一种新型的数控机床远程状态监测与故障诊断系统实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新型的数控机床远程状态监测和故障诊断系统的实现方法，属于数控机床系统、信息处理、网络技术、工业控制技术领域，涉及数字控制技术、远程测控、故障诊断、网络通讯、自动控制和信号处理，主要是利用现代远程测控技术和故障诊断分析技术，结合数控机床状态监测和故障诊断的特点，建立了一个新型的基于有线和无线互联网络的数控机床远程状态监测和故障诊断系统实现方法。

A new method for remote condition monitoring and fault diagnosis system of NC machine tools

The invention discloses a method for realizing a new type of NC machine tool remote condition monitoring and fault diagnosis system, which belongs to the CNC system, information processing and network technology, industrial control technology, digital control technology, remote monitoring, fault diagnosis, network communication, automatic control and signal processing, mainly by using modern distance analysis technology measurement and control technology and fault diagnosis, combined with the characteristics of CNC machine tool condition monitoring and fault diagnosis, a new method based on wired and wireless Internet Network CNC machine remote monitoring and fault diagnosis system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数控机床系统、信息处理、网络技术、丄业控制
，涉及数字控制技术、远程测控、 故障诊断、网络通讯、自动控制和信号处理，主要是利用现代远程测控技术和故障诊断分析技术，结合数 控机床状态监测和故障诊断的特点，建立了一个新型的基于有线和无线互联网络的数控机床远程状态监测 和故障诊断系统实现方法。二.
技术介绍
数控机床是一种集机、电、液于一身的现代机电设备。数控技术本身的复杂性，工艺的多样性和加工 零件的复杂性，使数控系统的规格、品种繁多，性能差异极大，控制参数复杂，调试操作繁琐，因此，一 旦数控机床发生故障，对其进行故障诊断和维修将是一项专业性很强的工作，很多时候必须依靠数控机床 生产厂家的亥持才能解决。这样就导致故障机床经常得不到及时的维修，延长了故障停机时间，降低了数 控机床的生产效率。另一方面，这也使得一些数控系统生产厂家的技术人员疲于奔命，从而增加了企业售 后服务成本。随着计算机网络技术的飞速发展，以及制造行业中先进制造技术的广泛推广，很多企业己经建立了自己的制造信息化网络平台，实现了计算机和各种生产设备的联网。现在，大多数的数控系统生产厂家在G 己生产的数控系统中集成了智能化网络接口，支持数控系统与企业局域网，或者全球互联网的联接，这就 为使用网络来对数控机床进行远程状态监测和故障诊断奠定了基础。本系统采用先进的远程测控技术和故障检测/分析/处理技术，以互联网和无线网络为基础，实现新一 代的机电产品生产企业售后服务体系。生产企业通过本项目完成的远程状态诊断终端和故障处理中心，可 以"足不出户"就在线、实时获得其售出产品的电气、机械运行状态、早期潜在故障和已发故障信息，从 而指导产品使用企业维修人员快速维修，或者派遣针对性极强的少量专业售后服务人员完成故障处理和维 修工作。对于产品生产企业，采用这种新的售后服务方式，可以大大减少售后维修服务的工作量和产生的 费用，大大提高售后服务反应速度，并大幅度降低产品维修时间，这对于产品生产企业提高售后服务质量和效率，扩大企业知名度具有非常重要的意义；而对f使用产品的企业，这种新型的方式将有效实现预检、 预测，从而有效避免严重故障的出现，同时大大降低故障处理和设备维修的时间，大幅度降低了设备停机 检修、维修的时间，实现了连续、在线的设备状态检测，对于尽量减少停机、停工来处理故障的问题带来 崭新的解决方法。三.
技术实现思路
基于有线和无线互联网络的数控机床远程状态监测和故障诊断系统主要分为以下二个部分 一是数控 机床状态监测和故障预处理终端，主要完成数控机床现场的状态监测和故障信息预机床上；二是远程故障诊断中心，主要实现专家系统故障分析和诊断的功能，安置在数控机床厂家的服务 器上。以下结合附图l予以说明。附图1中左边部分为数控机床现场的结构，用于状态监测和故障诊断的核心部件是数控机床状态监测 和故障预处理终端，该终端通过电气适配接口 (包含信号调理部分)与振动传感器(加速度传感器)、压 力传感器、温度传感器、电压与电流传感器等连接，这些传感器直接安装在数控机床主要部位(如主轴/ 进给轴及轴承，电机，液压传动部件，传动箱等)，直接在线检测这些部位的关键信息；同时通过数控系 统智能通讯接口，获得数控系统各种电气状态数据和出现的故障代码，综合进行各种数据的预处理，并利 用状态分析和故障处理技术，形成状态数据和故障数据包，并在出现故障或潜在故障的时候，利用网络将 该数据包发送到数控机床生产厂家的远程故障诊断中心，完成远程状态监测和故障诊断终端的功能。附图1中右边部分为位于数控机床厂家的远程故障诊断中心，该平台通过INTERNET或无线网络在线 获得各台数控机床状态监测终端的状态数据和故障代码包，转存入每台数控机床的工作数据库，同时利用 专家系统故障诊断库，进行故障分析，并可以采用虚拟专家远程会诊的方式，判断故障内容，并提供处理 建议或方法，指导数控机床使用单位技术维修人员或本厂售后维修人员进行数控机床的维修。四. 附图说明附图1为基于有线和无线互联网络的数控机床远程状态监测和故障诊断系统的结构图。五.具体实施方式1.下面首先分别介绍两个主要部分的具体实施例方式1)数控机床状态监测和故障预处理终端数控机床状态监测和故障预处理终端主要完成四个部分的功能，分别为监测功能、与数控系统的信息 通讯功能、状态数据及故障数据预处理功能、远程通讯功能。，第一个功能是针对能反映数控机床运动状态和加工过程状态的主要信号进行监测，监测对象多为主 轴、进给轴、液压气动设备等，状态监测的信号主要分为功率、振动、压力、流量和温度等。功率信号监测是通过监测数控机床的输入电压和电流等参数，对加工过程状态进行监测，这些参数反 映主轴电机、进给电机、传动部件、切削部位的工作状态，其优点是抗干扰能力强，易于获得。监测的电 参数主要有A) 主轴电机电网电压U，电流L，计算功率PlIFUL;B) 其它轴进给电机电网电压U，电流I,，计算功率P^UL;參振动信号的监测是最常用的监测参数，振动信号包含了比较丰富的故障信息。振动信号监测提取的加速度信号3i, (ij表示j部位i轴)为A) 主轴部位，进给轴加速度信号a , ay , a B) 其它轴传动部位，进给轴加速度信号a ， ayx， azx參温度、压力和流暈信号可以反映主轴电机、主轴箱在加工过程中的负载、磨损、润滑等变化。温 度、压力和流量等信号监测提取的信号为a)主轴部位主轴电机温度i;,主轴箱油温t。B) 进给轴部位其他进给轴进给电机温度Ti, T" Tz......C) 压力部位气动夹紧装置的气源压力P,，旋转装置的液压源压力P2，液压进给传动装置的液压源 压力&D) 流量部位液压系统中相关部分流量信号第二个功能是与数控系统或PLC进行通讯，利用数控系统或PLC的实时通讯接口 (比较常用的是采用 RS232/485接口 )获取电气控制系统内部信息和接口工作状态信息，同时获取数控系统或PLC内部产生的故 障信息；第三个功能是针对获得的各种参数、数据和信息，综合进行故障分析预处理，在发现可能出现或者已 经出现故障的情况下，产生状态数据和故障数据包，如在各监测信号出现超限或者不平稳的状况下，以及 数控系统已经报出故障等情况下。信号预处理模块针对不同的信号特点，可对信号进行时域分析(无量纲指 标、概率密度、自相关函数、互相关函数)、频域分析(功率谱、倒谱)、时频分析(小波变换)以及瞬 态分析(Bode图、极坐标图)，也可进行各种趋势分析和预报。第四个功能是建立与数控机床生产厂家远程故障诊断中心的INTERNET或无线网络联接，有效并可靠地 将状态数据和故障数据包传输至远程故障诊断平台的数据服务器。 2)远程故障诊断中心远程诊断中心是整个远程故障诊断系统的核心，它主要由远程诊断服务程序和诊断专家系统组成。 远程诊断服务程序由网络通讯，故障分析诊断、用户管理、知识库管理以及远程协作管理等模块组成。 其中，网络通讯模块实现了状态监测和故障诊断终端、异地主机与远程诊断中心的信息交流，它是整 个远程诊断系统的基石。故障分析、诊断模块可实现在线故障分析、故障诊断、离线信号分析和信息査询 等服务。在本系统中，故障分析、诊断模块的核心组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个新型的数控机床远程状态监测和故障诊断系统实现方法，其特征在于，利用现代远程测控技术和故障诊断分析技术，结合数控机床状态监测和故障诊断的特点，建立了一个新型的基于有线和无线互联网络的数控机床远程状态监测和故障诊断系统实现方法。基于有线和无线互联网络的数控机床远程状态监测和故障诊断系统主要分为以下二个部分：一是数控机床状态监测和故障预处理终端，主要完成数控机床现场的状态监测和故障信息预处理功能，安置在数控机床上；二是远程故障诊断中心，主要实现专家系统故障分析和诊断的功能，安置在数控机床厂家的服务器上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石毅，
申请(专利权)人：石毅，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]