专利名称：数控机床实时动态监控及故障诊断方法
技术领域：
本发明涉及数控系统、エ业控制技术领域，具体地说是ー种数控机床实时动态监控及故障诊断方法。
背景技术：
随着科技的发展，数控机床领域已采用了先进的制造技术及高新科技，生产出的数据机床种类也越来越多，在结构和性能上都产生了很多的变化。传统的故障诊断系统大多是基于相关的具体元器件，直接采集机床数据，做分析处理。这样的故障诊断系统接ロ单一，只能对某ー特定类型的数控机床做故障诊断，难以跟上现代数控机床多元化的发展。而且，接ロ単一的故障诊断系统如果想在不同类型的数控机床上应用就需要为之定制ー套配套的接ロ。这样不仅开发周期慢，有的还需要重新设计，造成人力、物力的极大浪费。
发明内容
针对现有技术中数控机床实时动态监控及故障诊断系统存在的接ロ単一，只能对某一特定类型的数控机床做故障诊断等不，本发明要解决的技术问题是提供ー种能够实时在线动态配置、监控部件和參数，并在出现故障后做出快速诊断的数控机床实时动态监控及故障诊断方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是本发明数控机床实时动态监控及故障诊断方法包括以下步骤判断用户是否更改数控机床的配置信息；如果用户更改了配置信息，则进行动态配置，生成新的监听列表；采集需要监控的机床数据；对上述机床数据进行滤波处理；对滤波处理后的机床数据进行实时在线动态监控及故障诊断。所述动态配置包括以下过程获取数控机床的配置信息；通过数控机床的配置信息确定该配置信息所属区域；在配置信息所在区域中判断该配置信息是否已存在；如果配置信息不存在，则添加到所属区域的监听列表中，结束此次系统动态配置。如果配置信息已存在，则结束此次系统动态配置。所述实时在线动态监控及故障诊断过程为从新的监听列表中获取用户配置信息数据；通过用户配置信息数据获取监听參数对应的数控机床中监控部件的地址；通过监控部件的地址获取数控机床当前參数状态；通过当前參数状态判断数控机床运行是否产生故障；如果数控机床运行出现故障，则进行故障诊断分析，得到故障解决方案；
结束此次控制过程。如果数控机床运行没有产生故障，则结束此次控制过程。对机床数据进行滤波处理是将在一个系统周期内变化的信号滤掉，将保持的信号做为有效信号。采用分层结构和功能模块化设计，分层结构包括界面表示层、事件处理控制层和数据视图层，其中界面表示层作为人机界面的接ロ，为操作人员提供当前数控机床功能部件及其參数的状态、当前故障信息及其解决方案、故障历史记录及统计信息，界面表示层中的每个界面都对应各自的数据视图，界面之间又由各自的事件处理类来控制；事件处理控制层是界面表示层与数据视图层的连接层，将从界面表示层接收来的请求，经过识别、分类、处理，分发到数据视图层的相应数据视图进行逻辑处理，实现代码重用；数据视图层分为数据模型和数据视图两部分，其中数据视图是与表示层相对应的数据结构，数据模型是用户配置信息文件、故障历史记录文件的数据映射，在数据视图层里多个数据视图共享同一个数据模型，且数据视图能够与数据模型实现同步更新。与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果及优点1.通用性好。在本发明系统中对实时监控部分实现了完全的在线动态可配置功能。可与多数数控系统整合，进而实现对多种类型数控机床的应用。2.开发周期短，可扩展性好。本发明系统采用软件结构分层和功能模块化的设计思想实现，减少了代码的耦合度，有利于软件后期的维护与功能改善。3.开发成本低。本发明系统完全由软件编程来实现，减少了硬件上的资源消耗，降低了开发成本。
图1为实施本发明方法的数控系统总体架构图；图2为本发明方法流程图；图3本发明方法中采用的动态配置流程图；图4数据采集、组件监控及故障分析诊断流程图。
具体实施例方式本发明系统采用的软件结构分层和功能模块化的设计思想如图1所示，把系统结构分为界面表示层、事件处理控制层和数据视图层。界面表示层作为人机界面的接ロ，为操作人员提供当前数控机床功能部件及其參数的状态、当前故障信息及其解决方案、故障历史记录及统计信息等。界面表示层中的每个界面都对应各自的数据视图，而他们之间又由各自的事件处理类来控制；事件处理控制层是界面表示层与数据视图层的连接层在系统中启到了关键作用，它将从界面表示层接收来的请求，经过识别、分类、处理，分发到数据视图层的相应数据视图进行逻辑处理，最大限度地实现了代码重用；数据视图层分为数据模型和数据视图两部分，其中数据视图是与表示层相对应的数据结构，数据模型是用户配置信息文件、故障历史记录文件等的数据映射。在数据视图层里多个数据视图能够共享同一个数据模型，且数据视图能够与数据模型实现同步更新。如图2所示本发明数控机床实时动态监控及故障诊断方法包括以下步骤
判断用户是否更改数控机床的配置信息；如果用户更改了配置信息，则进行动态配置，生成新的监听列表；采集需要监控的机床数据；对上述机床数据进行滤波处理；对滤波处理后的机床数据进行实时在线动态监控及故障诊断。本实施例中，以采集可编程逻辑控制器(PLC)的数据为例，全部由软件编程来实现本发明方法，既能够提供接ロ与数控系统中的可编程逻辑控制器(PLC)相连，作为数控系统的子模块，嵌入到整个数控系统中，做到无缝集成；又能够作为独立系统单独使用。采用软件结构分层和功能模块化的设计思想，把系统结构分为界面表示层、事件处理控制层和数据视图层；按照功能自顶向下细化分为四个子模块系统动态配置模块、数据采集模块、实时监控模块和故障诊断模块。下面结合附图对本发明作进ー步详细说明。所述动态配置是指用户针对数控机床功能部件及參数的配置。具有相同功能部件的不同类型的数控机床在PLC编程时可能使用不同的PLC地址，包括内存、数据块、输入/ 输出等。而且不同类型数控机床的PLC模块数量以及所使用的数据块数量等也不相同。本发明在系统动态配置过程中实现PLC地址和传感器、执行器、中间变量之间对应关系的任意配置。如图3所示，动态配置包括以下过程获取数控机床的配置信息；通过数控机床的配置信息确定该配置信息所属区域；在配置信息所在区域中判断该配置信息是否已存在；如果配置信息不存在，则添加到所属区域的监听列表中，结束此次系统动态配置；如果配置信息已存在，则结束此次系统动态配置；如果数控机床运行没有产生故障，则结束此次控制过程。对机床数据进行滤波处理是将在一个系统周期内变化的信号滤掉，将保持的信号做为有效信号。数据采集模块主要负责从PLC接ロ中读取数据和逻辑地址相关信息，实现与数控系统中PLC的通信。实时监控模块主要负责监控数控机床的功能部件和监控数控机床功能部件中的各个參数。故障诊断模块主要负责监控数控机床加工过程中出现的变化的信号， 对出现的故障信号，及时给出解决方案。如图4所示，实时在线动态监控及故障诊断过程为从新的监听列表中获取用户配置信息数据；通过用户配置信息数据获取监听參数对应的数控机床中监控部件的地址；通过监控部件的地址获取数控机床当前參数状态；通过当前參数状态判断数控机床运行是否产生故障；如果数控机床运行出现故障，则进行故障诊断分析，得到故障解决方案；结束此次控制过程。数据在通过PLC采集到后要对数据进行滤波处理。诊断系统与数控系统中的PLC 相连接，从接ロ中读取数据和逻辑地址相关信息。每周期系统对内部保存的PLC数据做ー
5次读写刷新，以保证数据的实时性，根据用户的配置将所需数据做滤波处理，所谓滤波处理是将在一个系统周期内变化的信号滤掉，不做为有效信号处理。数据采集时的滤波处理目的是消除在从PLC读取数据到系统内部结构过程的抖动处理，本发明方法的滤波处理采用一种逻辑表达式的方式。下面是该逻辑表达式的代码Val = (OldlnputVal&InputVal)|(01dVal&(OldInput“InputVal))；其中，OlcHnputVal表示该地址在PLC中的上ー个状态值JnputVal表示该地址在 PLC中的当前状态值；OldVal表示上一次的本系统中状态值；Val表示本系统在本次周期内实际得到的状态值。该逻辑表达式的真值表如表1所示。表1逻辑表达式真值表
权利要求
1.一种数控机床实时动态监控及故障诊断方法，其特征在于包括以下步骤 判断用户是否更改数控机床的配置信息；如果用户更改了配置信息，则进行动态配置，生成新的监听列表； 采集需要监控的机床数据； 对上述机床数据进行滤波处理；对滤波处理后的机床数据进行实时在线动态监控及故障诊断。
2.按权利要求1所述数控机床实时动态监控及故障诊断方法，其特征在于所述动态配置包括以下过程获取数控机床的配置信息；通过数控机床的配置信息确定该配置信息所属区域； 在配置信息所在区域中判断该配置信息是否已存在；如果配置信息不存在，则添加到所属区域的监听列表中，结束此次系统动态配置。
3.按权利要求2所述数控机床实时动态监控及故障诊断方法，其特征在于如果配置信息已存在，则结束此次系统动态配置。
4.按权利要求1所述数控机床实时动态监控及故障诊断方法，其特征在于所述实时在线动态监控及故障诊断过程为从新的监听列表中获取用户配置信息数据；通过用户配置信息数据获取监听參数对应的数控机床中监控部件的地址； 通过监控部件的地址获取数控机床当前參数状态； 通过当前參数状态判断数控机床运行是否产生故障； 如果数控机床运行出现故障，则进行故障诊断分析，得到故障解决方案； 结束此次控制过程。
5.按权利要求1所述数控机床实时动态监控及故障诊断方法，其特征在于如果数控机床运行没有产生故障，则结束此次控制过程。
6.按权利要求1所述数控机床实时动态监控及故障诊断方法，其特征在于对机床数据进行滤波处理是将在一个系统周期内变化的信号滤掉，将保持的信号做为有效信号。
7.按权利要求1所述数控机床实时动态监控及故障诊断方法，其特征在于采用分层结构和功能模块化设计，分层结构包括界面表示层、事件处理控制层和数据视图层，其中界面表示层作为人机界面的接ロ，为操作人员提供当前数控机床功能部件及其參数的状态、 当前故障信息及其解决方案、故障历史记录及统计信息，界面表示层中的每个界面都对应各自的数据视图，界面之间又由各自的事件处理类来控制；事件处理控制层是界面表示层与数据视图层的连接层，将从界面表示层接收来的请求，经过识别、分类、处理，分发到数据视图层的相应数据视图进行逻辑处理，实现代码重用；数据视图层分为数据模型和数据视图两部分，其中数据视图是与表示层相对应的数据结构，数据模型是用户配置信息文件、故障历史记录文件的数据映射，在数据视图层里多个数据视图共享同一个数据模型，且数据视图能够与数据模型实现同步更新。
全文摘要
本发明涉及一种数控机床实时动态监控及故障诊断方法，包括以下步骤判断用户是否更改数控机床的配置信息；如果用户更改了配置信息，则进行动态配置，生成新的监听列表；采集需要监控的机床数据；对上述机床数据进行滤波处理；对滤波处理后的机床数据进行实时在线动态监控及故障诊断。在本发明系统中对实时监控部分实现了完全的在线动态可配置功能，可与多数数控系统整合，进而实现对多种类型数控机床的应用，开发周期短，可扩展性好。
文档编号G05B19/406GK102566501SQ20101058214
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者刘峰, 李博, 武南, 王品, 盖荣丽, 祝博 申请人:中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司, 沈阳高精数控技术有限公司