【摘要】：隨著Internet/Intranet技術(shù)的迅速發(fā)展,現(xiàn)代制造模式正朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化方向發(fā)展,涌現(xiàn)出智能制造、網(wǎng)絡(luò)化分散制造等先進(jìn)制造理念。以數(shù)控機床、PLC控制的制造裝備、機器人等為代表的現(xiàn)場設(shè)備作為各種現(xiàn)代化制造系統(tǒng)的最基礎(chǔ)裝備,其正常運行是現(xiàn)代制造企業(yè)能夠健康運轉(zhuǎn)的根本保證�，F(xiàn)場設(shè)備技術(shù)迅猛發(fā)展,結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,使得針對這些設(shè)備及其工藝過程的故障診斷工作越來越重要。 本文分析了現(xiàn)代化裝備制造系統(tǒng)在新形式下面臨的挑戰(zhàn),在現(xiàn)有支撐技術(shù)條件下及其可見的發(fā)展趨勢下,針對以CNC裝置和PLC為控制器的制造裝備的遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷進(jìn)行深入研究。 研究工作從構(gòu)建由現(xiàn)場控制器到遠(yuǎn)程分布式系統(tǒng)的故障診斷功能的體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵使能技術(shù)出發(fā),以系統(tǒng)的通用性為重要原則,提出遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷系統(tǒng)(EMID)的結(jié)構(gòu)功能模型；提出實時數(shù)據(jù)平臺RDSP功能模型,通過其向上層提供集成數(shù)據(jù)服務(wù),并對實時數(shù)據(jù)的采集、管理、服務(wù)功能進(jìn)行深入研究；提出“結(jié)構(gòu)-故障樹”方式的裝備診斷知識組織模型,在其基礎(chǔ)上,采用基于智能引導(dǎo)的融合診斷方法實現(xiàn)高效的診斷維護(hù)工作。本論文的主要研究工作具體如下： (1)分析現(xiàn)代制造環(huán)境下的裝備故障診斷工作的功能需求,提出面向生產(chǎn)現(xiàn)場的遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架和功能模型,對其作出了系統(tǒng)化、全局性闡述,分析了實時數(shù)據(jù)服務(wù)和融合診斷方法等關(guān)鍵技術(shù),為系統(tǒng)的具體實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。 (2)分析了生產(chǎn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)接口特點和信號采集內(nèi)容,分析了在診斷系統(tǒng)中實時數(shù)據(jù)服務(wù)功能的需求,提出基于扁平結(jié)構(gòu)的實時數(shù)據(jù)平臺RDSP,針對基于廣域網(wǎng)分布式實時數(shù)據(jù)訪問問題,采用散列映射訪問機制和Socket線程池等技術(shù),解決數(shù)據(jù)服務(wù)的實時性、并發(fā)性問題,通過實際檢測達(dá)到預(yù)計效果。RDSP的研究包括平臺的結(jié)構(gòu)、內(nèi)存實時數(shù)據(jù)維護(hù)、現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)維護(hù)等具體功能的設(shè)計思想和實現(xiàn)方法。 (3)充分分析制造裝備固有特點和其故障特點,同時分析了應(yīng)用于實際的各種故障診斷技術(shù)方法的特點。針對現(xiàn)有的各診斷理論功能單一的局限,提出基于“結(jié)構(gòu)-故障樹”知識組織方法和基于智能引導(dǎo)的層次融合診斷推理方法,解決了診斷知識和診斷方法在融合診斷工作中組織問題。 在收集和分析大量數(shù)控機床等故障實例基礎(chǔ)上,提出基于診斷過程性知識引導(dǎo)的診斷方法,基于設(shè)備-故障特征知識引導(dǎo)的診斷方法。同時,在經(jīng)驗知識不夠充分時,提出基于RDSP實時/歷史數(shù)據(jù)的ANFIS知識發(fā)現(xiàn)方法,實現(xiàn)面向數(shù)據(jù)的故障診斷功能。 EMID層次診斷功能從縱向配置角度,提出基于現(xiàn)場控制器故障診斷的實施原則；在討論和分析網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同工作環(huán)境下,診斷系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上,給出分布式故障診斷工作的流程及模糊層次評價方法。 (4)在上述原理研究的基礎(chǔ)上,在教育部博士基金項目“基于網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控加工智能化研究”(145015)和教育部重點科研項目“基于CSCW遠(yuǎn)程控制的機械裝備協(xié)調(diào)設(shè)計技術(shù)研究”(105057)的資助下,結(jié)合企業(yè)的CIMS及管控一體化開發(fā)等大量橫向課題,綜合運用CNC、PL、OPC、.NET、XML Web Service、AJAX、數(shù)據(jù)庫等技術(shù),以建立開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷平臺為基礎(chǔ),開發(fā)了面向網(wǎng)絡(luò)化的EMID遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷原型系統(tǒng),實現(xiàn)對上述復(fù)雜設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的遠(yuǎn)程化、智能化,驗證了論文提出的遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷系統(tǒng)的思想和方法的可行性、實用性。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH165.3
【圖文】：

實時監(jiān)測、突變過程的信號捕捉、預(yù)測、決策乃至報警會比以往的故障診斷提高成倍的精確度和可信度，診斷系統(tǒng)的信息融合過程如圖1.4所示，融合需要對這些性質(zhì)不同、變換多樣的信息進(jìn)行復(fù)合推理，提供決策能力。文獻(xiàn)[19]在綜合國內(nèi)外狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)發(fā)展近況的基礎(chǔ)上指出，從監(jiān)測和診斷的手段而言，越來越多的研究和工業(yè)應(yīng)用表明多傳感器集成與信息融合。傳感器信息融合把多個傳感器在空間或時間上的冗余或互補信息依據(jù)某種準(zhǔn)則來進(jìn)行關(guān)聯(lián)組合及提取，消除單個傳感器信息的局限性，以獲得對被測對象運行狀態(tài)的一致性解釋或描述，增強故障預(yù)知能力，提高診斷準(zhǔn)確性，增加診斷結(jié)果的置信度，119]。-9-

1.4.4內(nèi)容安排論文共分6章，論文結(jié)構(gòu)章節(jié)安排如圖1.5，具體如下：__第1琴，緒論？ ‘. '廣第2章EMID監(jiān)控診斷系—體系結(jié)構(gòu)及1=鍵^^術(shù) - ^■A^i 1.. 廣 7^- -士: n第3:章 11第4章ni 第5章|i實時數(shù)據(jù)服務(wù)平臺；^_EMID融合“EM1D層次‘’：‘,RDSP研究 卜診斷方法研究 診斷功能研究'，，r_ _ :L 丨 __j|第6章系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用實踐圖1.5論文的工作安排Fig. 1.5 The arrangement of the thesis第一章緒論，闡述并分析了課題的研究背景、來源、研究意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究內(nèi)容。第二章分析系統(tǒng)需求及在企業(yè)信息化中所處地位，提出面向網(wǎng)絡(luò)化制造的制造裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷系統(tǒng)(Equipment Monitor and Intelligent Diagnosis System, EMID)體系結(jié)構(gòu)，闡述了系統(tǒng)的各個組成部分的結(jié)構(gòu)和作用及其關(guān)鍵技術(shù)。第三章闡述作為EMID基礎(chǔ)和支撐的實時數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(Real-time Data ServicePlatform. RDSP)結(jié)構(gòu)功能，包括平臺的結(jié)構(gòu)、內(nèi)存實時數(shù)據(jù)管理機制、事務(wù)管理機制、現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)服務(wù)功能實現(xiàn)。第四章論述EMID融合診斷策略的模型

1._?一一 ?一■一.一._.一圖1.6 EMID研究內(nèi)容及相互關(guān)系示意Fig. 1.6 The research and relationship in EMID制造裝備的遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷研究是多學(xué)科交叉產(chǎn)物，涉及到從機械設(shè)計與制造、算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、控制及自動化理論、信號處理、人工智能、可靠性理論、應(yīng)用數(shù)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2774003