制造裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著Internet/Intranet技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代制造模式正朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化方向發(fā)展，涌現(xiàn)出智能制造、網(wǎng)絡(luò)化分散制造等先進(jìn)制造理念。以數(shù)控機(jī)床、PLC控制的制造裝備、機(jī)器人等為代表的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備作為各種現(xiàn)代化制造系統(tǒng)的最基礎(chǔ)裝備，其正常運(yùn)行是現(xiàn)代制造企業(yè)能夠健康運(yùn)轉(zhuǎn)的根本保證。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備技術(shù)迅猛發(fā)展，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，使得針對(duì)這些設(shè)備及其工藝過程的故障診斷工作越來越重要。
　　本文分析了現(xiàn)代化裝備制造系統(tǒng)在新形式下面臨的挑

2、戰(zhàn)，在現(xiàn)有支撐技術(shù)條件下及其可見的發(fā)展趨勢(shì)下，針對(duì)以CNC裝置和PLC為控制器的制造裝備的遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷進(jìn)行深入研究。
　　研究工作從構(gòu)建由現(xiàn)場(chǎng)控制器到遠(yuǎn)程分布式系統(tǒng)的故障診斷功能的體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵使能技術(shù)出發(fā)，以系統(tǒng)的通用性為重要原則，提出遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷系統(tǒng)(EMID)的結(jié)構(gòu)功能模型;提出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)RDSP功能模型，通過其向上層提供集成數(shù)據(jù)服務(wù)，并對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、管理、服務(wù)功能進(jìn)行深入研究;提出“結(jié)構(gòu)-故障樹”方式的裝備診

3、斷知識(shí)組織模型，在其基礎(chǔ)上，采用基于智能引導(dǎo)的融合診斷方法實(shí)現(xiàn)高效的診斷維護(hù)工作。本論文的主要研究工作具體如下:
　　(1)分析現(xiàn)代制造環(huán)境下的裝備故障診斷工作的功能需求，提出面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架和功能模型，對(duì)其作出了系統(tǒng)化、全局性闡述，分析了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)和融合診斷方法等關(guān)鍵技術(shù)，為系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。
　　(2)分析了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口特點(diǎn)和信號(hào)采集內(nèi)容，分析了在診斷系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)功能的需求

4、，提出基于扁平結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)RDSP，針對(duì)基于廣域網(wǎng)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問問題，采用散列映射訪問機(jī)制和Socket線程池等技術(shù)，解決數(shù)據(jù)服務(wù)的實(shí)時(shí)性、并發(fā)性問題，通過實(shí)際檢測(cè)達(dá)到預(yù)計(jì)效果。RDSP的研究包括平臺(tái)的結(jié)構(gòu)、內(nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)維護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)維護(hù)等具體功能的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法。
　　(3)充分分析制造裝備固有特點(diǎn)和其故障特點(diǎn)，同時(shí)分析了應(yīng)用于實(shí)際的各種故障診斷技術(shù)方法的特點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)有的各診斷理論功

5、能單一的局限，提出基于“結(jié)構(gòu)-故障樹”知識(shí)組織方法和基于智能引導(dǎo)的層次融合診斷推理方法，解決了診斷知識(shí)和診斷方法在融合診斷工作中組織問題。
　　在收集和分析大量數(shù)控機(jī)床等故障實(shí)例基礎(chǔ)上，提出基于診斷過程性知識(shí)引導(dǎo)的診斷方法，基于設(shè)備-故障特征知識(shí)引導(dǎo)的診斷方法。同時(shí)，在經(jīng)驗(yàn)知識(shí)不夠充分時(shí)，提出基于RDSP實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)的ANFIS知識(shí)發(fā)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)面向數(shù)據(jù)的故障診斷功能。
　　EMID層次診斷功能從縱向配置角度，提出基于現(xiàn)場(chǎng)

6、控制器故障診斷的實(shí)施原則;在討論和分析網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同工作環(huán)境下，診斷系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，給出分布式故障診斷工作的流程及模糊層次評(píng)價(jià)方法。
　　(4)在上述原理研究的基礎(chǔ)上，在教育部博士基金項(xiàng)目“基于網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控加工智能化研究”(145015)和教育部重點(diǎn)科研項(xiàng)目“基于CSCW遠(yuǎn)程控制的機(jī)械裝備協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)技術(shù)研究”(105057)的資助下，結(jié)合企業(yè)的CIMS及管控一體化開發(fā)等大量橫向課題，綜合運(yùn)用CNC、PLC、OPC、.NE