基于Web的数控设备管理及故障诊断系统的分析Word文档下载推荐.docx
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inthispaper,
buildingafaultdiagnosisonbasisofNCmachineMaintenanceMISisintroducedbyusingdiagnosistechnology.Besides,constructionofknowledgebaseanddesignofreasoningmachineisintroduced.Finally,theresultoftherunandtestforNCmachineMaintenanceMISanditsfault
diagnosissystemispresented.
SomestudiesinthispaperhavebeenputintopracticeinIndustrialTrainingCenterofHefeiUniversityofTechnologyandsatisfactoryeffecthasbeenachieved.
Keywords:
Machinemaintainablemanagement,Computermanagement,Webdatabase,B/Smode,Faultdiagnosis
插图清单
图1.1数控机床的组成图2
图2.1系统的软件实现体系结构7
图2.2系统工作原理图9
图2.3浏览器/w曲服务器(B/S)计算模式.10
图3.1工业培训中心主干网.16
图3.2系统基本功能图.17
图3.3原型法开发流程图.19
图3.4数据与信息的转换.24
图3.5数据库设计步骤.26
图3.6系统公共数据库图.26
图3.7档案资料管理流程图.29
图3.8档案基本信息页面.30
图3.9工业培训中心平面示意图.31
图3.10特种加工车间的示意图32
图3.11立式加工中心KVC650示意图32
图3.12设备基本信息页面33
图3.13设备技术状态信息图33
图3.14备件管理流程图-.35
图3.15备件基本信息页面36
图3.16物资入库信息页面36
图3.17人员基本信息页面37
图4.1故障内容演变为故障现象(征兆).45
图4.2维修结果演变为故障原因和维修方法..45
图4.3SQLServer数据库中故障知识库图.47
图4.4推理机流程图..49
图4.5故障诊断系统B/S结构框图.50
图4.6工业培训中心设备维修业务流程图.51
图4.7故障基本信息页面.52
图4.8Excel方式页面53
图4.9第一步诊断得到的页面.53
图4.10第二步诊断得出的页面54
图4.1l第三步诊断得出的页面54
图4.12设备维修基本信息页面55
图4.13设备维修查询信息页面56
表格清单
表2.1ASP与ASP.NET的比较..13
表3.1系统内部数据编码表23
表3.2档案基本信息表.27
表3.3设备基本信息表.27
表3.4物资入库信息表28
表3.5备件出库信息表28
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得金g曼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名:
俞樨签字隰砷年朋2,7日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解金月垦王些厶堂有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。
本人授权金月墨王些盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手
段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本授权书)
俞辫
l翩虢牟≮略
签字日期:
叫年’瑚≥7日辩醐岬彻乞7日
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学位论文作者毕业后去向:
工作单位:
电话:
通讯地址:
邮编:
致谢
首先,我衷心地感谢我的导师朱华炳副教授!
在研究生期间,导师不仅在理论研究上耐心地给予指导,并为我提供了许多实践的机会,而且在生活上对我百般照顾,教会我许多做人做事的道理。
导师严谨的学术作风,平易近人的师长风范给我们造就了良好的科研学习环境。
导师工作认真踏实、知识渊博,待人和蔼可亲等诸多优秀的品质是我学习的楷模!
感谢机械与汽车工程学院的刘志峰、尹志强、宋守许、刘明周等老师及合肥车桥
有限责任公司的唐白玉高级工程师和陈修玉高级工程师在我读研期间在学习方面给
予的帮助。
感谢工业培训中心的宋树恢书记、胡友树副主任、焦福华、阚绪平、盛英泰、王造幸、孙家发、汪韶杰、吴炜、柳帆、孟军等老师在课题研究方面给予的支持和帮助。
感谢金鑫、阚震、崔洪坤、王慧、霍颖、胡孔元、张国亮、陈波、赵海君、王希
杰、殷春华等同学在平时学习和生活上给我的帮助和支持。
感谢机电实验室606的所有同学们,你们给了我很大帮助。
最后感谢我的父母对我的大力支持和关怀,谨以此文献给他们!
作者:
俞辉2007年11月
第一章绪论
1.1数控设备维护管理系统概述
1.1.1数控技术介绍
数控技术就是以数字量编程实现控制机械或其他设备自动工作的技术。
如果一种设备的控制过程是以数字形式来描述的,其工作过程是可编程序的并能在程序控制下自动地进行,那么这种设备就称为数控设备。
现代数控技术集机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体,是现代制造技术的基础,它的发展和运用开创了制造业的新时代,使世界制造业的格局发生了巨大的变化。
数控技术是提高产品质量、提高劳动生产效率必不可少的物质手段,它的广泛使用给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来深刻的变化,它的关联效益和辐射能力更是难以估计;
数控技术是制造业实现自动化、柔性化和集成化生产的基础,现代的CAD/CAM、FMS和CIMS等都是建立在数控技术之上。
数控技术是国际商业贸易的重要构成,发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的重要出口产品,世界贸易额逐年增加。
因此,数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性技术,其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志,实现加工机床及生产过程数控化,是当今制造业的发展方向。
专家们曾预言:
机械制造的竞争,其实质是数控技术的竞争MJ。
1.1.2数控机床的组成
在本文中所提的数控设备主要指的是数控机床,数控机床就是采用了数控技术的机床,即它是用数字信号控制机床运动及其加工过程的。
数控机床综合应用了计算机、·
自动控制、精密测量、现代机械制造和数据通信等多种技术,是机械加工领域中典型的机电一体化产品,适用于多品种、中小批量的复杂零件的加工,并能实现机械加工的高速度、高精度和高度自动化,代表了机床发展的方向。
数控机床,即NC(NumericalContr01)机床主要由数控装置、伺服驱动装
置、测量反馈装置和机床本体等四大部分,再加上程序的输入/输出设备、可编程控制器(PLC或称PMC等部分)组成”J。
图1.1为数控机床的组成框图。
图1.1数控机床的组成图
如图1.1所示,线框部分统称为数控系统,数控系统实现机床主机的加工控制,目前采用计算机数字控制系统(CNC)。
其中,数控装置是数控系统的核心部分,由硬件和软件两大部分组成。
它接受从机床输入装置(键盘、SR322通信口、软磁盘、纸带阅读机、磁带机等)输入的控制信号代码,经过输入、缓存、译码、寄存、运算、存储等转变成控制指令实现直接或者通过可编程控制器(PLC)对伺服驱动系统的控制。
伺服驱动装置是数控装置与机床主机之间的连接环节,它接受数控装置插补生成的进给脉冲信号,经过放大驱动机床主
机的执行机构,实现机床运动。
伺服装置包括主轴驱动单元(主要控制主轴的
速度)、进给驱动单元(主要是进给系统的速度控制和位置控制)、主轴电机和进给电机等。
测量反馈装置是通过测量元件,如脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅尺、磁尺和激光等,将执行单元(如电机和刀架等)和工作台等的速度和位移检测出来,经过相应的电路将所测得信号反馈回数控装置,构成闭环或者半闭环系统,补偿执行机构的运动误差,提高运动精度。
机床本体就是数控机床的机械结构件,包括床身、箱体、立柱、导轨、工作台、主轴、进给机构、刀具交换机构等等。
1.1.3数控设备维护的必要性数控设备是数控技术对传统机械制造渗透的产品,它在现代化的生产加工
中的地位越来越重要,而且代表了一个设备更新换代的趋势,但是在实际应用
中有很多因素使数控设备不能发挥其全部效率。
因此数控设备的使用情况直接影响着企业的生产效率和经济效益,而其管理方式又直接决定着数控设备的使用。
在数控设备使用初期,由于数控设备少,类型单一,并且集中在一、两个单位,因此,各有关单位自身形成一种数控设备管理、使用、维修三位一体的封闭式管理模式。
但是随着我国经济的不断发展以及我国正在成为世界加工工厂,越来越多的大型企业使用了数控设备,使得数控设备难以集中在一个单位,许多企业生产车间,都有了数控设备。
因此,上述的管理模式就难以适用了。
如若采用上述模式,每个单位均要建立维修机构及人员,必然造成人力、物力
2
和财力的极大浪费,现实的条件也是不允许的。
然而,随着信息时代的飞速发展,计算机和网络技术为开辟一个崭新的设备维护管理模式提供一个良好的平台。
在这样一个平台下,我们可以把工厂现场设备信息如设备管理信息、设备维修信息等结合起来,通过对这些信息的综合处理,形成一个意义更广的工业过程控制系统,更好地为生产决策服务。
就设备维修而言,其处理结果,要求能通过Intranet甚至Internet进行访问,以使设备的故障维修信息尽可能快地传达到各相关部门,并为各相关部门的设备管理决策提供依据。
1.1.4信息时代的设备维护管理系统在全球化市场竞争日益激烈的今天,信息己成为一种最重要的资源。
掌握
了信息资源,就可以在激烈的市场竞争中掌握主动权。
设备维护管理是工业企
业管理中的一个重要领域,同样也面临着信息时代的巨大挑战。
不同层次的设备管理者需要不同的信息。
企业的高层领导需要更多的战略信息,中层管理人员需要的是战术信息,而基层管理人员需要的是业务信息和作业信息。
不管哪一层次的管理者都需要的是其内外部的信息,因此说,信息是正确做出决策的基础。
设备维修技术人员要做出适时的正确决策,除了凭借个人经验和判断外,更重要的是掌握足够的外部信息与内部信息,这些信息还必须正确、可靠、及时、全面而适度,错误的、过时的、片面的信息将导致错误的判断和决策。
信息不仅表现在设备的选型、购置、制造、安装、使用、维修、更新改造或报废等设备管理全过程中,而且还表现在企业内部生产、安全、财务、人事等职能部门之间。
只有通过信息的传递和交流才能使企业内部各环节各种人员的思想和行动协调统一起来。
因此,利用计算机来管理设备信息与维修管理工作中的信息将会提高工作效率,降低产品成本,提高产品质量,实现安全生产和环境保护,提高企业经济效益。
随着信息技术的迅速发展,制造企业迫切需要建立起适合自身发展需要的、更先进的设备维修管理信息系统【4】。
当前设备管理信息系统大体有以下三种技术方案。
(1)单机应用:
仅设备管理部门使用电脑可一台或多台,设备基础数据由基层以表格方式传递,专人录入管理。
这是相当部分企业目前使用的方式。
(2)网络应用:
基层车间和设备管理处室都使用计算机进行管理,网络的
建立有两种方案,一是为设备管理单独建立一个局域网络,并作为企业主干网的一个子网工作,设备管理的数据由发生地点录入计算机,并通过网络实现数据共享;
二是在企业主网上直接运行设备管理软件。
大型且条件较好的企业最好是独立建网,因为设备管理信息系统是企业众多子网络中很重要的一个应用系统。
但独立建网的投资较大。
(3)混合应用:
系统中既有网络应用,也有单机应用,一般在公司总部是一个网络系统,下属机构则是单机应用,单机和总部网络之间通过公用通信系
统建立点对点通信。
这是下属单位计算机应用水平不一且地域分布广泛的公司
计算机应用的一种经济可行的方式‘51。
1.2研究背景
1.2.1国内外背景
国内设备管理的计算机应用水平还是比较低的,可以说,我国设备管理计算机应用的现状,是严重落后于设备管理和计算机应用技术的发展。
国内的设备维修管理软件,只是作为整个企业管理信息系统的小部分,或者作为“生产管理系统”的一个部分出现的。
从90年代开始,国内也有部分公司和高校开始了辅助企业进行设备管理的软件开发。
其中广州正泰商业数据有限公司的设备资产管理系统EAM2004可实现对设备信息的综合管理,其功能是:
以先进的技
术体系(C/S体系、B/S体系、多层结构体系),为企业设备资产管理提供全面的
数据共享、资源共享、统一工作标准和设备管理经济技术分析功能。
在先进的技术体系支持下,通过系统强大的数据共享和数据处理能力,实现全企业的设备资产运行、维修资源、备件资源的共享和统一标准的高水平管理,并通过对各类工作数据深入细致的汇总、统计、挖掘以及企业一一分厂一一部门的设备资产分类统计、设备运行统计,技术状态统计、故障统计分析、维修历史和检修计划的归并、备件库存状况控制分析、以及综合资产价值评估、资产投资预测分析,为技术管理、设备资产技术更新、技术装备水平提高提供分析和决策支持。
系统较好地解决了与企业ERP系统、财务系统、生产现场DCS系统及状态监测系统等的数据接口,并提供了业务审核流程、报表白定义、远程接入、
工作任务自动浏览等功能。
另外,远方设备管理软件、昆山设备管理软件和许多国内有名的ERP套件中的设备管理模块都对设备管理软件的开发作了一些研究和实践。
国外企业非常注重成本,实现利润最大化,是企业的终极目标。
专业化的设备维修管理软件正好能满足这一要求。
国外设备维修管理软件起步较早,到目前已经比较成熟。
目前,在国外辅助企业进行设备综合管理的典型软件系统
有美国的Maximo系统和加拿大的Senergy系统,Maximo是以企业资产及其维修管理为核心的商品化应用软件。
软件体现了以预防性维修和预测性维修为主,强化成本核算的管理思想。
Maximo以资产、设备台帐为基础,以工作单的提交、审批、执行为主线,按照缺陷处理、预防性维修、预测性维修几种可能模式,以提高维修效率、降低总体维护成本为目标,将采购管理、库存管理、人力资源管理集成在一个数据充分共享的信息系统中。
加拿大的Senergy系统包括了设
备管理(Equipment)、维护管理(Maintenance)、备品库存管理(Inventory)、供应商管理(Supplier)、采购单管理(PurchaseOrder)以及维修预算管理(Budget/Express)六大模块。
能够与现有的财务、销售等系统实现数据的共享;
4
通过预防性与计划性维护,减少停产时间,让生产设备保持高度可运转状态:
控制设备维修预算,降低维修成本,紧密结合设备与零配件隶属关系,减少备件库存及备件成本;
提高采购效率,提高能力计划水平,更有效地配置生产设备、人员和其他资源。
其他典型的软件还有:
英国Engica公司的Q4生产管理系统、
Datastream公司的MP2设备维修管理系统等旧j。
国内外对数控设备故障诊断系统的研究有:
日本Fanuc公司15系统数控系统采用反向链推理的故障诊断系统;
新加坡大学数控六角塔盘车床故障诊断系统;
中国西北工业大学为西飞公司开发的数控设备故障诊断系统;
华中科技大学与宝山钢铁集团公司及上海交通大学,在宝钢钢管分厂为该厂的一台Tcgl6cnc机床建立了故障诊断系统。
伴随数控设备的高速发展,开放式数控系统的完善,其故障诊断将向集成化、智能化、网络化方向发展【7J。
1.2.2课题背景
本课题研究内容来自合肥工业大学工业培训中心承办的合肥工业大学科学研究发展基金项目《数控加工工程训练信息化技术研究》以及安徽安凯汽车集团有限公司改造项目《C46中间驱动双头车床数控化及电控系统开发》中涉及的子课题,是有关基于Web的数控设备管理及故障诊断系统的研究开发。
合肥工业大学工业培训中心是合肥工业大学为了加强实践教学、适应创新
型人才培养的需要,于2003年3月建成并投入使用的重要的校内实践教学基地,该中心是以学生实习和创新设计为主,集教学实习和科研于一体的国家级实验教学示范中心,同时多次承担了全国数控大赛安徽赛区的选拔赛和安徽省职业技能培训与鉴定任务。
由于该中心的实践教学任务繁重,且有几十台各类数控机床需要管理维护,给该中心管理维护人员带来很大压力。
同时在数控设备管理及维修中存在以下问题:
(1)设备技术档案管理比较分散,存储方式较落后,多数仍以纸张手写为
主,不便于综合查询和随机检索。
(2)设备管理工作中的一些信息都是用Excel和Word文档保存的,如设备基础信息、故障记录、维修记录、设备使用等情况,记录内容没有规定的格式,信息零散,查询起来十分困难。
(3)设备备件、配件管理工作量大,靠人工管理存在很多不便。
对设备的使用状况的调查主要靠手工完成,信息反馈不及时,也给该中心管理人员在安排学生实践教学过程中带来一定偏差。
(4)设备维修方式比较单一,通常在设备发生故障后才维修,缺少预防性
维修,导致维修时间延长,维修费用增加,设备效率低下。
维修部门间维修信息共享程度不高,设备故障信息不能及时共享,故障维修知识不能及时查询,导致部门工作效率降低。
所以我们有
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- 基于 Web 数控 设备管理 故障诊断 系统 分析