工业4.0时代下数据机床故障诊断的思考.doc

工业4.0时代下数控机床故障诊断的思考 摘要：“工业4.0” 是以信息物理系统(Cyber Physical System，CPS)为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命，它推动装备制造业转型升级进入关键阶段。本文首先对工业4.0和数控机床故障诊断智能化发展需求进行了基本概述，分析了数控机床故障诊断特点，论述了基于工业4.0的数控机床远程故障诊断的技术基础，提出了基于工业4.0的数控远程故障诊断的基本框架。 关键词：工业4.0；数控机床；远程故障诊断 1.引言 1.1工业4.0概述 2010年德国联邦政府制定的《高技术战略2020》中提出了工业4.0战略，2013年6月在德国汉诺威国际工业博览会上德国联邦教研部与联邦经济技术部首次提出了工业4.0的概念。2014年工业4.0再次成为德国汉诺威国际工业博览会的中心话题。在我国，装备制造业是制造业的脊梁，是国民经济的支柱产业，全球需求结构的变化对我国装备制造业的发展造成了较大的冲击，推动装备制造业转型升级进入关键阶段。2014年10月10日，中华人民共和国国务院总理李克强在访问德国期间和德国总理默克尔，联合发表了《中德合作行动纲领》，重点突出了双方在制造业就工业4.0计划的携手合作。推进制造过程智能化 中集集团总裁战略顾问、机械行业资深分析师郑贤玲在作《数字液压：将工程机械直接带入4.0时代》的报告中指出当工程机械步入工业 4.0 时代之后，智能化的工程机械将会得到应用和普及。智能工程机械是典型的“互联网 +”产品，它运用工业 4.0 的创新技术，是将智能硬件、嵌入式软件，以及大数据、云计算、通信等移动互联技术有机结合的产物。智能作业工程机器人适合在特殊环境下作业，替代人对工程机械的直接操作，可以超视距遥控工程机械或让其自主或半自主作业，从而提升工作的精确度和安全性[4]。 1.2数控机床故障诊断智能化发展需求分析 数控机床[5] (Numerical Control——NC机床)即数字控制机床，是将电子技术、自动化技术、传感器技术、PLC技术、液压与气动技术和加工工艺集中一体、硬件与软件高度集成化的综合性机电一体化系统，是高技术、高智能化产品，是机、电、检测、计算机、信息处理、通讯技术的综合运用。工业4.0理念的提出，对数控机床维修理论、维修技术及手段带来了新的变化和冲击，尤其针对高档数控机床的关键核心技术仍掌握在欧美发达国家手里，国内的数控机床存在应用与维护水平整体较低、不能实现面向整条生产线的现场状态监测和网络化远程诊断、不能满足军工产品生产的必威体育官网网址要求等问题对数控机床故障诊断研究的一项重大课题。2.数控机床故障特点 CNC机床由输入输出设备(I/O接口和设备)、数控装置(CNC装置)、伺服系统、可编程控制器、检测反馈装置、辅助装置和机床本体(机械部分)等部分组成[]，如图所示： 据统计，国内数控机械加工行业每年因设备突发故障造成的零件质量事故损失占总量的30%系统控制板故障 系统控制板主要由主CPU、程序存储器、数据存储器、插补电路、各功能接口电路以及相应的外围逻辑电路组成。系统控制板故障主要有程序数据不能实时保存、输入/输出端口接触不良、线路断路等。 输入/输出接口板故障 输入/输出接口板包括各轴的位置控制电路和机床接口部分等。其故障原因包括插件接触不良、外部短路以及窜入高压将元件相应的电路板烧坏等。 机床电源部分故障 机床电源部分故障的原因主要有电缆破坏造成断路、电网供电质量差、没有独立的配电箱、电器元件布局不合理，没有相互隔离等。[N].中国新闻周刊，2014-10-30. [3]中华人民共和国工业和信息化部.《中国制造2025》解读[Z].2015-5-19. [4] 郑贤玲.数字液压：将工程机械直接带入工业 4.0时代[J]. 工程机械与维修，2015，11:48-48. [5] 龙玺宇.智能化数控机床故障诊断系统研究[D].西南交通大学.2014.6. [6] 任建平，白恩远.现代数控机床故障诊断与维修[M].北京:国防工业出版社，2002:25-42. 6