基于西門子ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的遠(yuǎn)程診斷研究

摘 要：本文介紹基于西門子ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使企業(yè)應(yīng)用“基于狀態(tài)的機(jī)床維護(hù)策略”成為可能，更加高效準(zhǔn)確地進(jìn)行機(jī)床故障診斷，為機(jī)床用戶、機(jī)床制造廠、西門子及第三方的服務(wù)工程師提供了一個(gè)針對(duì)機(jī)床維護(hù)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)可顯示、故障可診斷、性能可預(yù)報(bào)，形成監(jiān)測(cè)信息、診斷結(jié)論和實(shí)時(shí)控制方案策略的統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：ePS；維護(hù)預(yù)防性；西門子數(shù)控

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 10-0000-02

隨著國產(chǎn)機(jī)床迅速的在國內(nèi)裝備制造業(yè)崛起，并成為今天的市場(chǎng)主導(dǎo)者。面向海外市場(chǎng)無疑是未來各個(gè)機(jī)床廠商重點(diǎn)開拓的市場(chǎng)，我廠每年都有大量的機(jī)床出口到世界各個(gè)國家，而相對(duì)于日益增長(zhǎng)海外數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量來講，在海外的維修無論從效率還是從水平上都顯得捉襟見肘。機(jī)床用戶都希望對(duì)機(jī)床狀態(tài)能夠?qū)崟r(shí)把握，減少其維修響應(yīng)與停機(jī)時(shí)間。

一、ePS是什么？

ePS（electronic Production Services）是西門子公司為機(jī)床制造業(yè)提供的針對(duì)機(jī)床的創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通過此項(xiàng)服務(wù)獲取機(jī)床的狀態(tài)和過程信息，上傳到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，在服務(wù)器上對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，通過互聯(lián)網(wǎng)將機(jī)床狀態(tài)信息提供給用戶。用戶可以有選擇地對(duì)NC狀態(tài)、PLC狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，快速診斷并排除故障，從而提高設(shè)備良好率，降低設(shè)備的全生命周期成本。

二、國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

國外主流系統(tǒng)廠商諸如日本FANUC公司等才有這種互助平臺(tái)，把機(jī)床和互聯(lián)網(wǎng)連接，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障就自動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，一般這個(gè)服務(wù)平臺(tái)是有一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，這里面匯集FANUC所有的故障及解決方法，幫助用戶從快從速解決問題。但目前這種互動(dòng)平臺(tái)只有機(jī)床用戶、系統(tǒng)廠商兩個(gè)元素來構(gòu)建平臺(tái)用于遠(yuǎn)程診斷。也就是說互動(dòng)的對(duì)象往往只有兩個(gè)，這里面它忽略了機(jī)床制造廠和第三方的服務(wù)工程師他們?cè)谡麄€(gè)維護(hù)服務(wù)過程中所發(fā)揮的作用。

我們可以借鑒一下目前的醫(yī)學(xué)手術(shù)，時(shí)下一些較難的復(fù)雜性手術(shù)，已經(jīng)可以通過在線視頻和輔助機(jī)械手進(jìn)行遠(yuǎn)程異地診斷并手術(shù)，因?yàn)檎莆諒?fù)雜手術(shù)不是什么地方都有的醫(yī)生，病人看病也不可能跑遍全國，病情是有時(shí)間范疇的。我們的用戶也是一樣，時(shí)間就是效率，每一秒都可能讓他損失，通常機(jī)床故障維護(hù)流程如下：

事實(shí)上這種流程圖雖然嚴(yán)格分級(jí)審核，但效率極低往往卡在某一個(gè)流程點(diǎn)上，導(dǎo)致全局維護(hù)時(shí)間延長(zhǎng)。比如設(shè)計(jì)人員無法判斷問題原因?qū)е铝鞒绦畔⑼敲磾?shù)控系統(tǒng)維修人員將永遠(yuǎn)不可能知道有系統(tǒng)出現(xiàn)。上圖描述的維護(hù)流程涉及的對(duì)象就是ePS優(yōu)勢(shì)所在。ePS服務(wù)把機(jī)床用戶、機(jī)床制造廠、西門子及第三方的服務(wù)工程師結(jié)合到一起，共同的分析解決問題，使問題變得輕松易解，極大的縮短了機(jī)床維護(hù)的反應(yīng)時(shí)間。

ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)是西門子引領(lǐng)機(jī)床維護(hù)未來的發(fā)展方向前沿技術(shù)，真正的實(shí)現(xiàn)高效快速化維修服務(wù)，為用戶提供便捷的服務(wù)，創(chuàng)造用戶價(jià)值。實(shí)現(xiàn)無論用戶在世界各地，向用戶提供的是全球化的維修服務(wù)。

三、系統(tǒng)構(gòu)成

（一）遠(yuǎn)程接入

采用安全的網(wǎng)絡(luò)連接，遠(yuǎn)程接入數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行人機(jī)界面遠(yuǎn)程交互、文件傳輸、多方會(huì)話、視頻及會(huì)議記錄。

（二）數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)服務(wù)

在機(jī)床或服務(wù)器配置各種事件觸發(fā)器來觸發(fā)并上傳當(dāng)前機(jī)床的各種狀態(tài)，通過電子郵件或短消息告知相應(yīng)的負(fù)責(zé)人。報(bào)警、PLC事件、時(shí)間觸發(fā)器、機(jī)床信號(hào)、人機(jī)界面操作記錄、機(jī)床數(shù)據(jù)、NC 狀態(tài)數(shù)據(jù)、PLC 數(shù)據(jù)模塊可以被用來觸發(fā)記錄機(jī)床的狀態(tài)。

（三）機(jī)床狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)

執(zhí)行預(yù)定義的測(cè)試和連續(xù)監(jiān)測(cè)狀態(tài)參數(shù)來獲取當(dāng)前的機(jī)床狀態(tài)，并在服務(wù)器上進(jìn)行歸檔。狀態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：NC 監(jiān)測(cè)、PLC 監(jiān)測(cè)、圓度測(cè)試、恒速軸測(cè)試、通用性軸測(cè)試，分別反映機(jī)床部件運(yùn)行時(shí)間（行程）、PLC變量、聯(lián)動(dòng)軸輪廓誤差、進(jìn)給軸擾動(dòng)以及進(jìn)給軸摩擦和剛度等狀態(tài)。

（四）維護(hù)流程管理和數(shù)據(jù)服務(wù)

通過維護(hù)流程管理，用戶可以計(jì)劃、跟蹤和監(jiān)控目標(biāo)機(jī)床的維護(hù)工作，使ePS與企業(yè)維護(hù)策略無縫結(jié)合，提高維護(hù)工作效率。將歸檔數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器存儲(chǔ)并管理，使用戶在機(jī)床故障時(shí)仍能訪問機(jī)床狀態(tài)數(shù)據(jù)，診斷機(jī)床故障。

四、實(shí)施方案

（一）硬件準(zhǔn)備

ePS的主要功能配備工控機(jī)PCU50/PCU70以及具有互聯(lián)網(wǎng)連接的SINUMERIK CNC 810D/840Di/840D西門子數(shù)控系統(tǒng)均可以使用ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

（二）購買相關(guān)軟件及技術(shù)支持服務(wù)

與西門子公司人員攜手組建ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。利用現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

1.將數(shù)控系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的連接，并通過遠(yuǎn)程接入進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)，利用人機(jī)界面遠(yuǎn)程交互、文件傳輸。在車間現(xiàn)場(chǎng)與研發(fā)大樓設(shè)計(jì)室，以及西門子公司ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器組成多方會(huì)話、視頻。見下圖：

2.進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)視和檢測(cè)，收集各種機(jī)床數(shù)據(jù)。

3.對(duì)在機(jī)床的各種數(shù)據(jù)在服務(wù)器上進(jìn)行歸檔保存。

4.維護(hù)流程管理維護(hù)流程管理和數(shù)據(jù)服務(wù)。

5.設(shè)置典型故障，進(jìn)行多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的模擬試驗(yàn)，有效的利用各種采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，最終排除故障解決問題。

五、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益

用戶不再用高昂的維護(hù)費(fèi)用來維修設(shè)備并且縮短了維護(hù)時(shí)間，以較低的成本就可以實(shí)現(xiàn)ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，同時(shí)也避免了因機(jī)床等待維修時(shí)間和經(jīng)濟(jì)效益上的損失。下圖就是以保護(hù)罩為例的比較圖：

用戶也可以借助ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器制定詳細(xì)的機(jī)床維護(hù)計(jì)劃，可以每時(shí)每刻對(duì)機(jī)床進(jìn)行體檢，保證機(jī)床正常連續(xù)運(yùn)行。

通過ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)使機(jī)床的故障診斷更加高效準(zhǔn)確。通過多手段、多方面、多層次人員搭配組合形成新的解決問題的途徑，這樣才會(huì)高效，遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)手術(shù)的成功值得我們借鑒，這也是未來數(shù)控機(jī)床維護(hù)的發(fā)展方向，值得我們?nèi)ラ_拓。

維護(hù)預(yù)防性，這在很多數(shù)控機(jī)床上是容易被忽視的，就像經(jīng)常檢查身體的人往往能預(yù)防并發(fā)現(xiàn)的疾病。而現(xiàn)在的機(jī)床只有在發(fā)生故障時(shí)才會(huì)維修。ePS服務(wù)可以提供這種預(yù)防性檢查，確保機(jī)床能夠正常連續(xù)運(yùn)行。

六、結(jié)論與思考

ePS服務(wù)系統(tǒng)是西門子針對(duì)機(jī)床制造業(yè)提供的新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，今天的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)很成熟，網(wǎng)絡(luò)通信是一個(gè)很成熟的技術(shù)，這一點(diǎn)有力的把ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、用戶機(jī)床制造商和系統(tǒng)廠商緊密地聯(lián)系到一起，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確流暢。通過ePS數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，我們可以得出以下結(jié)論：

第一、對(duì)于用戶而言不需要購買額外的軟件和硬件，不需要自己維護(hù)軟件系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，操作簡(jiǎn)單。用較低的成本就可以維護(hù)機(jī)床。并且機(jī)床一旦故障，第一時(shí)間就有多位專家在線診斷機(jī)床故障，確保機(jī)床可快速恢復(fù)。

第二、對(duì)于機(jī)床廠而言，ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是少投入多產(chǎn)出的項(xiàng)目。可節(jié)省大量人力物力，進(jìn)一步減少海外人員的數(shù)量和開支，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)員與用戶現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)話。問題根有針對(duì)性，避免中間環(huán)節(jié)。

第三、西門子作為應(yīng)用程序服務(wù)提供商，負(fù)責(zé)在ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上運(yùn)行和維護(hù)ePS軟件，而用戶只需通過互聯(lián)網(wǎng)來租用ePS提供的服務(wù)，共同推廣這一網(wǎng)絡(luò)新型技術(shù)，為最終用戶搭建完善的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，通過雙方的努力ePS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可以更多的應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)：

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[作者簡(jiǎn)介]齊斯倩（1982-），女，河北吳橋人，沈陽第一機(jī)床廠工程師，研究方向：數(shù)控車床的電氣設(shè)計(jì)及系統(tǒng)應(yīng)用。