按照故障发生的部位建立故障数据表,包括数控系统、主轴系统、进给系统、伺服系统、PLC、机械结构等,根据故障发生的现象初步判定故障发生的部位,选择对应的故障现象,分析该故障现象可能发生的故障原因,得出相应的处理方法,逐步排除,缩小故障发生的原因,最终确定故障发生的原因,找到故障处理方法〔3〕。故障原因表的结构见表1。
从诊断专家系统和故障树的产生和作用来看,二者是有一定的联系的〔4〕。故障树是图形化的用于可靠性分析和故障诊断的系统故障模型,而诊断专家系统的任务是当系统失效时综合利用各种诊断信息,依据知识库中的知识,通过推理确定系统的故障模式,找出故障源和故障原因,并给出排除故障的方法和建议。
通过运用故障树分析法对所建的故障树进行定性分析,将简化的等效故障树用于专家系统知识库的建立,不仅可以解决诊断知识获取的难题,而且可以简化知识库,降低冗余,便于推理机制的实现。
通过利用故障树来形成专家系统的这一方法不仅结构简单,而且所需投资小,这种形式的专家系统在工厂企业中得到广泛应用。
数控机床故障诊断就是鉴别数控机床的技术状态是否正常,发现并确定故障的部位和性质,寻找故障起因,得出相应的诊断结论并给出维修建议。
故障诊断就是将诊断知识,按照一定的推理算法,通过人机接口的形式让用户与计算机进行对话,由用户回答系统提出的问题,系统根据提问和回答的答案进行推理,并最终给出专家级的诊断结论。故障诊断原理示意图如图2所示。
数据需求分析
数控机床故障诊断系统应提供的故障诊断信息尽可能多,且要有一定的类别分类,以利于信息的检索和查询。经过权衡和考虑,将故障诊断信息存放在“诊断系统数据库”中,包含故障原因和故障现象两个数据表。
数控机床故障原因信息:故障现象、检查步骤、故障原因、排除方法、关键字等。
故障现象信息:类别编号、故障类别、故障现象等。
数据处理是对故障诊断基本信息的添加、修改、删除和查询等操作,主要为数控机床故障诊断提供数据支持,同时要保证大量数据的正确存贮与操作。
功能需求分析
数控机床故障诊断是一项实用性强的工作,应充分考虑机床故障诊断的实用性,解决机床故障诊断的实际问题。功能主要有三方面要求:(1)系统的用户是普通的机床操作人员,考虑到实际用户的技术水平,要提供方便、安全的操作方法,以利于故障查询功能的实现。(2)要充分考虑系统的开放性,在使用过程中,用户可以对数据库进行更新,并将用户实际诊断过程中的诊断信息进行保存。(3)应添加安全保护措施,使其具备基本的用户管理功能。
在系统设计时,充分考虑故障诊断实际需求,将数控机床故障诊断系统功能结构设计如图3所示。
在本系统中采取以数据库为主体的构造模式,通过数据库操作来完成模糊推理及解释功能,并在推理过程中使用数据库技术控制推理方向,提高推理效率。
数控机床故障诊断专家系统是一种基于知识的智能型计算机应用程序,系统利用Visual Basic的集成开发环境、内部控件及ActiveX控件、数据库技术,运用SQL语句实现数据库的查询操作。同时使用Visual Basic强大的访问数据库功能,将数据控件绑定到不同类型的数据源,完成数据库应用程序的开发,以实现对数控机床故障诊断的人机对话操作。
Access数据库实例
Access是Windows环境下的流行的关系型数据库系统,它既具备大中型数据库的基本功能,与SQL Server等大型数据库管理系统有着天然的联系;又保持了桌面数据库的方便易用性,提供了丰富的可视化开发手段,引入了VBA面向对象的编程技术,是当前桌面数据库系统开发的主流工具。
在整理数控机床故障数据库时,考虑数控机床故障点很多,在诊断系统数据库中设置两个数据库:故障现象库和故障原因库,意在按照故障树理论建立各故障部位的故障表。
VB编程系统实例
Visual Basic 6.0是一种集语言编辑和综合开发与一身的强大的集成开发工具。它具有良好的图形用户界面,采用可视化和事件驱动的面向对象程序设计机制,易学易用,是使用人数最多的程序设计语言。在Visual Basic应用程序中,可直接建立Access格式的数据库或访问Access中的数据,并可以进行数据存储和检索。
(1)菜单界面。在Windows
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