數(shù)控板料折彎機遠程診斷技術研究

魏雪梅，王志明，曹光榮，江俊杰，黃 炯，李文琛，王皓陳

（1.江蘇亞威機床股份有限公司，江蘇 江都 225200；2.南京理工大學 機械工程學院，江蘇 南京 210094）

數(shù)控板料折彎機遠程診斷技術研究

魏雪梅1，王志明2，曹光榮1，江俊杰2，黃 炯2，李文琛2，王皓陳2

（1.江蘇亞威機床股份有限公司，江蘇 江都 225200；2.南京理工大學 機械工程學院，江蘇 南京 210094）

介紹了數(shù)控機床在實際生產中與遠程診斷技術進行對接的需要和可行性，描述了數(shù)控機床遠程診斷系統(tǒng)的模式和結構。具體探討了數(shù)控板料折彎機遠程診斷技術的功能及其配置條件，最后介紹運用DELEM系統(tǒng)的數(shù)控板料折彎機遠程診斷技術的相關內容。

機械制造；遠程診斷技術；數(shù)控板料折彎機；DELEM數(shù)控系統(tǒng)；Internet

0 引言

數(shù)控板料折彎機是一種集機械、電氣、液壓于一體的現(xiàn)代鈑金沖壓設備。數(shù)控技術本身的復雜性，加上數(shù)控機械加工工藝的多樣性與加工零件的復雜性，使得數(shù)控機床的調試操作繁瑣。一旦機床發(fā)生故障，對其進行故障診斷與維修是一項技術性很強的工作，很多時候必須依靠機床生產廠家的支持才能解決。這樣就導致故障機床得不到及時維修，延長了故障停機時間，降低了數(shù)控折彎機的生產效率。另一方面，也使得廠家技術人員疲于奔命，增加了企業(yè)的售后服務成本[1]。

隨著計算機技術與數(shù)控系統(tǒng)技術的飛速發(fā)展，以及先進制造技術在制造行業(yè)的廣泛推行，很多企業(yè)建立了自己的制造信息化網絡平臺，實現(xiàn)了計算機與數(shù)控機床的聯(lián)網。目前多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)生產廠家在自己生產的數(shù)控系統(tǒng)中集成了智能化的網絡接口，支持系統(tǒng)與企業(yè)局域網或互聯(lián)網的聯(lián)結，這就為數(shù)控機床的遠程診斷技術奠定了基礎。本文探討了基于Internet的數(shù)控板料折彎機遠程診斷技術的模式、結構及各部分功能并詳細介紹采用DELEM數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控板料折彎機遠程診斷的具體操作步驟。

1 數(shù)控機床遠程診斷系統(tǒng)的模式

基于Internet的數(shù)控機床遠程診斷系統(tǒng)有兩種診斷模式，即系統(tǒng)輔助診斷模式和專家咨詢診斷模式。所謂系統(tǒng)輔助診斷就是指當用戶的設備一旦出現(xiàn)本身無法克服的故障時，將自動連接現(xiàn)場診斷服務器。現(xiàn)場設備診斷服務器在收到設備故障信息后，進行診斷信息準備，然后連接遠程診斷中心的故障診斷服務器，傳輸診斷信息，接收故障診斷服務器的診斷結果。整個過程中，遠程診斷中心由其診斷專家系統(tǒng)和領域專家參與，在客戶端的技術人員通過回答專家系統(tǒng)或者專家的提問來參與診斷過程，并根據(jù)反饋的診斷結果來維修指導，進行故障排除。

專家咨詢診斷是由客戶現(xiàn)場技術人員、遠程診斷中心和遠程診斷中心指定的專家共同進行的。其工作方式是由診斷中心、專家和客戶共同商定診斷時間后，通過遠程診斷中心，在約定的診斷時間內，各專家和現(xiàn)場技術人員通過專家咨詢診斷子系統(tǒng)進行包括白板、語音對話和數(shù)據(jù)庫查詢等方式的信息交流。必要時由專家指導現(xiàn)場技術人員對設備進行測試，并實時監(jiān)測，最后專家根據(jù)協(xié)同診斷情況及監(jiān)測信息做出診斷，遠程診斷中心匯總專家的診斷結論，并傳輸至現(xiàn)場和存入設備病歷[2]。本文探討的是第二種模式。

2 遠程診斷系統(tǒng)的結構

基于Internet的數(shù)控機床遠程狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)主要分為兩部分:一是數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)測和故障預處理終端，主要完成數(shù)控機床現(xiàn)場的狀態(tài)監(jiān)測和故障信息預處理功能，安置在數(shù)控機床上；二是遠程故障診斷中心，主要實現(xiàn)專家系統(tǒng)故障分析和診斷功能，安置在數(shù)控機床廠家的服務器上[3]。系統(tǒng)體系結構如圖1所示。

圖1 遠程診斷系統(tǒng)的結構

2.1 折彎機的狀態(tài)檢測和故障預處理終端

該部分是狀態(tài)檢測和故障診斷的核心部件。根據(jù)需要，在折彎機的比例壓力閥、比例伺服閥、伺服軸、滑行塊機構等關鍵部位安裝了不同的高精度傳感器，以獲得關于轉軸轉速、溫度、振動等機床各部分運行信息。同時通過通訊借口，獲得機床的各類電氣狀態(tài)信息和出現(xiàn)的故障代碼。綜合以上各種數(shù)據(jù)進行預處理，形成狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)包，并在出現(xiàn)故障或潛在故障的時候，利用網絡將數(shù)據(jù)包發(fā)送到遠程診斷中心[3]。

2.2 遠程診斷中心

該部分通過Internet在線獲取上述數(shù)據(jù)包，并將其存入相應的工作數(shù)據(jù)庫，同時利用專家系統(tǒng)進行故障分析，提供處理建議或方法，指導技術人員進行機床維修。

3 遠程診斷系統(tǒng)的功能

3.1 狀態(tài)檢測和故障預處理終端

狀態(tài)監(jiān)測和故障預處理終端主要完成4部分功能，即監(jiān)測功能、與數(shù)控系統(tǒng)的信息通訊功能、狀態(tài)數(shù)據(jù)及故障數(shù)據(jù)預處理功能、遠程通訊功能。

3.1.1 監(jiān)測功能

主要對能反映機床運動狀態(tài)的信息和加工過程狀態(tài)的信息進行監(jiān)測。安裝在折彎機主要部件上的傳感器通過接口與終端相連，從而檢測這些部位的各種關鍵信息。折彎機的伺服軸、比例閥及滑塊等關鍵部位均已安裝傳感器。此外，還需監(jiān)測機床的功率、電壓等數(shù)據(jù)[3]。

3.1.2 與數(shù)控系統(tǒng)的信息通訊功能

所謂信息通訊功能，是指終端與數(shù)控機床本身的數(shù)控系統(tǒng)或PLC，利用其實時通訊接口獲取電氣控制系統(tǒng)內部信息或接口工作狀態(tài)信息，同時獲取數(shù)控系統(tǒng)或PLC內部的故障信息[4]。

數(shù)控板料折彎機采用的是DELEM數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)本身具有豐富的診斷程序，能夠對折彎機本身的運行狀態(tài)或故障進行檢測，甚至能診斷出故障所在范圍或具體位置，并發(fā)出報警信息，這對故障系統(tǒng)很有用處[5]。與DELEM數(shù)控系統(tǒng)進行信息通訊，能夠很好地利用機床自帶的診斷程序，從而給診斷帶來便利。

3.1.3 狀態(tài)數(shù)據(jù)及故障數(shù)據(jù)預處理功能

在遠程故障診斷中，若只是單純地將傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)上傳，由遠程故障診斷中心進行數(shù)據(jù)處理和分析，將使它的工作量非常龐大，進而影響診斷的效率[6]。

預處理功能即是對獲取的各種參數(shù)信息進行綜合預處理，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)或者已經出現(xiàn)故障時，產生狀態(tài)數(shù)據(jù)或狀態(tài)數(shù)據(jù)包。通過預處理，機床處于正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)將不會全部上傳至遠程診斷中心，從而減小了遠程診斷中心的工作量，提高了診斷效率。

3.1.4 遠程通訊功能

遠程故障診斷中心與數(shù)控機床通過遠程通訊功能實現(xiàn)Internet或無限網絡連接。通過此功能，才能將狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)包進行遠程傳輸。

3.2 遠程診斷服務中心

遠程診斷服務中心是整個遠程監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的核心。它主要由網絡通訊、故障分析與診斷、用戶管理、知識庫管理、遠程協(xié)作管理等模塊組成[7]。其系統(tǒng)結構及相互關系見圖2。

圖2 遠程診斷中心診斷系統(tǒng)結構圖

3.2.1 網絡通訊模塊

網絡通訊模塊是整個遠程故障診斷系統(tǒng)的基礎。該模塊為故障分析與診斷、用戶管理、知識庫管理、遠程協(xié)作管理等模塊提供網絡服務，將遠程診斷服務中心、注冊用戶、設備監(jiān)控系統(tǒng)、設備的設計、制造者及第三方的技術支持人員緊密地聯(lián)系起來，進行故障信息、控制信息、知識、協(xié)作信息的交互，從而實現(xiàn)設備的遠程診斷、異地專家會診和知識收集。

3.2.2 故障分析、診斷模塊

該模塊是遠程監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的核心。提供對遠程設備的在線故障分析、故障診斷，也提供離線信號分析、診斷和信息查詢等服務。

3.2.3 用戶管理模塊

該模塊負責系統(tǒng)的用戶注冊、用戶驗證等工作。如果用戶需要使用中心診斷資源，則由該模塊進行用戶驗證工作。

3.2.4 智能知識庫管理模塊

該模塊的主要功能是負責知識的添加、整理，以滿足故障分析、診斷模塊對知識的需要。

該模塊的重要性在于，它連接著各地的設備，這些設備的型號很廣，因而一旦這些設備發(fā)生故障，便會求助于診斷中心。從而所提供的故障類型便有很多種類，很好地豐富了模塊的實際處理經驗，大大增加了知識庫的積累。通過診斷中心專家的整理和充實，可以使診斷過程更加具有針對性，更加快捷，減少因機床設備故障而帶來的損失。

3.2.5 遠程協(xié)作管理模塊

該模塊的主要功能實際上是提供了一個專家會診網絡平臺。在實際應用中，復雜的數(shù)控機床所出現(xiàn)的故障很可能是比較復雜的，單一的專家系統(tǒng)可能無法解決。此時必須求助于專家。通過該模塊，各地的專家、現(xiàn)場技術人員、專家之間、診斷中心專家系統(tǒng)和設備制造商之間進行交流，以期獲得更好的診斷信息。

4 遠程診斷系統(tǒng)的配置

4.1 數(shù)控板料折彎機狀態(tài)監(jiān)測和故障預處理終端

4.1.1 硬件配置

數(shù)控板料折彎機的狀態(tài)監(jiān)測和故障預處理終端主要由嵌入式計算機、信號處理模塊以及各種高靈敏度傳感器組成。

4.1.2 軟件配置

該終端軟件包括信號采集、NC通訊、狀態(tài)數(shù)據(jù)與故障預處理、遠程通訊等四個模塊組成。

4.2 遠程診斷中心

4.2.1 硬件配置

遠程診斷中心的硬件包括遠程診斷服務器、數(shù)據(jù)通訊服務器、狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障信息數(shù)據(jù)庫服務器等組成。

4.2.2 軟件配置

遠程診斷中心軟件分5部分，即5個模塊。該軟件通過獲取預處理終端發(fā)出的折彎機各種狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)包，進行分析和判斷，并提供建議來指導維修工作。如果故障難以排除，還可以通過會診平臺，進行專家會診。

5 采用DELEM數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控板料折彎機遠程診斷操作步驟

5.1 建立Windows系統(tǒng)與DELEM系統(tǒng)聯(lián)系步驟

建立Windows與DELEM系統(tǒng)之間的聯(lián)系需要進行以下安裝步驟：

①安裝CE遠程控制軟件。②安裝MSASYNC程序。③安裝Remotedsp。④打開Remote Display Control Host系統(tǒng)以及DELEM系統(tǒng)，指定計算機名稱，即可實現(xiàn)聯(lián)機。

5.2 建立遠程Windows系統(tǒng)之間的連接

計算機和數(shù)控系統(tǒng)打開軟件后，輸入相應ID號和密碼即可實現(xiàn)連接（圖3）。在連接成功后，即可實現(xiàn)計算機通過Internet遠程控制DELEM數(shù)控系統(tǒng)。

5.3 通過采樣故障機床數(shù)據(jù)進行遠程診斷

計算機通過遠程控制技術采樣DELEM數(shù)控系統(tǒng)板料折彎機的數(shù)據(jù)曲線，點擊采樣圖標啟動分析程序，運行滑塊動作一個循環(huán)，可以看到動作運行的實時狀態(tài)曲線。如圖4所示。

圖4 DELEM數(shù)控系統(tǒng)板料折彎機數(shù)據(jù)曲線

通過分析曲線專家可以得到以下信息：

①比例伺服閥的動作狀態(tài)。②比例壓力閥的動作狀態(tài)。③Y1、Y2滑塊運行速度、位置。④機床狀態(tài)（停止、快下、工進、保壓、卸荷、回程）。⑤滑塊運行參考曲線、實際誤差。⑥數(shù)字輸入輸出端口狀態(tài)。⑦伺服軸的運行狀態(tài)及參考曲線。⑧模擬量反饋信號狀態(tài)（壓力傳感器、補償電位器等）。

專家可以通過以上信息調試機床、判斷故障、檢測機床性能。DELEM數(shù)控系統(tǒng)提供離線分析軟件，可以在個人電腦上檢查曲線。

6 結束語

數(shù)控機床遠程診斷技術是個復雜的工程，涉及計算機網絡、數(shù)控技術、通訊技術、數(shù)據(jù)庫技術、虛擬現(xiàn)實技術、設備故障診斷技術等多方面的細節(jié)問題。數(shù)控機床的遠程故障診斷技術的研究與運用，對于改變目前我國數(shù)控機床開機不足、故障停機時間長的現(xiàn)狀具有重大的現(xiàn)實意義。此外，隨著數(shù)控機床遠程故障診斷技術的推廣，必將使數(shù)控機床故障診斷和維修水平得以迅速提高[8]。

本文對于數(shù)控機床遠程故障診斷技術的研究，提供了數(shù)控機床故障診斷的一種形式。雖然這種形式還不能解決數(shù)控機床出現(xiàn)的所有故障，但它代表了數(shù)控機床及其他機電設備未來故障診斷的一種方向。隨著研究的深入，這種遠程診斷技術將得到廣泛的應用。

[1] 朱文藝，李 斌.基于Internet的數(shù)控機床遠程故障診斷系統(tǒng)研究[J].機床與液壓，2005，（9）.

[2] 周 奇，師漢民.基于Internet的數(shù)控設備遠程故障診斷技術[J].機械設計與制造，2002，（6）.

[3] 黃紅林，陳柏金，黃樹槐.自由鍛液壓機遠程監(jiān)測系統(tǒng)的Web實現(xiàn)[J].鍛壓裝備與制造技術，2006，（06）：91-94.

[4] 盧艷軍.數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].制造業(yè)自動化，2008，（8）.

[5] 鄭曉峰.數(shù)控機床及其使用和維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[6] 羅永順，李玉忠.數(shù)控機床的遠程故障診斷系統(tǒng)中關鍵技術研究[J].組合機床與自動化加工技術，2006，（3）.

[7] 田興銀，李 斌.基于Internet的數(shù)控設備遠程監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)研究[J].計算機與現(xiàn)代化，2002，（4）.

[8] 張書誠，焦明華.數(shù)控機床遠程故障診斷技術研究[J].機床電器，2007，（2）.

Research of remote diagnosis technology for CNC press brake

WEI Xuemei1,WANG Zhiming2,CAO Guangrong1,JIANG Junjie2,HUANG Jiong2,LI Wenchen2,WANG Haochen2
(1.Yawei Machine Tool Co.,Ltd.,Jiangdu 225200,Jiangsu China;2.Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,Jiangsu China)

The requirement and feasibility of the combination of CNC machine and remote diagnosis technology have been introduced.The mode and structure of remote diagnosis system for CNC machine have been described.The functions and configuration for remote diagnosis system has been discussed in detail.Finally associated issues about the remote diagnosis technology for CNC press brake with DELEM system have been put forward.

Remote Diagnosis Technology;CNC press brake;DELEM numerical control system;Internet

TG315.5+4

B

1672－0121（2012）02－0029－04

2011-11-29

魏雪梅（1975-），女，工程師，從事電氣系統(tǒng)設計與開發(fā)