【摘要】：伴隨著物聯(lián)網(wǎng)帶來的沖擊和工業(yè)4.0的浪潮,世界先進(jìn)制造技術(shù)不斷興起,西門子公司的工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)開創(chuàng)了機(jī)械裝備向智能化的轉(zhuǎn)型升級。數(shù)字控制機(jī)床等CNC(Computer Numerical Control,計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)設(shè)備是作為總線上的現(xiàn)場工作設(shè)備。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),需要進(jìn)行故障確定和設(shè)備維修。因此,需要開發(fā)設(shè)備故障診斷系統(tǒng),使用軟件技術(shù)和機(jī)械控制技術(shù)相融合,通過互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)對故障設(shè)備進(jìn)行智能診斷,提供基于歷史案例的診斷和維修方案。論文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了 CNC設(shè)備故障云診斷系統(tǒng),完成了系統(tǒng)需求分析、架構(gòu)設(shè)計(jì)、主要功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)測試等方面工作。該系統(tǒng)可劃分為三個(gè)部分,移動(dòng)端、后臺服務(wù)器和樹莓派軟件,其中移動(dòng)端是使用Cordova框架開發(fā)的混合移動(dòng)應(yīng)用程序,負(fù)責(zé)與用戶交互,上傳故障相關(guān)信息;后臺服務(wù)器基于Java EE平臺,采用Jersey框架實(shí)現(xiàn)的RESTful Web Server,負(fù)責(zé)提供API服務(wù),管理CNC設(shè)備和診斷案例數(shù)據(jù),并對發(fā)生故障的CNC設(shè)備進(jìn)行檢測,提供故障維修方案的多媒體步驟;樹莓派軟件是在基于嵌入式Linux的單片機(jī)電腦上運(yùn)行的Dongle軟件,負(fù)責(zé)與CNC設(shè)備的通訊。系統(tǒng)采用了基于案例推理的診斷算法,分析故障原因并提供維修方案。論文對系統(tǒng)整體和各模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行闡述。本人負(fù)責(zé)后臺服務(wù)器子系統(tǒng)中的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),獨(dú)立完成了用戶服務(wù)模塊、現(xiàn)象管理模塊、故障原因模塊和服務(wù)案例模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),參與了機(jī)床管理模塊和智能診斷模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。論文開發(fā)的設(shè)備故障云診斷系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行,其故障解決率在可接受的范圍內(nèi),幫助用戶更好地管理和監(jiān)控現(xiàn)場總線上的機(jī)床工作狀態(tài)。隨著診斷案例庫的擴(kuò)充,故障解決會越來越準(zhǔn)確�；诎咐治鼋鉀Q問題的云設(shè)計(jì)架構(gòu)在工業(yè)設(shè)備診斷領(lǐng)域及其他類似領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP311.52
【圖文】：

在遠(yuǎn)程通信、工業(yè)控制領(lǐng)域擁有較好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。逡逑樹莓派（Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ邋Ｐｉ）是一款基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ的單片機(jī)電腦，預(yù)裝了邋Ｒａｓｐｂｉａｎ逡逑系統(tǒng)，體積僅信用卡大�。郏常眩�，如圖２－１，搭載ＡＲＭ架構(gòu)處理器，擁有和智能手機(jī)逡逑相仿的運(yùn)算性能，在工業(yè)控制領(lǐng)域相當(dāng)受歡迎。在接口方面，樹莓派提供了可供逡逑鍵盤鼠標(biāo)使用的ＵＳＢ接口，此外還配有高速以太網(wǎng)卡、ＳＤ卡擴(kuò)展槽、ＧＰＩＯ端口逡逑和ＨＤＭＩ聞清輸出接口。逡逑圖２－２樹莓派３代Ｂ型逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ邋Ｐｉ邋３邋Ｂ逡逑在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，樹莓派可以充當(dāng)小型的控制服務(wù)器，運(yùn)行腳本代碼來控制逡逑ＧＰＩＯ輸出，最終控制物理電路。同時(shí)樹莓派擴(kuò)展性強(qiáng)，能方便地?cái)U(kuò)展Ｗｉ－Ｆｉ、藍(lán)逡逑牙模塊等。逡逑２．７邋Ｃａｓｅ－Ｂａｓｅｄ邋Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ逡逑基于案例的推理是人工智能在發(fā)展到一定程度后誕生的，和基于規(guī)則的推理、逡逑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯等這些人工智能技術(shù)相比，ＣＢＲ更多地被強(qiáng)調(diào)是逡逑—種方法論而不是一種技術(shù)［３］。逡逑２．７．１邋ＣＢＲ邋簡介逡逑ＣＢＲ最＃出現(xiàn)于耶魯大學(xué)Ｒｏｇｅｒ邋Ｓｃｈａｎｋ講授的論文中［２］，認(rèn)為ＣＢＲ起源的靈逡逑９逡逑

這個(gè)抽象的過程可以看作是一個(gè)４Ｒｅｓ邋（Ｒｅｔｒｉｅｖｅ，邋Ｒｅｕｓｅ，Ｒｅｖｉｓｅ，Ｒｅｔａｉｎ）逡逑的循環(huán)：相似案例檢索、案例重用、案例修改、案例學(xué)習(xí)［９］。ＣＢＲ的循環(huán)過程可逡逑以用圖２－３來表示。逡逑Ｐｒｏｂｌｅｍ逡逑Ｔ逡逑邐？逡逑邐邐ＲＥＴＲＩＥＶＥ逡逑Ｒ逡逑＇！邐Ｅ逡逑Ｈ邐Ｕ逡逑Ｃａｓｅ邋Ｂａｓｅ邐Ｅ逡逑ＲＥＶＩＳＥ逡逑４邐逡逑Ｖ邐ｉ逡逑Ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ邐Ｐｒｏｐｏｓｅｄ逡逑Ｓｏｌｕｔｉｏｎ邐Ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑圖２－３邋ＣＢＲ循環(huán)過程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｔｈｅ邋ＣＢＲ－ｃｙｃｌｅ逡逑那么由此可以看出，ＣＢＲ的準(zhǔn)確度依賴于以下四個(gè)因素：逡逑（１）案例庫的內(nèi)容：案例庫中案例越多，覆蓋面越廣，推理得出的解決方案逡逑準(zhǔn)確里也就越高。逡逑１０逡逑

３系統(tǒng)需求分析逡逑需求分析是貫穿軟件開發(fā)生命周期的重要工作，它完成的好壞直接影響后續(xù)逡逑軟件開發(fā)的成本和質(zhì)量。本章將由對系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的梳理開始，從系統(tǒng)的功能性逡逑需求和非功能性需求兩個(gè)方面對ＣＮＣ設(shè)備故障云診斷系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，明確系逡逑統(tǒng)的目標(biāo)和功能。逡逑３．１系統(tǒng)整體業(yè)務(wù)流程分析逡逑ＣＮＣ設(shè)備故障云診斷系統(tǒng)的診斷對象是，工業(yè)現(xiàn)場總線上的現(xiàn)場設(shè)備，即機(jī)逡逑床、銑床等。ＣＮＣ相當(dāng)于機(jī)床設(shè)備的控制終端，用戶可以通過ＣＮＣ操作機(jī)床并獲逡逑取機(jī)床故障時(shí)的數(shù)據(jù)，如報(bào)警號、日志等。在云診斷系統(tǒng)中，用戶可以通過移動(dòng)逡逑端應(yīng)用對故障機(jī)床進(jìn)行診斷，整體的業(yè)務(wù)流程如圖３－１所示。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2794719