嵌入式系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

文/張志強(qiáng)

在工業(yè)生產(chǎn)加工過(guò)程中，數(shù)控設(shè)備發(fā)揮著十分重要的功能和作用，極大的 提升了生產(chǎn)效率。數(shù)控設(shè)備的持續(xù)更新與升級(jí)，則進(jìn)一步提高其生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。為了保障數(shù)控設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需要做好故障診斷工作，能夠及時(shí)排查其中的風(fēng)險(xiǎn)因素，及時(shí)予以處理和改進(jìn)。在數(shù)控設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)來(lái)，將其融合到數(shù)控設(shè)備當(dāng)中，便于故障診斷工作的順利開展，提高其實(shí)用性和智能化。

1 數(shù)控設(shè)備故障診斷的基本要求

1.1 全面診斷

數(shù)控設(shè)備的故障診斷，需要對(duì)數(shù)控設(shè)備工作運(yùn)行中的常見故障進(jìn)行了解，分析其發(fā)生原因，并考慮到多方面的影響因素。數(shù)控設(shè)備有著十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并由多個(gè)零部件支持其工作運(yùn)行，并涉及到多個(gè)工序、步驟，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，均可能形成故障問(wèn)題。數(shù)控設(shè)備的故障發(fā)生原因多樣復(fù)雜，主要分為關(guān)聯(lián)性故障（設(shè)計(jì)缺陷、結(jié)構(gòu)缺陷和性能缺陷）和非關(guān)聯(lián)性故障，發(fā)生于硬件（機(jī)床本體、電子元器件、換刀系統(tǒng)等）、軟件（程序編制、參數(shù)設(shè)置、機(jī)床操作等），或是受到干擾（環(huán)境因素、系統(tǒng)工藝、電源地線配制等）。因此，數(shù)控設(shè)備故障診斷工作需要更加全面，并應(yīng)用廣泛的診斷知識(shí)。針對(duì)不同類型的故障問(wèn)題，均可以快速、準(zhǔn)確的判斷其原因，及時(shí)、妥善的予以處理，提高故障的防控效果，減少故障問(wèn)題對(duì)于數(shù)控設(shè)備工作運(yùn)行的干擾與妨礙，保障設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 綜合分析

在全面診斷的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)數(shù)控設(shè)備的工作運(yùn)行情況進(jìn)行綜合分析。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常振動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，需要結(jié)合其頻譜特性進(jìn)行分析，了解主軸軸承、磨頭、軸頸、油膜的問(wèn)題。在故障診斷的過(guò)程中，難以通過(guò)內(nèi)部控制系統(tǒng)進(jìn)行診斷，而需要利用傳感器，于外圍進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果能夠?qū)C(jī)床內(nèi)部狀態(tài)準(zhǔn)確反映出來(lái)。同時(shí)對(duì)設(shè)備的外觀特性進(jìn)行了解與掌握，做出綜合性的分析，明確故障的起因、狀態(tài)和性質(zhì)，進(jìn)而采取針對(duì)性的處理辦法，有效解決故障問(wèn)題。

2 基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備故障診斷

故障診斷工作的有效開展，其目的是保障數(shù)控設(shè)備的安全穩(wěn)定、運(yùn)行。作為高精度的自動(dòng)化設(shè)備，一旦在重要工序發(fā)生故障，會(huì)嚴(yán)重干擾整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量的下降和產(chǎn)量的降低，應(yīng)避免因故障停機(jī)。數(shù)控設(shè)備故障診斷的工作難度較大，有必要建立完善的數(shù)控設(shè)備故障診斷系統(tǒng)，為完成高效、精準(zhǔn)的診斷工作提供支持。該過(guò)程中，嵌入式系統(tǒng)具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。濟(jì)寧鈦浩機(jī)械有限公司在數(shù)控設(shè)備故障診斷工作中，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控設(shè)備診斷系統(tǒng)中，將用于檢測(cè)的傳感器嵌入重要的元件之上。在外部檢測(cè)的過(guò)程中，可以根據(jù)其檢測(cè)結(jié)果，掌握數(shù)控設(shè)備內(nèi)部的工作運(yùn)行情況，其準(zhǔn)確性高，同時(shí)能夠簡(jiǎn)化了診斷工作的流程，提高其工作效率。

2.1 起動(dòng)診斷

在數(shù)控系統(tǒng)起動(dòng)診斷中，在接通電源后，能夠自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)部診斷程序，檢查數(shù)控設(shè)備中關(guān)鍵硬件、軟件，確認(rèn)CPU、存儲(chǔ)器、MDI/CRT等設(shè)備性能穩(wěn)定，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，說(shuō)明系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，需要采取相應(yīng)解決辦法，有效處理該問(wèn)題。在排除故障問(wèn)題后，系統(tǒng)方可正式投入運(yùn)行。該過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要根據(jù)CRT畫面提示的報(bào)警信息，掌握其故障發(fā)生情況，便于及時(shí)采取處理辦法。

2.2 在線診斷

利用嵌入式系統(tǒng)，運(yùn)行其內(nèi)裝程序，自動(dòng)診斷數(shù)控設(shè)備，檢查伺服單元、伺服電機(jī)以及主軸伺服單元的工作運(yùn)行情況。在自診斷的過(guò)程中，以二進(jìn)制0、1顯示代表設(shè)備的斷開或狀態(tài)，判斷是否存在故障問(wèn)題。根據(jù)接口狀態(tài)顯示情況，了解數(shù)控設(shè)備和PLC之間的接口信號(hào)的現(xiàn)行狀態(tài)?；蚴怯^察內(nèi)部狀態(tài)顯示情況（復(fù)位狀態(tài)顯示、報(bào)警器狀態(tài)顯示、存儲(chǔ)器狀態(tài)顯示、位置跟隨誤差顯示等），判斷其故障發(fā)生部位，并根據(jù)故障類型，顯示不同的報(bào)警信息。在數(shù)控設(shè)備的在線診斷的過(guò)程中，可以利用計(jì)算機(jī)和PLC編程器，進(jìn)行外部監(jiān)控，了解內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)信息，在梯形圖、功能圖中顯示出來(lái)。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)控設(shè)備故障的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，降低故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，提高數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量。

2.3 脫機(jī)測(cè)試

數(shù)控設(shè)備的脫機(jī)測(cè)試是一種離線診斷方法，在故障診斷的過(guò)程中，數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)與機(jī)床處于脫離的狀態(tài)。定位系統(tǒng)故障，縮小其故障范圍，從某個(gè)功能模塊、或電路中發(fā)現(xiàn)故障，具體到相應(yīng)的元器件或芯片，保障其診斷結(jié)果的精準(zhǔn)度。目前，離線診斷軟件已經(jīng)成為數(shù)控設(shè)備診斷系統(tǒng)的重要組成部分，相關(guān)工作人員可以在CRT/MDI進(jìn)行操作，從中了解故障問(wèn)題，便于及時(shí)、有效的處理。

2.4 自修復(fù)系統(tǒng)

基于嵌入式系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)控設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要在軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，安裝自修復(fù)程序。自修復(fù)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠在故障診斷的同時(shí)，實(shí)時(shí)進(jìn)行故障的處理。在故障診斷的過(guò)程中，根據(jù)CRT上的顯示結(jié)果，確認(rèn)具體的故障問(wèn)題，進(jìn)而啟動(dòng)自修復(fù)程序。應(yīng)用備用模塊，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)脫機(jī)，在修復(fù)故障的過(guò)程中，數(shù)控設(shè)備仍然保持正常的工作狀態(tài)。

3 結(jié)論

綜上所述，根據(jù)數(shù)控設(shè)備故障安全運(yùn)行的需求，在診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)常見的故障問(wèn)題和影響因素，以故障診斷的全面性和綜合性作為基本要求，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用其中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化的故障診斷。通過(guò)起來(lái)動(dòng)診斷、在線診斷以及脫機(jī)測(cè)試，更加高效、精準(zhǔn)的檢出數(shù)控設(shè)備運(yùn)行故障。同時(shí)應(yīng)用自修復(fù)系統(tǒng)，妥善處理故障問(wèn)題，提高數(shù)控設(shè)備的運(yùn)行安全和生產(chǎn)質(zhì)量。