數控機床電氣傳動部分故障診斷專家系統的設計與運用

夏 球

（江蘇省靖江中等專業學校 江蘇 泰州 214500）

1 引言

對于數控機床這一系統而言，其本身具備復雜性的特點，其包含的內容非常多，不但有液壓系統，還有機械裝置，不僅如此，還有軟件程序以及電氣控制部分等。在數控機床的傳動系統中，經常會出現一些故障，而發生故障的主要原因一般有以下幾點：（1）機械自身出現了損壞以及磨損和銹蝕情況；（2）元器件的使用時間過久，出現了老化情況，進而發生失效問題；（3）插接元件或者是電氣元件本身出現了接觸不良的問題；（4）整體的工作環境發生了變化，比如溫度變化、流量波動等；（5）軟件本身的程序出現了被破壞的情況，或者是丟失的情況。

2 橫梁夾緊機構工作原理

對于橫梁夾緊機構而言，其實際的工作原理圖如圖1所示。該機構在實際工作的過程中，首先第一點，在操作的過程中，就要將“點動”的方式采取進來，進而使后續的放松-移動-夾緊的全過程自動完成。其次就是要保證衡量夾緊機構處于一種自動放松的狀態，而且在其達到了完全放松的狀態之后，夾緊電動機則會自動停止，而且在此之后，會對移動電視機進行啟動，確保橫梁處于一種移動的狀態，與此同時，以該行程為依據進行控制，此時，橫梁則會自動夾緊在立柱的上方。最后一點，以上下兩個方向為基礎，橫梁在其中移動時，移動的距離會受到很大程度的限制，而且在向上的過程中，不可以碰到上梁，在向下的過程中，不能碰到左右的側刀架。對于橫梁移動和夾緊結構這兩者而言，其必須要處于一種相互連鎖的狀態，而且這兩者在工作的過程中，不可同時進行；此外，對于衡量移動與主拖動而言，也必須要保證相互連鎖的狀態，而且這兩者在工作的過程中，不可同時進行[1]。

圖1 橫梁夾緊機構工作原理圖

3 診斷系統設計原理

3.1 系統原理

在對具體的故障進行實際診斷的過程中，可以將一系列的指標測試應用到橫梁夾緊結構的整體中來，對其是否存在故障問題進行判斷。如果在測試的過程中，發現了故障，則要采取逐級測試的方式對這些模塊進行測試，進而將出現故障的模塊找出來，在找到故障模塊之后，就要進入該模塊的內部，給予相應的測試，進而進行診斷，直到找出故障點為止。系統將指標測試應用于這些設備之中，將正確的推理機制借用進來，以知識庫中的專家知識和經驗為依據，進而對設備的實際故障進行診斷，根據實際的診斷結果，將相應的解決方案提供出來。如圖2所示。

圖2 專家系統原理

3.2 設計關鍵技術

對于數控機床電氣傳動部分故障診斷專家系統而言，其實際的推理機制就是以確定知識的推理算法為主要的依據，也就是將產生或者規則的作為實際的依據，在人工質量領域中，其屬于最為基本的一種算法。在該系統中，主要采取的技術就是正向推理技術，將規則的原因部分與當前現場數據的征兆值全面結合匹配在一起，而且任何一步的推理結果，都要將其實時存入到現場的數據之中，而且反復該過程，直到最后不產生新的匹配為止，最后就是以現場數據中的故障為依據，進而對推理結果進行實時的確定?；诖?，就要將“信任率”的概念引入進來。

對事實也就是征兆進行E1，E2，...，En的設定；對結論也就是故障，進行H1,H2，...，Hm的設定。在實際的特性表之中，特性值P（Hi，Ej）（l≤i≤m，l≤j≤n,0≤P（Hi，Ej）≤1）表示故障Hi發生時，征兆Ej出現的拼讀。令NC（Hi，Ej，Hk）=P（Hi，Ej）@P（Hi，Ej）@@（1-P（Hi，Ej））；

稱為Ej出現時，則Hk對Hi的信度區分率。

其中@為非負減，而且實際的定義為：x@y=if x ≥y then x - y else 0；

對于@@而言，在這里其主要代表的含義就是負非減，而且實際的定義為x@@y=if x ≥y then x - y else；

同樣，NC（Hi，Ej，Hk）=（1-P（Hi，Ej）@P（Hi，Ej）@@P（Hi，Ej）），此時，Ej不出現，則為Hk對Hi的信度區分率。

在大部分的專家系統中，在實際設計的過程中，都會將信任率的模型大量應用進來。

3.3 故障診斷專家系統的基本結構

圖3為故障診斷專家系統的基本結構。

圖3 故障診斷專家系統的基本結構

4 診斷故障實例

以湖南某一機械廠為例，其C620-1型機床在全面投入使用之后，整體的運行情況經常存在不穩定的情況，將頻譜監測方法全面引用進來，之后，又將相應的專家系統引用進來，進行實時的診斷，經診斷發現，該機床內部的減速器中，存在潤滑不良以及軸套損壞的問題，然后在第一時間進行停機檢查，經檢查發現，確實為該故障。

5 結語

綜上所述，本篇文章主要對數控機床電氣傳動部分故障診斷專家系統的設計與運用進行了深入的分析和探討。對于該故障診斷專家系統而言，首先就是故障的監測。如果系統在實際運行的過程中，其內部的主要功能指標已經遠遠偏離了相應期望的目標范圍時，就可以以此斷定其發生了相應的故障，而且根據實際的故障程度，將早期警報和緊急警報分別給出，如果是處于非常危急的情況下，則要進行系統的強迫停機處理。