数控板料折弯机远程诊断技术研究

魏雪梅，王志明，曹光荣，江俊杰，黄 炯，李文琛，王皓陈

（1.江苏亚威机床股份有限公司，江苏 江都 225200；2.南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094）

数控板料折弯机远程诊断技术研究

魏雪梅1，王志明2，曹光荣1，江俊杰2，黄 炯2，李文琛2，王皓陈2

（1.江苏亚威机床股份有限公司，江苏 江都 225200；2.南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094）

介绍了数控机床在实际生产中与远程诊断技术进行对接的需要和可行性，描述了数控机床远程诊断系统的模式和结构。具体探讨了数控板料折弯机远程诊断技术的功能及其配置条件，最后介绍运用DELEM系统的数控板料折弯机远程诊断技术的相关内容。

机械制造；远程诊断技术；数控板料折弯机；DELEM数控系统；Internet

0 引言

数控板料折弯机是一种集机械、电气、液压于一体的现代钣金冲压设备。数控技术本身的复杂性，加上数控机械加工工艺的多样性与加工零件的复杂性，使得数控机床的调试操作繁琐。一旦机床发生故障，对其进行故障诊断与维修是一项技术性很强的工作，很多时候必须依靠机床生产厂家的支持才能解决。这样就导致故障机床得不到及时维修，延长了故障停机时间，降低了数控折弯机的生产效率。另一方面，也使得厂家技术人员疲于奔命，增加了企业的售后服务成本[1]。

随着计算机技术与数控系统技术的飞速发展，以及先进制造技术在制造行业的广泛推行，很多企业建立了自己的制造信息化网络平台，实现了计算机与数控机床的联网。目前多数数控系统生产厂家在自己生产的数控系统中集成了智能化的网络接口，支持系统与企业局域网或互联网的联结，这就为数控机床的远程诊断技术奠定了基础。本文探讨了基于Internet的数控板料折弯机远程诊断技术的模式、结构及各部分功能并详细介绍采用DELEM数控系统的数控板料折弯机远程诊断的具体操作步骤。

1 数控机床远程诊断系统的模式

基于Internet的数控机床远程诊断系统有两种诊断模式，即系统辅助诊断模式和专家咨询诊断模式。所谓系统辅助诊断就是指当用户的设备一旦出现本身无法克服的故障时，将自动连接现场诊断服务器。现场设备诊断服务器在收到设备故障信息后，进行诊断信息准备，然后连接远程诊断中心的故障诊断服务器，传输诊断信息，接收故障诊断服务器的诊断结果。整个过程中，远程诊断中心由其诊断专家系统和领域专家参与，在客户端的技术人员通过回答专家系统或者专家的提问来参与诊断过程，并根据反馈的诊断结果来维修指导，进行故障排除。

专家咨询诊断是由客户现场技术人员、远程诊断中心和远程诊断中心指定的专家共同进行的。其工作方式是由诊断中心、专家和客户共同商定诊断时间后，通过远程诊断中心，在约定的诊断时间内，各专家和现场技术人员通过专家咨询诊断子系统进行包括白板、语音对话和数据库查询等方式的信息交流。必要时由专家指导现场技术人员对设备进行测试，并实时监测，最后专家根据协同诊断情况及监测信息做出诊断，远程诊断中心汇总专家的诊断结论，并传输至现场和存入设备病历[2]。本文探讨的是第二种模式。

2 远程诊断系统的结构

基于Internet的数控机床远程状态监测和故障诊断系统主要分为两部分:一是数控机床状态监测和故障预处理终端，主要完成数控机床现场的状态监测和故障信息预处理功能，安置在数控机床上；二是远程故障诊断中心，主要实现专家系统故障分析和诊断功能，安置在数控机床厂家的服务器上[3]。系统体系结构如图1所示。

图1 远程诊断系统的结构

2.1 折弯机的状态检测和故障预处理终端

该部分是状态检测和故障诊断的核心部件。根据需要，在折弯机的比例压力阀、比例伺服阀、伺服轴、滑行块机构等关键部位安装了不同的高精度传感器，以获得关于转轴转速、温度、振动等机床各部分运行信息。同时通过通讯借口，获得机床的各类电气状态信息和出现的故障代码。综合以上各种数据进行预处理，形成状态数据和故障数据包，并在出现故障或潜在故障的时候，利用网络将数据包发送到远程诊断中心[3]。

2.2 远程诊断中心

该部分通过Internet在线获取上述数据包，并将其存入相应的工作数据库，同时利用专家系统进行故障分析，提供处理建议或方法，指导技术人员进行机床维修。

3 远程诊断系统的功能

3.1 状态检测和故障预处理终端

状态监测和故障预处理终端主要完成4部分功能，即监测功能、与数控系统的信息通讯功能、状态数据及故障数据预处理功能、远程通讯功能。

3.1.1 监测功能

主要对能反映机床运动状态的信息和加工过程状态的信息进行监测。安装在折弯机主要部件上的传感器通过接口与终端相连，从而检测这些部位的各种关键信息。折弯机的伺服轴、比例阀及滑块等关键部位均已安装传感器。此外，还需监测机床的功率、电压等数据[3]。

3.1.2 与数控系统的信息通讯功能

所谓信息通讯功能，是指终端与数控机床本身的数控系统或PLC，利用其实时通讯接口获取电气控制系统内部信息或接口工作状态信息，同时获取数控系统或PLC内部的故障信息[4]。

数控板料折弯机采用的是DELEM数控系统，系统本身具有丰富的诊断程序，能够对折弯机本身的运行状态或故障进行检测，甚至能诊断出故障所在范围或具体位置，并发出报警信息，这对故障系统很有用处[5]。与DELEM数控系统进行信息通讯，能够很好地利用机床自带的诊断程序，从而给诊断带来便利。

3.1.3 状态数据及故障数据预处理功能

在远程故障诊断中，若只是单纯地将传感器监测到的数据上传，由远程故障诊断中心进行数据处理和分析，将使它的工作量非常庞大，进而影响诊断的效率[6]。

预处理功能即是对获取的各种参数信息进行综合预处理，发现可能出现或者已经出现故障时，产生状态数据或状态数据包。通过预处理，机床处于正常状态下的数据将不会全部上传至远程诊断中心，从而减小了远程诊断中心的工作量，提高了诊断效率。

3.1.4 远程通讯功能

远程故障诊断中心与数控机床通过远程通讯功能实现Internet或无限网络连接。通过此功能，才能将状态数据和故障数据包进行远程传输。

3.2 远程诊断服务中心

远程诊断服务中心是整个远程监测和故障诊断系统的核心。它主要由网络通讯、故障分析与诊断、用户管理、知识库管理、远程协作管理等模块组成[7]。其系统结构及相互关系见图2。

图2 远程诊断中心诊断系统结构图

3.2.1 网络通讯模块

网络通讯模块是整个远程故障诊断系统的基础。该模块为故障分析与诊断、用户管理、知识库管理、远程协作管理等模块提供网络服务，将远程诊断服务中心、注册用户、设备监控系统、设备的设计、制造者及第三方的技术支持人员紧密地联系起来，进行故障信息、控制信息、知识、协作信息的交互，从而实现设备的远程诊断、异地专家会诊和知识收集。

3.2.2 故障分析、诊断模块

该模块是远程监测和故障诊断系统的核心。提供对远程设备的在线故障分析、故障诊断，也提供离线信号分析、诊断和信息查询等服务。

3.2.3 用户管理模块

该模块负责系统的用户注册、用户验证等工作。如果用户需要使用中心诊断资源，则由该模块进行用户验证工作。

3.2.4 智能知识库管理模块

该模块的主要功能是负责知识的添加、整理，以满足故障分析、诊断模块对知识的需要。

该模块的重要性在于，它连接着各地的设备，这些设备的型号很广，因而一旦这些设备发生故障，便会求助于诊断中心。从而所提供的故障类型便有很多种类，很好地丰富了模块的实际处理经验，大大增加了知识库的积累。通过诊断中心专家的整理和充实，可以使诊断过程更加具有针对性，更加快捷，减少因机床设备故障而带来的损失。

3.2.5 远程协作管理模块

该模块的主要功能实际上是提供了一个专家会诊网络平台。在实际应用中，复杂的数控机床所出现的故障很可能是比较复杂的，单一的专家系统可能无法解决。此时必须求助于专家。通过该模块，各地的专家、现场技术人员、专家之间、诊断中心专家系统和设备制造商之间进行交流，以期获得更好的诊断信息。

4 远程诊断系统的配置

4.1 数控板料折弯机状态监测和故障预处理终端

4.1.1 硬件配置

数控板料折弯机的状态监测和故障预处理终端主要由嵌入式计算机、信号处理模块以及各种高灵敏度传感器组成。

4.1.2 软件配置

该终端软件包括信号采集、NC通讯、状态数据与故障预处理、远程通讯等四个模块组成。

4.2 远程诊断中心

4.2.1 硬件配置

远程诊断中心的硬件包括远程诊断服务器、数据通讯服务器、状态数据和故障信息数据库服务器等组成。

4.2.2 软件配置

远程诊断中心软件分5部分，即5个模块。该软件通过获取预处理终端发出的折弯机各种状态信息和故障数据包，进行分析和判断，并提供建议来指导维修工作。如果故障难以排除，还可以通过会诊平台，进行专家会诊。

5 采用DELEM数控系统的数控板料折弯机远程诊断操作步骤

5.1 建立Windows系统与DELEM系统联系步骤

建立Windows与DELEM系统之间的联系需要进行以下安装步骤：

①安装CE远程控制软件。②安装MSASYNC程序。③安装Remotedsp。④打开Remote Display Control Host系统以及DELEM系统，指定计算机名称，即可实现联机。

5.2 建立远程Windows系统之间的连接

计算机和数控系统打开软件后，输入相应ID号和密码即可实现连接（图3）。在连接成功后，即可实现计算机通过Internet远程控制DELEM数控系统。

5.3 通过采样故障机床数据进行远程诊断

计算机通过远程控制技术采样DELEM数控系统板料折弯机的数据曲线，点击采样图标启动分析程序，运行滑块动作一个循环，可以看到动作运行的实时状态曲线。如图4所示。

图4 DELEM数控系统板料折弯机数据曲线

通过分析曲线专家可以得到以下信息：

①比例伺服阀的动作状态。②比例压力阀的动作状态。③Y1、Y2滑块运行速度、位置。④机床状态（停止、快下、工进、保压、卸荷、回程）。⑤滑块运行参考曲线、实际误差。⑥数字输入输出端口状态。⑦伺服轴的运行状态及参考曲线。⑧模拟量反馈信号状态（压力传感器、补偿电位器等）。

专家可以通过以上信息调试机床、判断故障、检测机床性能。DELEM数控系统提供离线分析软件，可以在个人电脑上检查曲线。

6 结束语

数控机床远程诊断技术是个复杂的工程，涉及计算机网络、数控技术、通讯技术、数据库技术、虚拟现实技术、设备故障诊断技术等多方面的细节问题。数控机床的远程故障诊断技术的研究与运用，对于改变目前我国数控机床开机不足、故障停机时间长的现状具有重大的现实意义。此外，随着数控机床远程故障诊断技术的推广，必将使数控机床故障诊断和维修水平得以迅速提高[8]。

本文对于数控机床远程故障诊断技术的研究，提供了数控机床故障诊断的一种形式。虽然这种形式还不能解决数控机床出现的所有故障，但它代表了数控机床及其他机电设备未来故障诊断的一种方向。随着研究的深入，这种远程诊断技术将得到广泛的应用。

[1] 朱文艺，李 斌.基于Internet的数控机床远程故障诊断系统研究[J].机床与液压，2005，（9）.

[2] 周 奇，师汉民.基于Internet的数控设备远程故障诊断技术[J].机械设计与制造，2002，（6）.

[3] 黄红林，陈柏金，黄树槐.自由锻液压机远程监测系统的Web实现[J].锻压装备与制造技术，2006，（06）：91-94.

[4] 卢艳军.数控机床状态监测系统的研究[J].制造业自动化，2008，（8）.

[5] 郑晓峰.数控机床及其使用和维修[M].北京：机械工业出版社，2008.

[6] 罗永顺，李玉忠.数控机床的远程故障诊断系统中关键技术研究[J].组合机床与自动化加工技术，2006，（3）.

[7] 田兴银，李 斌.基于Internet的数控设备远程监测和故障诊断系统研究[J].计算机与现代化，2002，（4）.

[8] 张书诚，焦明华.数控机床远程故障诊断技术研究[J].机床电器，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，工程师，从事电气系统设计与开发