基于多源數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床預(yù)測(cè)性維護(hù)方法及系統(tǒng)

屈省源

摘要：現(xiàn)階段，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，數(shù)控機(jī)床被廣泛應(yīng)用于各類企業(yè)。為此，企業(yè)應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床預(yù)測(cè)性維護(hù)進(jìn)行深入研究，采用多元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式提升數(shù)控機(jī)床預(yù)測(cè)性維護(hù)效率，確保數(shù)控機(jī)床設(shè)備安全運(yùn)行。本文將針對(duì)多元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床預(yù)測(cè)性維護(hù)方法及系統(tǒng)進(jìn)行分析，并提出一些策略，僅供各位同仁參考。

關(guān)鍵詞：多源數(shù)據(jù);數(shù)控機(jī)床;預(yù)測(cè)性維護(hù);方法及系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）16-0129-02

1? 多元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)容

1.1 PLC技術(shù)

在數(shù)控機(jī)床中，PLC技術(shù)非常關(guān)鍵，它能較為高效地將機(jī)床與數(shù)控設(shè)備進(jìn)行連接。通常來(lái)說(shuō)，PLC技術(shù)是指，在CNC裝置下達(dá)操作指令后，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的譯碼處理，而后結(jié)合處理數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。此外，通過PLC技術(shù)，能有效對(duì)數(shù)控機(jī)床的邏輯信號(hào)進(jìn)行反饋。在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，工作人員需要先將經(jīng)過調(diào)試的應(yīng)用程序輸入PLC中，而后它會(huì)將輸入信號(hào)與對(duì)應(yīng)元件進(jìn)行連接，而后輸入到模板的輸出端。通過PLC技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)與程序的完美契合，從而提升數(shù)控機(jī)床工作效率。

1.2 PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床故障的表現(xiàn)形式

其一，借助警報(bào)發(fā)現(xiàn)故障。若想利用PLC技術(shù)發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床故障，需要CNC具備相應(yīng)的檢測(cè)能力。通常來(lái)說(shuō)，PLC與CNC能夠進(jìn)行信息交互，若是CNC發(fā)出故障警報(bào)，工作人員可結(jié)合相應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)故障位置、原因進(jìn)行直接判別，從而將問題解決。

其二，產(chǎn)生警報(bào)未能顯示原因?，F(xiàn)階段，多數(shù)數(shù)控機(jī)床的故障診斷系統(tǒng)并未得到充分完善，在出現(xiàn)故障時(shí)，一些CNC警報(bào)只能提示數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障，但并不能定位出故障產(chǎn)生的原因和位置，此外，部分CNC警報(bào)所產(chǎn)生的提示與實(shí)際故障并未產(chǎn)生直接聯(lián)系。此種情況下，需要工作人員憑借判別經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各類信號(hào)進(jìn)行精確分析，并將數(shù)據(jù)整合進(jìn)行判斷，以此得出故障原因。

其三，出現(xiàn)警報(bào)未發(fā)現(xiàn)故障。在生產(chǎn)中，若是CNC發(fā)出故障警報(bào)，但數(shù)控機(jī)床并未出現(xiàn)故障現(xiàn)象，這就需要工作人員結(jié)合數(shù)控機(jī)床動(dòng)作、原理等信息，對(duì)警報(bào)原因進(jìn)行判斷，從而找出潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素。

1.3 粗糙集與SimRank算法

預(yù)測(cè)性維護(hù)的基礎(chǔ)是診斷算法，為此，需要借助TensorFlow平臺(tái)實(shí)現(xiàn)本功能。在實(shí)踐中，工作人員可嘗試將粗糙集與SimRank算法引入TensorFlow平臺(tái)，以此更好地對(duì)數(shù)控機(jī)床可能產(chǎn)生的各類故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。在對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大量的異常警報(bào)，其中部分警報(bào)并沒有實(shí)際意義。為此，若想提升數(shù)控機(jī)床預(yù)測(cè)性維護(hù)效率，突出有用的異常警報(bào)，需要借助粗糙集進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，以此對(duì)警報(bào)信息類型、數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，提升警報(bào)的準(zhǔn)確程度。同時(shí)，借助SimRank算法，可以將異常警報(bào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的類似故障信息進(jìn)行比對(duì)，從而有效解決異常警報(bào)的問題，提升預(yù)測(cè)警報(bào)的準(zhǔn)確性。

2? 基于多元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床故障類型分析

2.1 電源故障

若想確保數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定運(yùn)行，正常的電源供給系統(tǒng)必不可少。若是電源出現(xiàn)問題，必然導(dǎo)致整個(gè)數(shù)控機(jī)床停止運(yùn)行，嚴(yán)重影響企業(yè)生產(chǎn)效率，電源故障也是數(shù)控機(jī)床的常見故障類型之一?，F(xiàn)階段，我國(guó)數(shù)控機(jī)床設(shè)備制造水平逐年提升，但是，為更好地確保數(shù)控機(jī)床整體正常運(yùn)行，采用的操作系統(tǒng)多是以國(guó)外為主。不過，不同國(guó)家電流、電壓標(biāo)準(zhǔn)并不相同，部分在國(guó)外正常運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床設(shè)備在我國(guó)電壓環(huán)境下并不能正常運(yùn)行，若是需要使用此類數(shù)控機(jī)床設(shè)備，就必須對(duì)供電問題提起充分重視。

此外，在實(shí)際工作中，數(shù)控機(jī)床可能會(huì)因?yàn)楦黝愐蛩?，致使整個(gè)供電系統(tǒng)發(fā)生問題，若是數(shù)控機(jī)床的電氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題，很容易會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的部分信息造成影響，比如丟失等，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)癱瘓。為避免此類情況發(fā)生，企業(yè)應(yīng)為每個(gè)數(shù)控機(jī)床設(shè)備安裝獨(dú)立配電箱，確保所供電流、電壓的穩(wěn)定。同時(shí)，若是所在區(qū)域出現(xiàn)電壓不穩(wěn)情況，可增設(shè)三相交流穩(wěn)壓設(shè)備。為降低數(shù)控機(jī)床發(fā)生漏電、串電等問題發(fā)生的概率，數(shù)控機(jī)床電源還應(yīng)進(jìn)行接地，以此保證數(shù)控機(jī)床設(shè)備安全運(yùn)行。為提升電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，可嘗試在數(shù)控機(jī)床中引入三相五線模式，并確保中線、地線分隔開來(lái)。

2.2 斷路故障

在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中，斷路故障是一種較為常見的情況。通常來(lái)說(shuō)，造成數(shù)控機(jī)床斷路的原因多是由導(dǎo)線連接不牢、電氣元件損壞等。在數(shù)控機(jī)床工作中，部分電氣元件的觸點(diǎn)溫度過高，時(shí)間長(zhǎng)了之后，很容易在表面發(fā)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(jìn)行數(shù)控機(jī)床安裝時(shí)，部分元器件的螺絲未被擰緊，在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，振動(dòng)因素會(huì)導(dǎo)致這些元件松動(dòng)，從而出現(xiàn)斷路。在實(shí)際工作中，若是數(shù)控機(jī)床設(shè)備出現(xiàn)斷路問題，工作人員可結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)斷路產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并通過萬(wàn)用表、電壓器等設(shè)備，對(duì)數(shù)控機(jī)床電路進(jìn)行檢查，以此判定是否發(fā)生了斷路問題。

在實(shí)際操作中，工作人員可借助電阻器，對(duì)數(shù)控機(jī)床的電路系統(tǒng)分析，以此判別是否發(fā)生斷路問題。同時(shí)，可結(jié)合數(shù)控機(jī)床設(shè)備的電路圖，采用分段測(cè)量的方式，結(jié)合得到的電阻器數(shù)據(jù)，對(duì)斷路位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位。若是想要借助電壓器解決斷路問題，工作人員首先應(yīng)接通數(shù)控機(jī)床電源，而后結(jié)合點(diǎn)圖原理圖，對(duì)電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分段測(cè)量，結(jié)合所測(cè)電壓的大小對(duì)故障部位進(jìn)行定位。此外，通過短接也能有效判定數(shù)控機(jī)床是否發(fā)生斷路。通過在可能發(fā)生斷路的位置進(jìn)行短接，并利用電阻器測(cè)量相應(yīng)數(shù)據(jù)，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(jì)算機(jī)故障

若是數(shù)控機(jī)床設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，整個(gè)生產(chǎn)將受到較大影響。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)故障通?？杀憩F(xiàn)為兩個(gè)方面，其一是報(bào)警故障，其二則是按鍵故障。若在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)設(shè)備突然斷電，整個(gè)加工程序則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)亂的情況，甚至?xí)?dǎo)致一些計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)丟失。為避免此類情況出現(xiàn)，企業(yè)可借助備用電池，對(duì)數(shù)控機(jī)床的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)記錄，當(dāng)電量不足時(shí)，數(shù)控設(shè)備會(huì)出現(xiàn)故障警報(bào)，工作人員檢查后可將電池更換，同時(shí)對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行查驗(yàn)，檢查其完整度，以此確保系統(tǒng)運(yùn)行正常。此外，對(duì)于按鍵故障，工作人員可在診斷后，對(duì)按鍵進(jìn)行更換，以此解決對(duì)應(yīng)問題。

3? 基于多元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床預(yù)測(cè)性維修策略

3.1 PLC技術(shù)診斷中的運(yùn)用

通常來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床與PLC進(jìn)行信息交換通常會(huì)按照某一特定順序開展。為此，工作人員可經(jīng)常觀察數(shù)控機(jī)床狀態(tài)，對(duì)部分異常狀態(tài)進(jìn)行分析，以此對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如，在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，系統(tǒng)在接收到換刀命令時(shí)沒有響應(yīng)，工作人員可觀察機(jī)械臂，分析是否有異物卡阻。CRT產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，工作人員可對(duì)警報(bào)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)分析，而后可能會(huì)發(fā)現(xiàn)刀具與刀庫(kù)間的檢測(cè)信息為“0”，這就表明刀或者刀庫(kù)并未在指定位置。

另外，工作人員若是發(fā)現(xiàn)開關(guān)無(wú)信號(hào)，可對(duì)刀庫(kù)開關(guān)進(jìn)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(yīng)開關(guān)，以此判別刀庫(kù)附近的感應(yīng)開關(guān)是否存在問題。其次，工作人員可對(duì)換刀機(jī)械臂的移動(dòng)部位進(jìn)行檢查，確保換刀動(dòng)作可以正常運(yùn)行。在對(duì)機(jī)械臂檢查時(shí)，可利用手動(dòng)開啟YV21電磁閥，以此檢查機(jī)械臂是否能夠正常伸出、縮回。綜上分析，若是PLC信號(hào)正常，不存在誤輸或指令錯(cuò)誤的情況，則是PLC內(nèi)部出現(xiàn)問題。

3.2 PLC診斷數(shù)控機(jī)床故障的方法

在實(shí)際應(yīng)用中，為提升數(shù)控機(jī)床預(yù)測(cè)維護(hù)效率，應(yīng)結(jié)合不同類型的工作性質(zhì)對(duì)PLC技術(shù)優(yōu)化，從深層分析數(shù)控機(jī)床故障產(chǎn)生的原因，而后方可開展更為高效地控制措施。在數(shù)控機(jī)床診斷中，通?？刹捎脛?dòng)態(tài)跟蹤方式進(jìn)行診斷。一般來(lái)說(shuō)，PLC技術(shù)能較為高效地對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，但其本身也可能會(huì)出現(xiàn)問題，這將對(duì)其正確反映故障問題產(chǎn)生影響。在日常工作中，可能會(huì)出現(xiàn)輸入、輸入數(shù)據(jù)都為正常，但數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程異常的情況，這就需要采用動(dòng)態(tài)追蹤的發(fā)哪個(gè)是，結(jié)合PLC技術(shù)的原理對(duì)數(shù)控機(jī)床故障進(jìn)行合理檢測(cè)。隨著信息技術(shù)發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的精密度逐漸提升，其功能也有較大更新，很多設(shè)備具備了自我診斷功能。同時(shí)，結(jié)合PLC技術(shù)，工作人員能在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并借助各類輔助手段，找到數(shù)控機(jī)床發(fā)生問題的部位，從而快速解決相應(yīng)問題，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

3.3 PLC在數(shù)控機(jī)床的工作步驟

為進(jìn)一步提升PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用水平，應(yīng)確保其在一個(gè)較為科學(xué)的框架下工作。技術(shù)人員首先需要對(duì)整個(gè)工作流程進(jìn)行梳理，確保在此流程下不存在技術(shù)盲點(diǎn)，而后將PLC技術(shù)引入到數(shù)控機(jī)床中，以此更為高效地進(jìn)行故障診斷。在實(shí)際工作中，技術(shù)人員可結(jié)合PLC的診斷結(jié)果，對(duì)故障信息進(jìn)行詳細(xì)分類，而后結(jié)合不同的故障類型，對(duì)可能發(fā)生問題的區(qū)域進(jìn)行查驗(yàn)，以此完成故障判定，為后續(xù)故障排除工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在進(jìn)行分析時(shí)，工作人員需要結(jié)合PLC的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、指標(biāo)，對(duì)CNC、控制信號(hào)等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，以此明確故障產(chǎn)生的位置是否與PLC、機(jī)床、CNC有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可借助其他手段，對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)排查，以此對(duì)數(shù)控機(jī)床問題進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提升故障排除工作效率，確保數(shù)控機(jī)床設(shè)備能在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行，提升企業(yè)生產(chǎn)效率。

3.4 PLC急停報(bào)警故障中的應(yīng)用

當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，為確保整個(gè)系統(tǒng)的安全，工作人員通常會(huì)采用急停操作。在生產(chǎn)中，急停功能對(duì)確保工作人員安全，提升數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定性有極為重要的促進(jìn)作用。為更好地應(yīng)對(duì)急停報(bào)警，在實(shí)用性原則指引下，工作人員需要對(duì)數(shù)控機(jī)床的合理性進(jìn)行分析，將冗余部分排除，避免其影響發(fā)現(xiàn)故障的效率。在實(shí)際操作中，工作人員可對(duì)CNC、PLC以及數(shù)控機(jī)床間的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而后找到數(shù)據(jù)斷裂的部分，以此找到故障發(fā)生的大致位置，而后在相應(yīng)區(qū)域記性詳細(xì)排查。同時(shí)，工作人員要經(jīng)常對(duì)故障類型進(jìn)行總結(jié)，以此為后續(xù)故障預(yù)測(cè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在發(fā)生急停警報(bào)后，工作人員可通過開機(jī)自診方式，對(duì)整個(gè)數(shù)控機(jī)床工作流程進(jìn)行整理，從而在這一過程中發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)問題的部分，并積極采取相應(yīng)行動(dòng)，盡可能做到早發(fā)現(xiàn)、早處理。通過對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能有效避免各類急停情況出現(xiàn)，從而有效提升了數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，這對(duì)提升數(shù)控機(jī)床使用壽命、運(yùn)行效率意義重大，也是企業(yè)進(jìn)行順利生產(chǎn)的重要基石。

4? 總結(jié)

綜上所述，通過對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，工作人員能在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床設(shè)備可能存在的各類問題，為預(yù)測(cè)性維護(hù)工作開展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在實(shí)踐中，企業(yè)可通過對(duì)現(xiàn)有故障類型總結(jié)、搭建故障數(shù)據(jù)庫(kù)等方式，為預(yù)測(cè)維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，企業(yè)要不斷優(yōu)化現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床維護(hù)方式與系統(tǒng)，積極引入新的數(shù)控維護(hù)技術(shù)，在無(wú)形中促使數(shù)控機(jī)床維護(hù)效率得到進(jìn)一步提升。

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