关于机电一体化设备故障诊断技术的研究

陶懋正

（泰州市裕康安全环境技术咨询有限公司，江苏 泰州 225400）

机电一体化技术是我国总体建设发展中的一项关键技术，集制造业信息、计算机、微电子等技术于一体，广泛用于各个社会的现代生产和开放实践中。近年来，为进一步完善我国改革开放进程，我国也进入了先进的机械自动化时代，特别是近年来机械设备的集成化被广泛应用于各大产业工厂的实践生产之中，在无形中推动了我国社会经济的发展，但同时，机电一体化设备又容易受到各种各样不良因素的影响而导致设备出现故障，由此，对于机电一体化设备故障诊断技术的调查与研究具有非常高的价值。机电设备诊断技术保证了生产的安全，使企业了解机电设备存在的故障并采取相应的应对措施。为了充分发挥机电一体化设备的作用，首先要使其工作稳定，因为它是机电一体化设备在应用过程中的重要组成部分，符合机电一体化设备的故障诊断标准。

1 机电一体化设备相关结构

1.1 机电一体化设备

机电一体化，又称机械电子学，1971年首次出现在日本《机械设计》杂志的增刊上。伴随机电一体化技术被有关行业广泛地应用得到了前所未有的蓬勃发展。机电一体化是一门与机械和微电子技术紧密结合的技术，是由计算机技术、信息技术、机械技术、电子技术、控制技术和光学技术组成的独立的交叉学科。机电一体化的主要发展方向是人性化、智能化、模块化、网络化、小型化、系统化等。

1.2 机电一体化设备的构成

机电系统一般由结构元素、动力元素、运动元素、感知元素和功能元素五部分组成。其一，机械本体（结构元件）是机械支撑结构系统的所有功能元件，一般包括本体、框架、支架、连接件等。根据系统的控制要求，动力驱动部分（动力元件）为系统的正常运行提供能量和动力。其二，是测试传感部分（传感元件）的参数和状态，以检测系统本身和外部环境，将其转换成可识别的信号，传送给信息处理单元，并在分析处理后生成相应的控制信息。三是对信息进行集中、存储、分析和处理。未来将利用测试传感部分和外部直接输入指令，发出相应的指令，规定信息处理和结果显示的程序和节奏，从而控制整个系统的有目的的动作。执行器（运动元件）按照控制和信息处理部分给出的指令并完成指定的动作及其功能。

2 机电一体化设备故障诊断技术及特点

2.1 机电一体化设备故障诊断技术原理

机电一体化设备故障诊断技术原理是构建数学模型、数据采集与分析处理。构建数学模型的目的是了解设备参数，从而掌握设备是否处于正常运行状态，这是机电一体化设备故障诊断的重要依据，可以有效避免设备安全事故，维护设备的正常运行。并且，机电一体化设备的故障诊断与数据分析的支持是分不开的，针对于数据采集的方法要求具有科学性，如利用传感器来收集其设备相关性参数基本信息，然后要用计算机技术对数据进行统计与处理，以便于达到检测设备运行的目的。最后，在数据处理和分析的过程中，特别需要注意是对设备原始的数据统计将有效的信息与无效的信息区别开来，并对有效的信息进一步深入分析。通过对最终数据与设备运行标准的差异进行分析比较，了解设备运行过程中可能出现的故障。

2.2 机电一体化设备故障诊断技术特点

（1）机电一体化设备是由多个部件和技术要素组成的集合。在日常运作中的机电设备故障诊断中，要快速找出故障部位并确定故障原因对机电一体化设备进行维修是非常困难的。机电设备发生故障的原因很多，其中最难判断和确定设备故障原因的是存在质量问题的机械设备零部件的故障和电气检测元件的故障。

（2）故障诊断技术操作非常复杂并且涉及了大量相关的科学知识，因此技术人员必须拥有过硬的专业性素养，并具有丰富的机电一体化设备故障诊断技术知识且能能做到融会贯通[3]。

（3）实际上手操作与计算之间会有一定的误差，因此相关技术人员要结合其设备运行的实际情况结合相关理论知识，彼此之间融合保障设备正常运转。

3 机电一体化设备故障诊断技术原因现状

工业大革命以后，我国的机电一体化设备不断取得进步，机电一体化设备诊断技术的发展也变得更加成熟和精密，并在不断发展和完善中升级，然而，就我国机电一体化诊断技术而言，还存在一些有待解决的小问题，主要包括以下几个方面：

3.1 理论体制不健全

目前，机电设备故障诊断技术的理论体系有待进一步完的善。诊断技术的需要与理论与实践相结合才能被有效应用。一个相对健全的理论体制可以为整个机电一体化整体的正常运行提供良好的参考依据。目前，我国机电故障诊断技术的理论体系仍有发展进步的空间，同样整个机电运行效率也可以继续提升。

3.2 技术标准性不足

此外，我国机电一体化故障诊断技术的标准化水平还有待进一步提高。目前，我国现有的技术一般是利用实际运行情况结合工作人员的主观意识经验来判断设备是否处于正常运行状态，实际上是非常不标准的运行。由于机电一体化设备结构一般相对较为复杂，也很容易受到多方面的各种影响。例如理论与实际的运行状态之间存在的差异、机械设备零部件之间的相互作用等，既而可能会影响其操作人员的专业诊断，但最终的诊断并不准确甚至出现错误。因此，机电设备只能在设备因故障而被迫停止运行时才能判断出故障的所在处以及原因，而不能在运行过程中就快速的做出准确的判断，这导致整个设备运行的效率相对较低。

相关实践太少，再有就是目前国家所拥有的故障诊断技术的理论还不是很成熟，理论相对有些许落后并与实际操作的融合度不够。现下更需要更多的实践技术操作的机会去验证相关技术理论，这也是导致机电一体化设备在运行中的不能够加以诊断和理论与实践的融合度不够的原因，其出现的困难，阻碍了诊断工作的开展。

4 机电一体化设备故障诊断的具体实施

4.1 机电一体化设备故障诊断操作步骤

技术操作人员应在故障诊断前对整个设备进行测试，并根据设备的基本结构和性质对设备进行诊断和控制，以确保设备装配过程的完整性和有效性。此外，全面研究合理的集中段诊断理论和运行模式，确保测试信息满足实际需要，测试信息满足实际需要，实现对机电设备运行状态的综合评价。只要提升了其机电设备的运作规定与效率，才能在很大程度保证故障的诊断。

针对设备存在的问题、环境参数的前提和影响因素，技术人员对设备进行了细致的深度分析。通过读取机电设备的运行状态，对故障进行综合性的诊断。特别是在设备数据分类过程中，技术人员要全面分析故障预防和诊断的结构，保证故障诊断和操作框架的完整度及对机电设备进行全面维护和精准检修。

技术人员需要深入分析自己的设备性能。对于具体的故障诊断，不仅要对数据进行全面的整理和分类，还要对防控结构进行集中诊断和处理，确保对可能的故障部位和原因进行全面的分析和处理。只有技术人员及时诊断和处理机电设备故障，确定故障的具体原因和基本类型，才能有效保障机电设备的正常运行。

4.2 机电一体化设备故障诊断具体操作方式

诊断与分析主要用于诊断设备的运行状态，分析可能产生故障的具体原因。专业的操作人员根据标准化的流程对设备进行优化，确保有效诊断和故障处理。这部分要考核技术操作人员的专业性素养，熟悉各种故障问题和匹配机制。在设备故障诊断或周期循环式检修时，结合电气集成的设备故障和系统的故障，对事故进行分析和处理，并根据上述实际情况和理论知识制定临时解决方案，避免安全事故的发生。同时，相关专业人员应具备优秀的操作人员。该装置的技术利用该仪器有效地控制机电一体化设备，降低事故损失率。

（1）在应用检测机制的过程中，需要对偶然性系统故障的和持续性进行诊断，即机电一体化设备的意外故障和系统故障进行分析和处理。对于这类不确定因素，技术人员应制定临时应急预案，确保故障发生时能得到及时正确的处理。另一方面，在设备故障处置过程之中，技术人员应利用检测仪器对机电一体化设备实时管理和控制，减少突发故障而造成的经济上损失。技术人员应对机电集成设备的系统故障进行综合管理和控制，以有效减少问题的出现。

（2）技术人员对机电设备的故障指示灯进行分析，其在检测故障设备是针对两种设备进行检查分别为有指示与无指示灯两种。当系统出现故障或问题时，如果带指示灯的设备需要先收集相关故障信息，以确保相关人员能在第一时间及时监控和整合机电的问题和故障。如果系统没有指示灯显示系统故障，管理人员需要找到机电设备故障的位置并分析其原因，而有必要对其系统设备进行实时的观察与检测。

5 机电一体化设备故障诊断技术未来的发展

5.1 网络化

未来，互联网技术的应用是机电一体化设备故障诊断技术创新的一个重点方向。随着在相应的故障诊断过程中对网络技术的引用，远程辅助功也将能得到更好的体现和完善。机电一体化设备故障诊断的方便性。由于机电一体化设备在运作中有一些高风险性环节的存在，如这种高风险环节的相关故障诊断分析搅入现场，那么安全事故就很易发生。虽然有一些远程故障诊断技术，但如果有了互联网技术，必然会显示出更大的便利性，对故障诊断和维修人员产生更大的影响。

5.2 智能化

当今，人工智能技术的在飞速蓬勃的发展，人工智能系统也在故障诊断中被应用并且展示出特别高的价值，尤其是面对逐渐复杂的机电设备故障诊断的高要求情况下。AI技术可以更增加其便利性和运作效率，也相对降低了工作人员检修故障的难易程度。

5.3 传感器

针对于机电设备故障诊断技术的创新发展，由于对故障诊断中获得的各种信息参数要求较高，必须重视对各种传感器的有效创新和改进，以保证传感器能够更加准确可靠信息数据。例如，需要对温度、振动、湿度、距离等传感器进行深入研究，以了解当前存在的问题和缺陷，并有针对性地进行改进，为故障诊断的准确性打下基础。机电一体化设备在未来的应用将会越来越广泛。随着未来互联网的不断深入与渗透，机电一体化将会更完善更健全，尤其是远程的辅助功能以及传感器。

6 结语

综上，机电一体化设备具有较为复杂的程序，其故障是不可预测的，必须高效的运用设备故障诊断技术去增加预防和解决问题，基于此，在对机电一体化设备故障进行相关检修时，相关人员并必须要很好运用基础理论相关知识，加以融会贯通，就能有效的提高检修的效率和实际的效果，并且可以推动机电一体化的生产，同时也为机电一体化的后期的发展奠定下了坚实基础。从而大程度提高机电设备的工作效率，为生产企业发展创造更多更大的经济利益，所以机电设备故障诊断技术的研究是具有非常可观的发展前景。