程中，遠(yuǎn)程診斷中心由其診斷專家系統(tǒng)和領(lǐng)域?qū)＜覅⑴c，在客戶端的技術(shù)人員通過(guò)回答專家系統(tǒng)或者專家的提問(wèn)來(lái)參與診斷過(guò)程，并根據(jù)反饋的診斷結(jié)果來(lái)維修指導(dǎo)，進(jìn)行故障排除。

專家咨詢?cè)\斷是由客戶現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、遠(yuǎn)程診斷中心和遠(yuǎn)程診斷中心指定的專家共同進(jìn)行的。其工作方式是由診斷中心、專家和客戶共同商定診斷時(shí)間后，通過(guò)遠(yuǎn)程診斷中心，在約定的診斷時(shí)間內(nèi)，各專家和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員通過(guò)專家咨詢?cè)\斷子系統(tǒng)進(jìn)行包括白板、語(yǔ)音對(duì)話和數(shù)據(jù)庫(kù)查詢等方式的信息交流。必要時(shí)由專家指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，最后專家根據(jù)協(xié)同診斷情況及監(jiān)測(cè)信息做出診斷，遠(yuǎn)程診斷中心匯總專家的診斷結(jié)論，并傳輸至現(xiàn)場(chǎng)和存入設(shè)備病歷[2]。本文探討的是第二種模式。

2 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

基于Internet的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)主要分為兩部分:一是數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)處理終端，主要完成數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障信息預(yù)處理功能，安置在數(shù)控機(jī)床上；二是遠(yuǎn)程故障診斷中心，主要實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)故障分析和診斷功能，安置在數(shù)控機(jī)床廠家的服務(wù)器上[3]。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.1 折彎?rùn)C(jī)的狀態(tài)檢測(cè)和故障預(yù)處理終端

該部分是狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷的核心部件。根據(jù)需要，在折彎?rùn)C(jī)的比例壓力閥、比例伺服閥、伺服軸、滑行塊機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵部位安裝了不同的高精度傳感器，以獲得關(guān)于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速、溫度、振動(dòng)等機(jī)床各部分運(yùn)行信息。同時(shí)通過(guò)通訊借口，獲得機(jī)床的各類電氣狀態(tài)信息和出現(xiàn)的故障代碼。綜合以上各種數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，形成狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)包，并在出現(xiàn)故障或潛在故障的時(shí)候，利用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到遠(yuǎn)程診斷中心[3]。

2.2 遠(yuǎn)程診斷中心

該部分通過(guò)Internet在線獲取上述數(shù)據(jù)包，并將其存入相應(yīng)的工作數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)利用專家系統(tǒng)進(jìn)行故障分析，提供處理建議或方法，指導(dǎo)技術(shù)人員進(jìn)行機(jī)床維修。

3 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的功能

3.1 狀態(tài)檢測(cè)和故障預(yù)處理終端

狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)處理終端主要完成4部分功能，即監(jiān)測(cè)功能、與數(shù)控系統(tǒng)的信息通訊功能、狀態(tài)數(shù)據(jù)及故障數(shù)據(jù)預(yù)處理功能、遠(yuǎn)程通訊功能。

3.1.1 監(jiān)測(cè)功能

主要對(duì)能反映機(jī)床運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息和加工過(guò)程狀態(tài)的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。安裝在折彎?rùn)C(jī)主要部件上的傳感器通過(guò)接口與終端相連，從而檢測(cè)這些部位的各種關(guān)鍵信息。折彎?rùn)C(jī)的伺服軸、比例閥及滑塊等關(guān)鍵部位均已安裝傳感器。此外，還需監(jiān)測(cè)機(jī)床的功率、電壓等數(shù)據(jù)[3]。

3.1.2 與數(shù)控系統(tǒng)的信息通訊功能

所謂信息通訊功能，是指終端與數(shù)控機(jī)床本身的數(shù)控系統(tǒng)或PLC，利用其實(shí)時(shí)通訊接口獲取電氣控制系統(tǒng)內(nèi)部信息或接口工作狀態(tài)信息，同時(shí)獲取數(shù)控系統(tǒng)或PLC內(nèi)部的故障信息[4]。

數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)采用的是DELEM數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)本身具有豐富的診斷程序，能夠?qū)φ蹚潤(rùn)C(jī)本身的運(yùn)行狀態(tài)或故障進(jìn)行檢測(cè)，甚至能診斷出故障所在范圍或具體位置，并發(fā)出報(bào)警信息，這對(duì)故障系統(tǒng)很有用處[5]。與DELEM數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息通訊，能夠很好地利用機(jī)床自帶的診斷程序，從而給診斷帶來(lái)便利。

3.1.3 狀態(tài)數(shù)據(jù)及故障數(shù)據(jù)預(yù)處理功能

在遠(yuǎn)程故障診斷中，若只是單純地將傳感器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳，由遠(yuǎn)程故障診斷中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，將使它的工作量非常龐大，進(jìn)而影響診斷的效率[6]。

預(yù)處理功能即是對(duì)獲取的各種參數(shù)信息進(jìn)行綜合預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)或者已經(jīng)出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生狀態(tài)數(shù)據(jù)或狀態(tài)數(shù)據(jù)包。通過(guò)預(yù)處理，機(jī)床處于正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)將不會(huì)全部上傳至遠(yuǎn)程診斷中心，從而減小了遠(yuǎn)程診斷中心的工作量，提高了診斷效率。

3.1.4 遠(yuǎn)程通訊功能

遠(yuǎn)程故障診斷中心與數(shù)控機(jī)床通過(guò)遠(yuǎn)程通訊功能實(shí)現(xiàn)Internet或無(wú)限網(wǎng)絡(luò)連接。通過(guò)此功能，才能將狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)包進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。

3.2 遠(yuǎn)程診斷服務(wù)中心

遠(yuǎn)程診斷服務(wù)中心是整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的核心。它主要由網(wǎng)絡(luò)通訊、故障分析與診斷、用戶管理、知識(shí)庫(kù)管理、遠(yuǎn)程協(xié)作管理等模塊組成[7]。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相互關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 遠(yuǎn)程診斷中心診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊

網(wǎng)絡(luò)通訊模塊是整個(gè)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該模塊為故障分析與診斷、用戶管理、知識(shí)庫(kù)管理、遠(yuǎn)程協(xié)作管理等模塊提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，將遠(yuǎn)程診斷服務(wù)中心、注冊(cè)用戶、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造者及第三方的技術(shù)支持人員緊密地聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行故障信息、控制信息、知識(shí)、協(xié)作信息的交互，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷、異地專家會(huì)診和知識(shí)收集。

3.2.2 故障分析、診斷模塊

該模塊是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的核心。提供對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的在線故障分析、故障診斷，也提供離線信號(hào)分析、診斷和信息查詢等服務(wù)。

3.2.3 用戶管理模塊

該模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)的用戶注冊(cè)、用戶驗(yàn)證等工作。如果用戶需要使用中心診斷資源，則由該模塊進(jìn)行用戶驗(yàn)證工作。

3.2.4 智能知識(shí)庫(kù)管理模塊

該模塊的主要功能是負(fù)責(zé)知識(shí)的添加、整理，以滿足故障分析、診斷模塊對(duì)知識(shí)的需要。

該模塊的重要性在于，它連接著各地的設(shè)備，這些設(shè)備的型號(hào)很廣，因而一旦這些設(shè)備發(fā)生故障，便會(huì)求助于診斷中心。從而所提供的故障類型便有很多種類，很好地豐富了模塊的實(shí)際處理經(jīng)驗(yàn)，大大增加了知識(shí)庫(kù)的積累。通過(guò)診斷中心專家的整理和充實(shí)，可以使診斷過(guò)程更加具有針對(duì)性，更加快捷，減少因機(jī)床設(shè)備故障而帶來(lái)的損失。

3.2.5 遠(yuǎn)程協(xié)作管理模塊

該模塊的主要功能實(shí)際上是提供了一個(gè)專家會(huì)診網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床所出現(xiàn)的故障很可能是比較復(fù)雜的，單一的專家系統(tǒng)可能無(wú)法解決。此時(shí)必須求助于專家。通過(guò)該模塊，各地的專家、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、專家之間、診斷中心專家系統(tǒng)和設(shè)備制造商之間進(jìn)行交流，以期獲得更好的診斷信息。

4 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的配置

4.1 數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)處理終端

4.1.1 硬件配置

數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)處理終端主要由嵌入式計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理模塊以及各種高靈敏度傳感器組成。

4.1.2 軟件配置

該終端軟件包括信號(hào)采集、NC通訊、狀態(tài)數(shù)據(jù)與故障預(yù)處理、遠(yuǎn)程通訊等四個(gè)模塊組成。

4.2 遠(yuǎn)程診斷中心

4.2.1 硬件配置

遠(yuǎn)程診斷中心的硬件包括遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器、數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器、狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等組成。

4.2.2 軟件配置

遠(yuǎn)程診斷中心軟件分5部分，即5個(gè)模塊。該軟件通過(guò)獲取預(yù)處理終端發(fā)出的折彎?rùn)C(jī)各種狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)包，進(jìn)行分析和判斷，并提供建議來(lái)指導(dǎo)維修工作。如果故障難以排除，還可以通過(guò)會(huì)診平臺(tái)，進(jìn)行專家會(huì)診。

5 采用DELEM數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)遠(yuǎn)程診斷操作步驟

5.1 建立Windows系統(tǒng)與DELEM系統(tǒng)聯(lián)系步驟

建立Windows與DELEM系統(tǒng)之間的聯(lián)系需要進(jìn)行以下安裝步驟：

①安裝CE遠(yuǎn)程控制軟件。②安裝MSASYNC程序。③安裝Remotedsp。④打開Remote Display Control Host系統(tǒng)以及DELEM系統(tǒng)，指定計(jì)算機(jī)名稱，即可實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)。

5.2 建立遠(yuǎn)程Windows系統(tǒng)之間的連接

計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)打開軟件后，輸入相應(yīng)ID號(hào)和密碼即可實(shí)現(xiàn)連接（圖3）。在連接成功后，即可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通過(guò)Internet遠(yuǎn)程控制DELEM數(shù)控系統(tǒng)。

5.3 通過(guò)采樣故障機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷

計(jì)算機(jī)通過(guò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)采樣DELEM數(shù)控系統(tǒng)板料折彎?rùn)C(jī)的數(shù)據(jù)曲線，點(diǎn)擊采樣圖標(biāo)啟動(dòng)分析程序，運(yùn)行滑塊動(dòng)作一個(gè)循環(huán)，可以看到動(dòng)作運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)曲線。如圖4所示。

圖4 DELEM數(shù)控系統(tǒng)板料折彎?rùn)C(jī)數(shù)據(jù)曲線

通過(guò)分析曲線專家可以得到以下信息：

①比例伺服閥的動(dòng)作狀態(tài)。②比例壓力閥的動(dòng)作狀態(tài)。③Y1、Y2滑塊運(yùn)行速度、位置。④機(jī)床狀態(tài)（停止、快下、工進(jìn)、保壓、卸荷、回程）。⑤滑塊運(yùn)行參考曲線、實(shí)際誤差。⑥數(shù)字輸入輸出端口狀態(tài)。⑦伺服軸的運(yùn)行狀態(tài)及參考曲線。⑧模擬量反饋信號(hào)狀態(tài)（壓力傳感器、補(bǔ)償電位器等）。

專家可以通過(guò)以上信息調(diào)試機(jī)床、判斷故障、檢測(cè)機(jī)床性能。DELEM數(shù)控系統(tǒng)提供離線分析軟件，可以在個(gè)人電腦上檢查曲線。

6 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程診斷技術(shù)是個(gè)復(fù)雜的工程，涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)控技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、設(shè)備故障診斷技術(shù)等多方面的細(xì)節(jié)問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的研究與運(yùn)用，對(duì)于改變目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床開機(jī)不足、故障停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的現(xiàn)狀具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。此外，隨著數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的推廣，必將使數(shù)控機(jī)床故障診斷和維修水平得以迅速提高[8]。

本文對(duì)于數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的研究，提供了數(shù)控機(jī)床故障診斷的一種形式。雖然這種形式還不能解決數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的所有故障，但它代表了數(shù)控機(jī)床及其他機(jī)電設(shè)備未來(lái)故障診斷的一種方向。隨著研究的深入，這種遠(yuǎn)程診斷技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用。

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Research of remote diagnosis technology for CNC press brake

WEI Xuemei1,WANG Zhiming2,CAO Guangrong1,JIANG Junjie2,HUANG Jiong2,LI Wenchen2,WANG Haochen2
(1.Yawei Machine Tool Co.,Ltd.,Jiangdu 225200,Jiangsu China;2.Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,Jiangsu China)

The requirement and feasibility of the combination of CNC machine and remote diagnosis technology have been introduced.The mode and structure of remote diagnosis system for CNC machine have been described.The functions and configuration for remote diagnosis system has been discussed in detail.Finally associated issues about the remote diagnosis technology for CNC press brake with DELEM system have been put forward.

Remote Diagnosis Technology;CNC press brake;DELEM numerical control system;Internet

TG315.5+4

B

1672－0121（2012）02－0029－04

2011-11-29

魏雪梅（1975-），女，工程師，從事電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)