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關鍵詞:數(shù)控機床;故障診斷;維修
隨著科技的發(fā)展,很多高科技設備在生產(chǎn)和生活中應用,并且應用范圍越來越廣泛,這給生產(chǎn)和生活帶來了很多便利。尤其是在數(shù)控技術高速發(fā)展的今天,有很多數(shù)控設備出現(xiàn),數(shù)控機床就是其中的一種,并且被廣泛的應用在生產(chǎn)之中。而任何設備在使用的過程中都會出現(xiàn)故障,一旦有故障出現(xiàn)就會給生產(chǎn)帶來影響。因此對數(shù)控機床設備使用過程中的故障進行診斷與維修就是一項十分重要的工作,本文筆者就對這方面的內(nèi)容進行簡單研究。
1.數(shù)控機床設備故障類型
數(shù)控機床設備一旦出現(xiàn)故障,就無法正常、順利的將原來的預定工作完成,導致停運或者是不能按照預定的來達到工作效果。根據(jù)數(shù)控機床設備出現(xiàn)故障的危害程度,將其分為兩種,一種是致命性故障,一種是非致命性故障。致命性故障是指不但無法順利完成預定的工作目標,還會帶來人或者物的重大損失,最終導致工作任務失敗。而非致命性故障,并不會帶來人員以及物的損失,不過會給機床設備帶來危害,而非致命性故障如果不能得到及時維修處理,就會發(fā)展成為致命性故障。
根據(jù)數(shù)控機床設備的出現(xiàn)故障是自身的原因,還是與其他有關系的設備的原因?qū)е碌?,分為獨立故障和從屬故障。根?jù)數(shù)控機床設備發(fā)生故障的次數(shù)和頻率可以分成早期、偶然和耗損故障幾種。數(shù)控機床的故障分類還有很多種,本文先介紹到這里。
2.數(shù)控機床設備故障的診斷方法
當數(shù)控機床出現(xiàn)故障的時候,想要進行好的維修,首先要找到故障的根源,也就是對機床設備進行故障診斷,在診斷的過程之中,方法很重要,下面是數(shù)控機床設備故障診斷的方法介紹。
2.1交換法
對于在應用過程中出現(xiàn)故障的數(shù)控機床,其故障很難進行確認,而且在診斷故障的過程中還要保證不會給設備帶來更嚴重的損害,這時候可以用備用的控制板代替認為有故障的控制板。通過備用控制板的應用,保證設備的正常運行,保證工作進步。同時在對同類型的基礎控制板交換的過程中,還可以對控制板系統(tǒng)檢測的效率進一步提高。
2.2自我診斷功能分析法
很多進口的數(shù)控機床設備都有自我診斷功能,并且這樣的功能指標已經(jīng)是一種對數(shù)控機床性能進行確定的重要標準。對于這樣的數(shù)控機床,在出現(xiàn)故障的時候會比較容易進行診斷。因為這樣的機床設備一旦出現(xiàn)故障,數(shù)控機床設備的一些故障指示等或者是顯示器等就會提示故障所在位置,或者是出現(xiàn)故障的原因。通過這種方式就可以及時的發(fā)現(xiàn)機床的問題所在,并且快速將問題解決。不過這種自我診斷功能只是在一些高端的數(shù)控機床中才有,普通的數(shù)控機床并沒有此功能。
2.3PLC程序分析法
導致數(shù)控機床出現(xiàn)故障的原因是由于機械設備上的一些邏輯功能在運行的過程中無法保證預定的功能,出現(xiàn)不正常運行,因此在進行故障診斷的過程之中,可以通過利用機械的固有原理圖等來進行故障診斷,如應用電氣原理圖、PLC程序以及液壓的原理圖等資料來進行故障診斷,通過這種方式來快速的找到故障原因,并且對出現(xiàn)故障的零件進行維修和更換,使數(shù)控機床能夠在最短的時間內(nèi)恢復到正常的工作狀態(tài),盡量不給生產(chǎn)帶來影響。
比如在實際操作中某型機床遇到x軸回油槽向外溢油,而且在維修的過程中對回油線路檢查以后沒有發(fā)現(xiàn)有堵塞的現(xiàn)象,而在對電氣原理圖查看的時候發(fā)現(xiàn)供油的僅僅有兩項,通過編程對數(shù)控機床設備進行現(xiàn)場監(jiān)控,PLC程序運行也沒有出現(xiàn)異常,繼電器是按照PLC程序規(guī)定運行,而在對液壓電磁閥檢測的時候發(fā)現(xiàn)其在PIE中電池閥的有無都是處于工作狀態(tài),在對繼電器測量以后發(fā)現(xiàn)是繼電器的問題,在更換繼電器以后,問題解決。
2.4基于廣域網(wǎng)的診斷法
隨著技術的不斷提高,在有些數(shù)控機床設備上還有廣域監(jiān)測點的安裝,利用局域網(wǎng)檢測對機床設備的運行狀態(tài)信息進行全面、真實的采集。這樣可以通過仿真實驗對數(shù)控機床設備中普遍出現(xiàn)的一些問題進行分析,還可以為企業(yè)對數(shù)控機床的故障診斷提供更多幫助。
3.數(shù)控機床設備的故障維修
數(shù)控機床設備出現(xiàn)故障以后要對其進行快速維修,這樣才能夠快速恢復機床工作能力,防止給企業(yè)帶來過多損失。想要進行維修,對故障進行查找是最關鍵的一點,在找到故障點以后,對故障進行維修排出,在找到故障點以后,要根據(jù)不同的故障進行相應的維修。
如果發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床出現(xiàn)的是電氣故障,就要先對其故障進行確定,在明確了是電氣故障以后,進行進一步維修。如果是電器線路短路,要進行故障排除,防止由于故障帶來的設備零件損壞。系統(tǒng)是在能夠供電的情況下啟動NC,在這個過程中要細心觀察,如果發(fā)現(xiàn)有異常要停止機械工作。對于有故障診斷的設備而言,就可以根據(jù)報警來對故障進行查找以及維修了。在NC啟動以后沒有故障的警告,而設備在運行的過程中卻存在很多問題,就要檢查NC的參與以及數(shù)控機床設備的數(shù)據(jù)表,要是都沒有問題就要通過編程來對程序進行分析,看是否是輸入和輸出方面的故障。如果NC與PC都沒有故障,也排除是故障,就要對設備的定值和反饋值進行查找,如果定值與指令值不成比例,就是給定值出現(xiàn)故障。
要是給定值出現(xiàn)故障,通常是由于接頭、插頭、繼電器或者是接線等方面的問題。而要是反饋值出現(xiàn)問題,通常是由于接觸不良、檢測元件失效或者是傳感器的問題。如果兩個值都出現(xiàn)問題,原因就是電子元件受到損壞,這個問題解決的時候會相對容易。
4.總結(jié)
數(shù)控機床設備的應用給人們提供了很多的方便,不過由于其屬于高科技產(chǎn)品,所以在應用的過程中,必須要按照規(guī)定進行操作,一旦操作不當就會出現(xiàn)設備故障,影響設備正常運行。本文筆者對數(shù)控機床設備的故障診斷與維修進行了研究,針對其可能出現(xiàn)的問題的維修方法進行總結(jié),希望能夠為數(shù)控機床設備的故障診斷與維修提供更多幫助。
參考文獻:
【關鍵詞】 實訓機床設備;三相異步電動機;缺相起動;缺相運行;缺相保護
隨著職業(yè)教育的快速發(fā)展,我院實訓設備不斷增加,機床達400余臺;學生實訓時的機床故障不斷增多,特別是電器故障占大多數(shù),其中電源開關的一極接觸不良或斷開、熔斷器一相熔斷、接線頭接觸不良或脫落、定子繞組一相斷線等,都會造成三相異步電動機一相斷電,稱為缺相。本文結(jié)合作者的實際工作經(jīng)驗,對常用實訓機床電動機的缺項故障進行了探討。
一、缺相時的物理現(xiàn)象分析
三相異步電動機三相繞組通以三相對稱的交流電時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當三相異步電動機在缺相時兩相繞組串聯(lián)通以兩相交流電時,相當于單相繞組通單相交流電流,產(chǎn)生的磁場是一脈振磁動勢,即該磁場軸線位置是固定的,而空間各點的磁勢大小隨時間變化而變化。脈振磁動勢可以分解為兩個等幅值、等轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向相反旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁動勢F和F。這可以用圖解法加以說明(如圖1所示)脈振磁勢的分解可用圖示1的空間向量說明,空間向量F表示單相繞組的脈
振磁勢,其幅值位置在空間固定不變,大小隨時間脈振,在脈振過程中的每一瞬間都可以理解為兩個旋轉(zhuǎn)向量的相量相加,而且這兩個向量大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反,當脈振磁勢的幅伯達最大時.兩個旋轉(zhuǎn)磁勢的向量位置恰好與脈振磁勢的向量重合或同相。這兩個反向的旋轉(zhuǎn)磁勢F+和F-在空氣隙中建立正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)磁場φ和φ。這兩個旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導體,并分別在轉(zhuǎn)子導體中感應電動勢和感應電流。該電流與磁場相互作用產(chǎn)生正向和反向的電磁轉(zhuǎn)矩T+和T--。T+企圖使轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn);T-企圖使轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。這兩個轉(zhuǎn)矩疊加即為推動電動機轉(zhuǎn)動的合成轉(zhuǎn)矩T。
不論是T+還是T-它們的大小與轉(zhuǎn)差率的關系和三相異步電動機的情況一樣的。若電動機沿正轉(zhuǎn)磁場方向的轉(zhuǎn)速為n,則對正轉(zhuǎn)磁場而言,轉(zhuǎn)差率S+=(n1一n}/ n1=S,而對反轉(zhuǎn)磁場而言,轉(zhuǎn)差率S-=(一n1一n}/ 一n1=2一S,即當S+= 0時,相當于S-= 2;當S=0時,相當于S+= 2 。T+和T-與S的關系曲線(如圖2中兩條虛線所示)三相異步電動機缺相狀態(tài)下的T= f(S)曲線為T+= f( S)和T-=f (S)兩條特性曲線疊加而成的。從圖2可知,當轉(zhuǎn)子靜止時,正反向旋轉(zhuǎn)
磁場以等速n 和反向切割轉(zhuǎn)了繞組,在轉(zhuǎn)了繞組中感應出大小相等而相序相反的電動勢和電流,它們分別產(chǎn)生大小相等而方向相反的兩個電磁轉(zhuǎn)矩,使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為零。即n=O, S= 1,T=T++T-=0,說明沒有起動轉(zhuǎn),因此三相異步電動機缺相時不能起動。這是因鐵芯中有磁通,所以發(fā)出“嗡嗡”聲響。
如果人為的使電動機轉(zhuǎn)子向正常方向轉(zhuǎn)動,正向磁場與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率S 處在10的范圍,產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是正的,它拉著轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動,此時是動力轉(zhuǎn)矩;而反向磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率S 處在12的范圍,產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是負的,它阻礙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動,此時是制動轉(zhuǎn)矩,只不過此時制動轉(zhuǎn)矩較小,電動機有可能繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
當有人使電動機轉(zhuǎn)子反方向轉(zhuǎn)動時,則正向磁場與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率S+處在12的范圍,產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩阻礙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動,它成為制動轉(zhuǎn)矩;反向磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率S-在10的范圍,產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩有助于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動,它成為動力轉(zhuǎn)矩,使電動機繼續(xù)反轉(zhuǎn)。由此可見,在這種情況下,電動機向兩個方向轉(zhuǎn)動的可能性從圖2的曲線也可看出,只要電動機向某方向轉(zhuǎn)動,S≠0時,動力轉(zhuǎn)矩總是大于制動轉(zhuǎn)矩,電動機能繼續(xù)轉(zhuǎn)動。至于能否在起動后升至額定轉(zhuǎn)速,這取決與機械負載轉(zhuǎn)矩與合成轉(zhuǎn)矩T的大小之間關系,如果合成轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩,則能。反之,則不能。
三相異步電動機在運行中,由于某種原因引起一相斷電,此時電動機處于缺相運行,電動機轉(zhuǎn)子上作用著兩個電磁轉(zhuǎn)矩,一個正向轉(zhuǎn)矩拉著轉(zhuǎn)子要使其繼續(xù)轉(zhuǎn)動,另外出現(xiàn)一個反向轉(zhuǎn)矩起制動作用,使總的合成轉(zhuǎn)矩減小,但只要電動機的電磁合成轉(zhuǎn)矩還大于機軸上的阻力轉(zhuǎn)矩時,電動機還是可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動的,但是轉(zhuǎn)速變慢。一般說來,假如三相異步電動機在缺相前以額定負載運行,并且電動機在正'常狀況時的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)(最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩)大于2。那么在缺相后電動機將能繼續(xù)運行。
如果三相正常運行的電動機帶額定負載,一相斷電后仍帶同樣的負載運行,轉(zhuǎn)子電流和定子電流都將增大,此情況下約增大根號3倍。由于電流增大,轉(zhuǎn)子損耗和定子損耗都會增加,電動機易過熱,威脅定子繞組的絕緣,嚴重時甚至燒毀電動機。
由于反向旋轉(zhuǎn)磁場的存在,三相異步電動機在缺相運行時定子電流中的無功分量增加,因而功率因數(shù)較低,效率也比三相運行時低。
二、三相異步電動機電源缺相保護
三相異步電動機電源缺相錯相保護電路如圖3所示。該保護電路采用一塊厚膜集成電路TH221A組成三相電動機缺相和錯相保護電路,不需要使用互感器,可直接通過降壓電阻降壓后,直接接上380V電壓。通電后該裝置處于工作狀態(tài),三相異步電動機起動時,三個降壓電阻分別將三相異步電動機的信號通過TH221A厚膜集成電路1,3,5輸入端送給取樣電路,經(jīng)過取樣電路進一步降壓和變換,再送給缺相判斷電路和相序邏輯鑒別電路進行判斷。
當相序正確且無缺相時,功率放大電路不工作,接在TH221A厚膜集成電路14和16腳綠色發(fā)光二極管發(fā)光,表示相序正確且無缺相,電動機運行正常。當相序不正確或有缺相時,相序邏輯鑒別電路或缺相判斷電路將有信號輸出,此時功率放大電路開始工作,它將相序邏輯鑒別電路或缺相判斷電路送來的信號進行放大,并控制外接的直流繼電器KA,使三相異步電動機的供電電源斷電,同時接在TH221A集成電路15腳的紅色發(fā)光二極管發(fā)光,表示相序有錯誤或有缺相情況發(fā)生。排除故障后,電動機方可正'常運行。外接的直流繼電器KA和TH221A集成電路所要的直流電源,是相電壓經(jīng)電容降壓、全波橋式整流、濾波、經(jīng)電阻分壓后,供給直流繼電器和TH221A集成電路的,因此,整個保護裝置線路簡單,外接元器件少,可靠性高。由于TH221A厚膜集成電路將取樣電路、相序邏輯鑒別電路、缺相判斷電路、功率放大電路集于一體,因此性能可靠.而且外部接線比轉(zhuǎn)簡單。
三、結(jié)束語
三相異步電動機在缺相條件下無法自行起動,是因單相脈動磁場不能產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩,即起動轉(zhuǎn)矩為零。運動狀態(tài)下缺相的三相異步電動機,由于轉(zhuǎn)矩不為零和較正'常時減小,因此有時能繼續(xù)運行,但轉(zhuǎn)速變慢,這不僅影響正'常生產(chǎn),而且定、轉(zhuǎn)子的溫升會劇增,威脅絕緣甚至燒毀電動機,因此在使用或維修機床時應密切注意三相電流以防缺相,必要時應裝設電源缺相保護裝置,確保實訓設備正常運行及快速維修。
參考文獻
[1]歐陽三泰.三相異步電動機電源缺相錯相保護電路電氣應用
【關鍵詞】網(wǎng)絡;數(shù)控機床設備;遠程故障診斷技術
在數(shù)控機床設備故障診斷中,采用傳統(tǒng)診斷技術常常需要到現(xiàn)場進行停工檢查,不僅會影響設備生產(chǎn)效率,同時故障信息的資源化轉(zhuǎn)換效率也相對較低,整體診斷與故障排除工作效率較低,而隨著網(wǎng)絡技術在數(shù)控機床設備故障診斷中的應用,遠程故障診斷系統(tǒng)得以建立,很大程度上提高了設備故障診斷的質(zhì)量與效率,并為智能化診斷技術的發(fā)展提供更多的可能。
1、基于網(wǎng)絡的數(shù)控機床設備遠程故障診斷技術的應用優(yōu)勢
1.1降低了診斷成本
基于網(wǎng)絡技術建立起來的數(shù)控機床設備遠程故障診斷系統(tǒng)在實際應用中能夠有效的減少日常維護及故障分析診斷等工作的開展成本,只需在系統(tǒng)建設之初進行一次性的整體投入,后續(xù)維護成本也相對較低,但在故障數(shù)據(jù)采集、共享、分析服務等方面所能夠發(fā)揮的作用卻是無可限量的,尤其在跨區(qū)域遠程診斷中,更是極大的減少了聘請專家遠赴現(xiàn)場診斷所需要消耗的時間及資金成本,從長遠角度來看其對于成本的節(jié)約是相當可觀的。
1.2實現(xiàn)了效益的提升
遠程診斷技術的應用無論是對于數(shù)控機床設備的生產(chǎn)企業(yè)、銷售企業(yè)還是設備實際使用方而言,都能夠發(fā)揮出提升效益的積極作用,對生產(chǎn)企業(yè)而言,遠程診斷服務的提供能夠大大減少設備故障檢修維護的成本,并有利于提高設備維修與故障排除的效率,同時對故障信息的及時反饋與整合分析也有助于幫助生產(chǎn)企業(yè)對設備進行優(yōu)化與改進,提高設備性能與質(zhì)量,從而提升自身的競爭力與效益實現(xiàn)的能力。對于銷售企業(yè)而言,遠程診斷服務可以與銷售環(huán)節(jié)分離開來,通過與生產(chǎn)企業(yè)的合作構(gòu)建專門的遠程故障診斷與售后服務中心,有效提高售后服務的專業(yè)化水平,也可以通過服務口碑的營造,提升銷售企業(yè)的外部形象,獲得更多的市場空間。對設備使用方而言,由于遠程故障診斷技術大大提高了設備診斷與故障排除的效率,有效減少了設備因故障問題對生產(chǎn)活動的影響,提高了設備生產(chǎn)運行的效益,進而實現(xiàn)三方共贏的目標。
1.3促進了故障信息的價值發(fā)揮
由于網(wǎng)絡技術的運用提高了信息傳輸?shù)乃俣扰c信息資源的共享性,通過網(wǎng)絡傳輸?shù)谋憬莞咝裕梢詫υO備故障信息進行遠程傳輸和快速整合,構(gòu)建起數(shù)控機床設備故障信息數(shù)據(jù)庫,以數(shù)據(jù)庫為基礎增強故障信息數(shù)據(jù)共享性,在實際故障檢查與排除過程中,可以通過與數(shù)據(jù)庫中的信息進行比對,快速分析和判斷故障類型,也可實現(xiàn)跨區(qū)域合作,使個別機床設備故障信息在更大范圍內(nèi)發(fā)揮出利用價值,為其他地區(qū)同類故障檢修提供有效指導,全面推動數(shù)控機床故障檢修技術水平的發(fā)展。
2、基于網(wǎng)絡的數(shù)控機床設備遠程故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成及運行
2.1故障數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
采集系統(tǒng)是遠程故障診斷系統(tǒng)中重要終端組成,其主要負責在現(xiàn)場通過各類傳感器及檢測儀器對設備運行及故障發(fā)生時的振動、溫度、轉(zhuǎn)速、電流電壓等狀態(tài)信息數(shù)據(jù)進行采集,并通過相應的傳輸渠道傳輸至工作站進行統(tǒng)一整理,各類傳感設備的檢測精度是影響數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的關鍵因素。
2.2現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作站
目前較為常用的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作站大都通過單片機平行等速采樣的方法實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸來的信號采樣處理,并利用工控機實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的綜合分析、判斷及異常數(shù)據(jù)報警。在未發(fā)現(xiàn)異常情況時,工作站會定時進行所采集數(shù)據(jù)的保存與發(fā)送,而當發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時,工作站將會自動改變工作方式,對警報發(fā)出前后相應時段的數(shù)據(jù)進行保存,并重點發(fā)送和突出異常部位的相應數(shù)據(jù)值,以便于技術人員檢查與分析,并判斷停工檢查的必要性。要實現(xiàn)對不同信號的準確辨別與正確反應,需要信號獲取模塊與信號處理模塊有效協(xié)調(diào)作用,以實現(xiàn)有效的動態(tài)監(jiān)測,保證相關處理操作的科學開展。
2.3檢測診斷服務器
該服務器是一個智能診斷決策系統(tǒng)?,F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作站傳來的信息,進服務器處理后,針對異常信息,在數(shù)控機床故障診斷專家系統(tǒng)知識庫中檢索匹配的解決方案,并利用邏輯推理和數(shù)字分析相結(jié)合的方式,結(jié)合領域?qū)<抑R和設備歷史檔案進行分析,做出進一步診斷。監(jiān)測診斷服務器包括數(shù)據(jù)通訊、知識庫管理、數(shù)據(jù)庫管理、推理機、工況分析和診斷等功能。各個任務模塊相互聯(lián)系、相互制約、共同服務于故障檢測和診斷這一中心事件。其中數(shù)據(jù)通訊完成和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作站及遠程網(wǎng)絡服務器的數(shù)據(jù)交換,知識庫管理便于用戶對知識庫的日常維護和管理,數(shù)據(jù)庫管理提供給用戶設備運行的正常和異常數(shù)據(jù),用戶也可以對數(shù)據(jù)進行管理和維護。
2.4遠程診斷服務系統(tǒng)
遠程診斷服務系統(tǒng)也是實現(xiàn)數(shù)控機床設備遠程故障診斷的關鍵組成部分,該服務系統(tǒng)需要聯(lián)結(jié)總裝廠售后服務中心、配件供應商技術服務中心、同型號設備使用企業(yè)技術服務中心、區(qū)域網(wǎng)絡診斷中心以及上級部門技術服務中心等多方服務器,在故障發(fā)生后,可通過對故障信息數(shù)據(jù)在遠程診斷服務系統(tǒng)中向各聯(lián)結(jié)方進行共享,使各方技術人員及專家能夠針對相關故障進行遠程合作分析診斷,并提出最可行的維修方案,可以彌補單方在知識及技術方面的不足,更有效的保障故障檢修的實效性。
2.5遠程故障診斷系統(tǒng)的運行模式
基于網(wǎng)絡的數(shù)控機床設備遠程故障診斷系統(tǒng)在實際運行中會根據(jù)故障情況與嚴重程度,分級采取不同處理模式,正常狀態(tài)下監(jiān)測和一般較為常見的故障診斷由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及工作站來負責完成,而當工作站不能解決所發(fā)現(xiàn)故障問題時,向檢測診斷服務器發(fā)送專家診斷請求,由專家系統(tǒng)完成診斷分析,如出現(xiàn)專家系統(tǒng)仍無法解決的重大故障時,則通過遠程服務診斷系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡,由多方專家及核心技術人員聯(lián)網(wǎng)共同參與故障診斷,并將診斷結(jié)果及處理建議回傳至發(fā)送方,以此來保證故障的準確診斷與及時排除。
參考文獻
【關鍵詞】電子設備;結(jié)構(gòu);設計
1 模塊化設計基本原理
所謂模塊,就是可組合成系統(tǒng)的、具有某種特定功能和接口結(jié)構(gòu)的、典型的通用獨立單元。這個定義揭示了模塊的如下特征:
(1)具有確定功能的單元
模塊雖是系統(tǒng)的組成部分,但它不是簡單對系統(tǒng)分割的產(chǎn)物,它具有明確的特定功能,這一功能不依附于其它功能而能相對獨立的存在,并不接受其它功能的干擾。沒有確定功能的單元不能算為模塊。由于模塊具有獨立的特定功能,因而它可以作為一個單獨的設計單元而分頭進行設計??梢詥为氈圃欤踔令A制,儲備,以供急需及維修之用。當由專業(yè)廠生產(chǎn)制造時,則成為單獨的商品。對模塊的功能及性能可以單獨的進行檢驗、調(diào)試、測試和試驗。
(2)是一個標準單元
模塊結(jié)構(gòu)具有典型性、通用性,并且往往可構(gòu)成系列。這正是模塊與一般部件的區(qū)別,或者說模塊具有標準化的屬性。模塊是通過對同類產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)的分析而分解出來的,是運用標準化中簡化和統(tǒng)一化方法而得出的具有典型性的部件,這一典型性正是模塊具有廣泛通用性的基礎。模塊的通用性是通過其接口的標準化或通用化實現(xiàn)的。模塊還常常按照系列化原理使其功能和結(jié)構(gòu)形成系列,以滿足不同規(guī)格、不同產(chǎn)品的需要。
(3)具有能構(gòu)成系統(tǒng)的接口
模塊應具有能傳遞功能以及組成系統(tǒng)的接口(輸入、輸出)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)是一個有序的整體,組合成系統(tǒng)的模塊既有相對獨立的功能,又互有聯(lián)系。模塊通過接口進行串聯(lián)、并聯(lián)、輻射狀或網(wǎng)狀連接而構(gòu)成具有一定功能的系統(tǒng)。
2 電子設備結(jié)構(gòu)模塊化設計系統(tǒng)總體設計
2.1 系統(tǒng)設計思路
系統(tǒng)應用模塊化設計思想實現(xiàn)電子設備結(jié)構(gòu)的模型建立。首先對設計對象進行模塊劃分,得到其模塊劃分方案。然后分析每一個模塊,得到其零件組成,最后以模塊為單位,逐模塊逐零件的組合,完成電子設備的結(jié)構(gòu)建模工作。以機載電臺為例,經(jīng)過模塊劃分,得到其劃分方案:電臺=底座模塊十本振模塊+前面板模塊。分析各個模塊的零件裝配情況得到電臺的所有零件裝配信息。之后按模塊從零件庫中逐一提取這些零件進行裝配,完成設備的整機模型生成。最后將描述整機模型的所有幾何及物性參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫,供各分析調(diào)用。
2.2 系統(tǒng)設計原則
根據(jù)現(xiàn)代CAD技術的發(fā)展情況以及所需解決具體問題的發(fā)展趨勢,提出在現(xiàn)CAD基礎上針對特定產(chǎn)品進行二次開發(fā)。CAD部分進行三維實體造型,為之的各種分析提供幾何模型信息。課題的開發(fā)遵循以下幾個原則:(l)采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?;?)采用三維參數(shù)化特征造型;(3)采用數(shù)據(jù)庫集成統(tǒng)一技術;(4)采用成本最省的設計方法。
為了節(jié)省開支,加速軟件的開發(fā)過程,在軟件設計過程中,除必須設計的程序之外,其它主要采用現(xiàn)有的軟件解決問題。這樣主要工作集中在建立系統(tǒng)及設計與各軟件之間的接口上。
2.3 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)總體分為兩個模塊:基礎信息維護模塊和快速模塊化建模模塊,
2.3.1 基礎信息維護模塊
電子設備結(jié)構(gòu)模塊化設計系統(tǒng)的基礎信息維護模塊完成系統(tǒng)公用信息的輸、顯示、存儲和轉(zhuǎn)換,該部分的模塊劃分及其關系如下。
(1)信息庫維護模塊
電子設備信息庫存儲的信息包括電子設備結(jié)構(gòu)的三維模型、振動分析模型、熱分析模型、電磁兼容分析模型、優(yōu)化分析信息以及系統(tǒng)信息庫和零件庫等。其中:三維模型庫存放電子設備結(jié)構(gòu)的邏輯描述信息,包括設計目標、設計約束、概念模型、結(jié)構(gòu)參數(shù)、零部件選型、零部件尺寸與約束等描述電子設備結(jié)構(gòu)的信息;振動分析模型庫存放載荷、約束等信息;熱分析模型庫以及電磁兼容模型庫存放熱分析和電磁兼容分析時需要的結(jié)構(gòu)所有熱及電磁兼容信息。優(yōu)化分析模型庫存放優(yōu)化目標、設計變量、設計約束、變量歸并等信息。系統(tǒng)信息庫模塊負責電子設備結(jié)構(gòu)信息庫數(shù)據(jù)的讀取、查詢和存儲。該模塊為系統(tǒng)其它的設計模塊提供方便、透明的數(shù)據(jù)操作方法。零件庫維護模塊負責系統(tǒng)所有零件的基本幾何及物性參數(shù)維護工作。
(2)接口模塊
本系統(tǒng)以現(xiàn)有的商品化CAD軟件為基礎進行開發(fā),系統(tǒng)中包括UG等多種異構(gòu)的商品化軟件,因此軟件之間的集成工作就非常重要。接口模塊完成本系統(tǒng)與基礎平臺之間的無縫集成,其內(nèi)容包括界面集成和信息集成。我們采用了類似OLE的開發(fā)方案,即以C + +Builder開發(fā)的電子設備結(jié)構(gòu)模塊化設計系統(tǒng)的界面作為主界面,將UG等商品化軟件作為系統(tǒng)的某個功能模塊,以類似OEL的方式嵌入到電子設備結(jié)構(gòu)模塊化設計系統(tǒng)的主界面。數(shù)據(jù)操作時,從C++Builder主界面發(fā)送信息到應用軟件,完成操作。
2.3.2 快速模塊化建模模塊
(1)工程維護
主要負責完成工程信息的維護工作,包括:工程號、版本號以及工程名稱的新建、修改和刪除操作。
(2)節(jié)點信息維護
維護工程中所用到的所有零件節(jié)點信息。類別維護:存儲了零件的類別信息。對于不同的零件,之后的振動等分析將進行不同的處理;裝配關系維護:存儲零件在當前工程中的零件號及其父零件號,根據(jù)這些信息可以唯一確定一個零件在當前工程中的裝配情況;節(jié)點數(shù)據(jù)讀寫:完成節(jié)點信息從數(shù)據(jù)庫的讀取及寫入工作。
3 結(jié)論
本文把模塊化設計技術引入到電子設備結(jié)構(gòu)設計中,建立了計算機輔助模塊化設計系統(tǒng),力圖解決現(xiàn)階段電子設備結(jié)構(gòu)設計方法落后、設計效率低下等問題。在模塊化設計思想的指導下,以通用CAD軟件UG為平臺,解決了UG內(nèi)外部環(huán)境聯(lián)合開發(fā)、異構(gòu)系統(tǒng)集成以及SQLSevrer數(shù)據(jù)庫操作三項技術難點,完成了電子設備結(jié)構(gòu)模塊化設計系統(tǒng)的開發(fā)。
參考文獻:
[1]童時中.模塊化原理設計方法及應用.第l版.北京:機械工業(yè)出版社,2003年
及早布置設計任務:雖然是在理論課程授課之后進行課程設計,但是有關課程設計的要求完全可以在理論課授課過程中穿插講授并同時下發(fā)課程設計任務書和指導書,進而改變以前先課堂教學再布置設計任務赴學生在兩周內(nèi)集中設計的教學秩序。以往教學秩序?qū)е聦W生最終不能按時完成或雖按時完成卻不能保證設計質(zhì)量。為確保學生在規(guī)定時間內(nèi)能保質(zhì)保量地完成設計任務,應該及早讓學生清楚設計的任務。
二、設計過程嚴把質(zhì)量關
1.課程設計資料管理:以往采用電子文檔形式提交計算書和圖紙,雖方便了教師對學生的設計管理和文檔保存。但往屆學生的設計資料文檔一旦流入下屆學生手中,就會變成進行課程設計的模板。一部分學生將模板的設計計算書和圖紙中的相關數(shù)據(jù)直接修改成自己的設計數(shù)據(jù),根本不關心設備結(jié)構(gòu)設計方法、所用計算公式的含義、相關規(guī)范的選用和化工制圖的規(guī)范表達等設計的基本程序。故課程設計資料不能電子化成為栓桔學生思想的枷鎖。設計之初就應該明確計算書必須手算完成,圖紙只能采用手繪而不允許采用專業(yè)軟件。
2.強調(diào)學生的主體地位我們分組設計不同的題目,每5人分成一個小組并指定小組長。每組的過程設備的尺寸和材料各不相同但總體方案是可以相互借鑒的。小組成員可在一塊查找與設計有關的書籍、資料,碰到問題互相討論、學習,先在小組里解決掉一部分設計疑問。剩余小組中不能解決的問題小組總結(jié)出來,教師再予以指導,加強了指導的針對性。
3.發(fā)揮教師的引導作用設計全過程教師只是發(fā)揮引導作用應以學生自主設計為中心。引導學生清楚設計步驟提高獨立分析、解決問題的能力教師不能只止步于讓學生“學會”而是應引導學生“會學”;遇到疑難問題時,教師應通過典型案例分析,形象地引導學生對基本理論知識的理解啟發(fā)學生的思路,培養(yǎng)學生的工程意識。改變以往教師全盤托出、學生依葫蘆畫瓢的傳統(tǒng)方法。
4.重視課程設計總結(jié)與提高:課程設計后期組織學生開一個課程設計總結(jié)交流會,讓每個小組說出自己在課程設計中遇到的問題及解決的方法、收獲與體會設計中需進一步完善之處各組之間相互探討教師作適當?shù)狞c評。通過交流使學生對設計內(nèi)容的理解更加深刻對工程設計的方法更加清晰。
三、設計時間合理安排
原課程設計安排在理論課結(jié)束后的兩周進行,此時其他專業(yè)課程也即將結(jié)課學生既要進行高強度的課程設計又要分心復習其他課程的考試。急于完成設計任務段有足夠的思考時間甚至出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象等。考慮到同其他課程在時間上的協(xié)調(diào),我們將這門課程設計安排到第六學期所有課程考試結(jié)束后的兩周時間。
四、完善課程設計考核方法
以前主要是根據(jù)學生在設計期間的表現(xiàn),計算書和圖紙的完成情況答辯時對重要知識點等的掌握程度最終給出學生的成績。這種考核方式存在一定的弊病廠方面冷別同學抄襲、甚至拷貝同組的計算書和圖紙并經(jīng)重新整理后版面比原創(chuàng)者編寫的更規(guī)整;另一方面,只有兩周時間的課程設計某位學生是積極設計還是應付差事教師難以精確把握。會得出一些不公正的結(jié)果使學生的學習積極性受到挫傷。故我們在考核中采用了以下評定方式。
1.學生自評、互評和教師講評相結(jié)合:學生完成設計任務后,先自我檢查設計計算書和圖紙總結(jié)歸納存在的錯誤和不理解的問題,形成“自評”;之后隨機分配合作同學,給對方的設計進行審查最后給出評閱意見形成“互評”。根據(jù)上述自評和互評情況,指導教師有針對性地再次檢查學生的設計,找出設計中沒有掌握的知識點,與學生進行討論形成“講評”。自評、互評對學生而言是一種行之有效的“自我引導”和“相互引導”方式,極大地提高了學生學習主動性和獨立思考能力。教師講評總結(jié)設計中存在的共性問題并充分了解了當前學生掌握知識的水平,為公正的評定設計成績提供參考依據(jù)。