基于PMC的礦山數(shù)控機(jī)床常見故障排除方法

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

礦山數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，主要有程序介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)以及機(jī)床主體四個(gè)組成部分。隨著礦山企業(yè)的快速發(fā)展，礦山數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代化的礦山生產(chǎn)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效的自動(dòng)化生產(chǎn)。但在生產(chǎn)的過程中，一旦出現(xiàn)故障問題將會(huì)影響設(shè)備的利用率，進(jìn)而影響整個(gè)礦山生產(chǎn)的效率[1]。若不能及時(shí)對故障位置進(jìn)行排查會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的問題產(chǎn)生造成整個(gè)生產(chǎn)流程癱瘓，嚴(yán)重影響礦山生產(chǎn)的周期以及礦山企業(yè)的信譽(yù)。因此，為了快速找出礦山數(shù)控機(jī)床的故障問題、排除故障，從而實(shí)現(xiàn)礦山企業(yè)的高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，提出了一種基于PMC的礦山數(shù)控機(jī)床常見故障排除方法。

1 基于PMC的礦山數(shù)控機(jī)床常見故障排除方法設(shè)計(jì)

1.1 建立常見故障評價(jià)指標(biāo)

造成礦山數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障問題的原因包括電氣與機(jī)械部位存在失效的疲勞情況、長期運(yùn)行過程中的磨損、斷裂情況、受到礦物資源中腐蝕、氧化元素的腐蝕情況等。根據(jù)上述原因建立礦山數(shù)控機(jī)床的常見故障評價(jià)指標(biāo)。常見故障評價(jià)指標(biāo)可分1級、2級、3級。常見故障評價(jià)指標(biāo)如表1所示。

表1 常見故障評價(jià)指標(biāo)

表1中確定性故障是礦山數(shù)控機(jī)床中最常見的故障問題，指機(jī)床控制系統(tǒng)中主機(jī)的硬件設(shè)備出現(xiàn)了破損情況，且只要存在某一處破碎部位就說明機(jī)床一定出現(xiàn)了故障問題。由于確定性故障具有一定的規(guī)律，因此在故障排除時(shí)更能夠準(zhǔn)確的得到故障結(jié)果[2]。

同時(shí)，確定性故障是一種不可恢復(fù)的故障問題，因此一旦出現(xiàn)故障若不能及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，則機(jī)床不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。

不確定性故障是指礦山數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)偶然發(fā)生的故障問題，這類問題與確定性故障相比發(fā)生的原因較為隱蔽，因此更加難以找出發(fā)生故障的規(guī)律。同時(shí)不確定性故障在故障發(fā)生后，通過將機(jī)床重新開機(jī)的方式，可能恢復(fù)機(jī)床的正常運(yùn)行，但在運(yùn)行過程中可能又會(huì)重新發(fā)生同樣的故障。

因此對于這一類故障問題應(yīng)當(dāng)對其數(shù)控部分增加維護(hù)檢測的頻率，從而避免此類故障問題的產(chǎn)生。

1.2 基于PMC提取礦山數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)運(yùn)行信息

PMC是一種應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中的可編程序機(jī)床控制器，用于控制數(shù)控機(jī)床的電氣部分,對數(shù)控機(jī)床的MT側(cè)和CNC側(cè)所發(fā)出及輸入的運(yùn)行信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。PMC的作用與PLC的作用基本沒有差別,都是用于控制數(shù)控機(jī)床，因PMC中有多條指令，為此，提出的礦山數(shù)控機(jī)床常見故障排除方法可利用PMC實(shí)現(xiàn)對礦山數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)運(yùn)行信息的自動(dòng)化提取[3]。

在礦山數(shù)控機(jī)床加工的過程中，利用PMC將運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)。由于礦山數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)信息大多數(shù)為開關(guān)量，因此可以在機(jī)床的電氣圖當(dāng)中查找相應(yīng)的變量進(jìn)行提取，并對信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測[4]。

這種運(yùn)行信息提取的具體工作流程為：通過PMC從機(jī)床的計(jì)算機(jī)接口處采集信息，經(jīng)過相應(yīng)的串行口將信息輸出到計(jì)算機(jī)當(dāng)中，由PMC對信息進(jìn)行分析和詮釋，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)將最終的運(yùn)行信息傳輸?shù)娇刂浦行摹?shí)時(shí)運(yùn)行信息的類型主要包括礦山數(shù)控機(jī)床的程序名稱、加工時(shí)間、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給等各項(xiàng)機(jī)床參數(shù)。

圖1 礦山數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)運(yùn)行信息架構(gòu)圖

1.3 建立關(guān)聯(lián)信息實(shí)現(xiàn)故障排除

通過在PMC提取礦山數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)運(yùn)行信息與上文建立的故障評價(jià)指標(biāo)之間建立相應(yīng)的關(guān)聯(lián)信息完成對礦山數(shù)控機(jī)床的故障排除[5]。

首先在PMC中提取需要進(jìn)行故障排除檢測的礦山數(shù)控機(jī)床對應(yīng)發(fā)生部位、可能存在的故障問題、對應(yīng)的影響因素等。當(dāng)完成相應(yīng)的選取后，將具體的參數(shù)信息與常見故障評價(jià)指標(biāo)建立如下關(guān)聯(lián)信息：

第一步：分析PMC提取礦山數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)運(yùn)行信息與常見故障評價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)，并將兩者控制在統(tǒng)一的礦山數(shù)控機(jī)床工作狀態(tài)下的標(biāo)注，將兩者之間相同的標(biāo)注內(nèi)容進(jìn)行記錄；

第二步：利用PMC中可編程計(jì)算機(jī)語言對故障評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)特征的數(shù)據(jù)信息提取，通過直觀的觀察或利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對二者之間的比較，并建立多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)二者之間的信息關(guān)聯(lián)；

第三步：結(jié)合PMC將分析結(jié)果進(jìn)行記錄并繪制成對應(yīng)曲線圖，將兩種曲線圖進(jìn)行比較，從而觀察二者之間的區(qū)別，當(dāng)兩種曲線重疊時(shí)表示此時(shí)礦山數(shù)控機(jī)床未出現(xiàn)故障問題，實(shí)現(xiàn)故障排除，若曲線存在某一位置不重疊情況則說明給位置坐標(biāo)對應(yīng)的機(jī)床部位產(chǎn)生了故障問題，應(yīng)及時(shí)對故障位置進(jìn)行修復(fù)或替換新的元件。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

基于PMC采集方法已經(jīng)在部分礦企試運(yùn)行，從需要進(jìn)行故障監(jiān)控的機(jī)床中隨機(jī)選取20臺(tái)礦山數(shù)控機(jī)床，隨機(jī)對其中11臺(tái)設(shè)備進(jìn)行不同類型的故障設(shè)定，通過提取數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，再加以進(jìn)行分析處理，可以得到較為客觀的結(jié)論。

利用故障排除方法與傳統(tǒng)檢修方法分別對其中10臺(tái)機(jī)床進(jìn)行故障排除，從而驗(yàn)證本文方法的可行性，并進(jìn)一步的比較兩種方法的故障排除準(zhǔn)確率。將實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 本文方法與傳統(tǒng)方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

通過表1中的數(shù)據(jù)可以看出，故障排除方法中實(shí)際故障機(jī)床數(shù)為5臺(tái)，通過檢測得出未出現(xiàn)故障的機(jī)床為5臺(tái)；而傳統(tǒng)檢修方法中實(shí)際故障機(jī)床數(shù)為6臺(tái)，但檢測出8臺(tái)機(jī)床疑似故障，檢測結(jié)果準(zhǔn)確率明顯低于本文方法，因此說明設(shè)計(jì)的基于PMC的故障排除方法具有更高的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語

礦山數(shù)控機(jī)床的故障問題產(chǎn)生原因包含多個(gè)方面，針對較為復(fù)雜的故障類型，提出了一種基于PMC的礦山數(shù)控機(jī)床常見故障排除方法，并通過對比實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法排除故障的準(zhǔn)確性更高，能夠保障故障排除的效率得到提高，從而節(jié)省大量的人力、物力用于對故障點(diǎn)的檢修，保證了礦山生產(chǎn)的水平進(jìn)一步提高。