基于多源數據驅動的數控機床預測性維護方法及系統

屈省源

摘要：現階段，社會經濟發展迅猛，數控機床被廣泛應用于各類企業。為此，企業應對數控機床預測性維護進行深入研究，采用多元數據驅動方式提升數控機床預測性維護效率，確保數控機床設備安全運行。本文將針對多元數據驅動的數控機床預測性維護方法及系統進行分析，并提出一些策略，僅供各位同仁參考。

關鍵詞：多源數據;數控機床;預測性維護;方法及系統

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0129-02

1? 多元數據驅動的內容

1.1 PLC技術

在數控機床中，PLC技術非常關鍵，它能較為高效地將機床與數控設備進行連接。通常來說，PLC技術是指，在CNC裝置下達操作指令后，對其進行相應的譯碼處理，而后結合處理數據對數控機床進行控制。此外，通過PLC技術，能有效對數控機床的邏輯信號進行反饋。在數控機床工作時，工作人員需要先將經過調試的應用程序輸入PLC中，而后它會將輸入信號與對應元件進行連接，而后輸入到模板的輸出端。通過PLC技術，能實現信號與程序的完美契合，從而提升數控機床工作效率。

1.2 PLC技術在數控機床故障的表現形式

其一，借助警報發現故障。若想利用PLC技術發現數控機床故障，需要CNC具備相應的檢測能力。通常來說，PLC與CNC能夠進行信息交互，若是CNC發出故障警報，工作人員可結合相應數據，對故障位置、原因進行直接判別，從而將問題解決。

其二，產生警報未能顯示原因。現階段，多數數控機床的故障診斷系統并未得到充分完善，在出現故障時，一些CNC警報只能提示數控機床發生故障，但并不能定位出故障產生的原因和位置，此外，部分CNC警報所產生的提示與實際故障并未產生直接聯系。此種情況下，需要工作人員憑借判別經驗，對各類信號進行精確分析，并將數據整合進行判斷，以此得出故障原因。

其三，出現警報未發現故障。在生產中，若是CNC發出故障警報，但數控機床并未出現故障現象，這就需要工作人員結合數控機床動作、原理等信息，對警報原因進行判斷，從而找出潛在的風險因素。

1.3 粗糙集與SimRank算法

預測性維護的基礎是診斷算法，為此，需要借助TensorFlow平臺實現本功能。在實踐中，工作人員可嘗試將粗糙集與SimRank算法引入TensorFlow平臺，以此更好地對數控機床可能產生的各類故障進行預測。在對故障進行預測時，經常會出現大量的異常警報，其中部分警報并沒有實際意義。為此，若想提升數控機床預測性維護效率，突出有用的異常警報，需要借助粗糙集進行相應計算，以此對警報信息類型、數據進行判別，提升警報的準確程度。同時，借助SimRank算法，可以將異常警報與數據庫中的類似故障信息進行比對，從而有效解決異常警報的問題，提升預測警報的準確性。

2? 基于多元數據驅動的數控機床故障類型分析

2.1 電源故障

若想確保數控機床穩定運行，正常的電源供給系統必不可少。若是電源出現問題，必然導致整個數控機床停止運行，嚴重影響企業生產效率，電源故障也是數控機床的常見故障類型之一。現階段，我國數控機床設備制造水平逐年提升，但是，為更好地確保數控機床整體正常運行，采用的操作系統多是以國外為主。不過，不同國家電流、電壓標準并不相同，部分在國外正常運行的數控機床設備在我國電壓環境下并不能正常運行，若是需要使用此類數控機床設備，就必須對供電問題提起充分重視。

此外，在實際工作中，數控機床可能會因為各類因素，致使整個供電系統發生問題，若是數控機床的電氣系統出現問題，很容易會對數據庫的部分信息造成影響，比如丟失等，嚴重時可能會導致數控機床系統癱瘓。為避免此類情況發生，企業應為每個數控機床設備安裝獨立配電箱，確保所供電流、電壓的穩定。同時，若是所在區域出現電壓不穩情況，可增設三相交流穩壓設備。為降低數控機床發生漏電、串電等問題發生的概率，數控機床電源還應進行接地，以此保證數控機床設備安全運行。為提升電源系統的穩定性、可靠性，可嘗試在數控機床中引入三相五線模式，并確保中線、地線分隔開來。

2.2 斷路故障

在數控機床設備中，斷路故障是一種較為常見的情況。通常來說，造成數控機床斷路的原因多是由導線連接不牢、電氣元件損壞等。在數控機床工作中，部分電氣元件的觸點溫度過高，時間長了之后，很容易在表面發生氧化問題，從而降低元件與線路的緊密性，造成斷路問題。此外，在進行數控機床安裝時，部分元器件的螺絲未被擰緊，在數控機床工作時，振動因素會導致這些元件松動，從而出現斷路。在實際工作中，若是數控機床設備出現斷路問題，工作人員可結合實際情況，對斷路產生的原因進行分析，并通過萬用表、電壓器等設備，對數控機床電路進行檢查，以此判定是否發生了斷路問題。

在實際操作中，工作人員可借助電阻器，對數控機床的電路系統分析，以此判別是否發生斷路問題。同時，可結合數控機床設備的電路圖，采用分段測量的方式，結合得到的電阻器數據，對斷路位置進行精準定位。若是想要借助電壓器解決斷路問題，工作人員首先應接通數控機床電源，而后結合點圖原理圖，對電壓數據進行分段測量，結合所測電壓的大小對故障部位進行定位。此外，通過短接也能有效判定數控機床是否發生斷路。通過在可能發生斷路的位置進行短接，并利用電阻器測量相應數據，若是短接后問題消失，則可判定短接部分即為斷路位置。

2.3 計算機故障

若是數控機床設備在正常運行時，計算機發生故障，整個生產將受到較大影響。一般來說，計算機故障通常可表現為兩個方面，其一是報警故障，其二則是按鍵故障。若在數控機床運行時，計算機設備突然斷電，整個加工程序則會出現錯亂的情況，甚至會導致一些計算機數據丟失。為避免此類情況出現，企業可借助備用電池，對數控機床的各類數據進行相應記錄，當電量不足時，數控設備會出現故障警報，工作人員檢查后可將電池更換，同時對各類數據進行查驗，檢查其完整度，以此確保系統運行正常。此外，對于按鍵故障，工作人員可在診斷后，對按鍵進行更換，以此解決對應問題。

3? 基于多元數據驅動的數控機床預測性維修策略

3.1 PLC技術診斷中的運用

通常來說，數控機床與PLC進行信息交換通常會按照某一特定順序開展。為此，工作人員可經常觀察數控機床狀態，對部分異常狀態進行分析，以此對可能出現的故障進行預測。例如，在數控機床工作時，系統在接收到換刀命令時沒有響應，工作人員可觀察機械臂，分析是否有異物卡阻。CRT產生報警時，工作人員可對警報信號進行相應分析，而后可能會發現刀具與刀庫間的檢測信息為“0”，這就表明刀或者刀庫并未在指定位置。

另外，工作人員若是發現開關無信號，可對刀庫開關進行檢查。首先，檢查人員可從刀座入手，而后借助鐵片等工具靠近感應開關，以此判別刀庫附近的感應開關是否存在問題。其次，工作人員可對換刀機械臂的移動部位進行檢查，確保換刀動作可以正常運行。在對機械臂檢查時，可利用手動開啟YV21電磁閥，以此檢查機械臂是否能夠正常伸出、縮回。綜上分析，若是PLC信號正常，不存在誤輸或指令錯誤的情況，則是PLC內部出現問題。

3.2 PLC診斷數控機床故障的方法

在實際應用中，為提升數控機床預測維護效率，應結合不同類型的工作性質對PLC技術優化，從深層分析數控機床故障產生的原因，而后方可開展更為高效地控制措施。在數控機床診斷中，通常可采用動態跟蹤方式進行診斷。一般來說，PLC技術能較為高效地對數控機床進行故障預測，但其本身也可能會出現問題，這將對其正確反映故障問題產生影響。在日常工作中，可能會出現輸入、輸入數據都為正常，但數控機床運行過程異常的情況，這就需要采用動態追蹤的發哪個是，結合PLC技術的原理對數控機床故障進行合理檢測。隨著信息技術發展，數控系統的精密度逐漸提升，其功能也有較大更新，很多設備具備了自我診斷功能。同時，結合PLC技術，工作人員能在較短時間內對故障產生的原因進行分析，并借助各類輔助手段，找到數控機床發生問題的部位，從而快速解決相應問題，確保設備正常運行。

3.3 PLC在數控機床的工作步驟

為進一步提升PLC技術在數控機床中的應用水平，應確保其在一個較為科學的框架下工作。技術人員首先需要對整個工作流程進行梳理，確保在此流程下不存在技術盲點，而后將PLC技術引入到數控機床中，以此更為高效地進行故障診斷。在實際工作中，技術人員可結合PLC的診斷結果，對故障信息進行詳細分類，而后結合不同的故障類型，對可能發生問題的區域進行查驗，以此完成故障判定，為后續故障排除工作打下堅實基礎。在進行分析時，工作人員需要結合PLC的各項數據、指標，對CNC、控制信號等數據進行收集，以此明確故障產生的位置是否與PLC、機床、CNC有關。在此基礎上，技術人員可借助其他手段，對故障區域進行詳細排查，以此對數控機床問題進行準確定位，提升故障排除工作效率，確保數控機床設備能在較短時間內恢復運行，提升企業生產效率。

3.4 PLC急停報警故障中的應用

當數控機床發生故障時，為確保整個系統的安全，工作人員通常會采用急停操作。在生產中，急停功能對確保工作人員安全，提升數控機床穩定性有極為重要的促進作用。為更好地應對急停報警，在實用性原則指引下，工作人員需要對數控機床的合理性進行分析，將冗余部分排除，避免其影響發現故障的效率。在實際操作中，工作人員可對CNC、PLC以及數控機床間的各類數據進行分析，而后找到數據斷裂的部分，以此找到故障發生的大致位置，而后在相應區域記性詳細排查。同時，工作人員要經常對故障類型進行總結，以此為后續故障預測打下堅實基礎。在發生急停警報后，工作人員可通過開機自診方式，對整個數控機床工作流程進行整理，從而在這一過程中發現可能出現問題的部分，并積極采取相應行動，盡可能做到早發現、早處理。通過對多源數據進行分析，能有效避免各類急停情況出現，從而有效提升了數控機床在運行過程中的穩定性，這對提升數控機床使用壽命、運行效率意義重大，也是企業進行順利生產的重要基石。

4? 總結

綜上所述，通過對多源數據進行分析，工作人員能在較短時間內發現數控機床設備可能存在的各類問題，為預測性維護工作開展打下了堅實基礎。在實踐中，企業可通過對現有故障類型總結、搭建故障數據庫等方式，為預測維護提供數據支持。同時，企業要不斷優化現有的數控機床維護方式與系統，積極引入新的數控維護技術，在無形中促使數控機床維護效率得到進一步提升。

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