探讨机电一体化设备故障诊断方法研究

探讨机电一体化设备故障诊断方法研究

张俊

（广西建工集团第二安装建设有限公司广西柳州545006）

摘要：随着自动化工业生产的不断进步和发展，机电一体化设备在生产中的应用也逐渐增多，故障诊断方法的研究和创新也变得尤为重要。通过对机电一体化设备方法的研究，了解故障诊断的流程、方法及注意事项，更好地实现其在实际工业生产中的应用，进而充分发挥机电一体化设备的功能和提高工业生产效率。

关键词：机电一体化设备；故障诊断；研究

引言

对机电一体化设备进行综合分析与故障检修的过程之中，技术人员要全面利用针对性的检修方案和有效的检修技术，提高实际效果和检修效率，某一程度上促进机电一体化设备故障诊断的智能化发展，为机电一体化的可持续发展打下坚实基础。

1机电一体化设备的网络结构组成

可以说，计算机网络跟机电一体化产品之间的联系非常密切，机电一体化设备的网络结构组成部分是设备层以及自动化和控制层。

1.1设备层

作为立足于现场总线技术工业指标的设备层网络是开放性网络，其在简单的高层PLC、计算机等设备以及低层的阀门、拖动设备、传感器等工业设备间进行连接。当今，场地总线技术越来越发展和进步，已具备很多种类型的网络结构，如环形、树形、总线、星形、混合形等。

1.2自动化和控制层

统一对等通信网络跟I/O网络可以变成实现高吞吐量需要以及及时性的控制网络，普遍应用的工业网络是工业以太网、DH-485网络、DH（数据高速公路）等网络。其中，控制网ControlNet具备良好的性能，可以集成运动、过程、离散、传动的控制，其不但可以多信道地传播对等通信数据和输入数据，而且有着特殊的时间片控制算法，进而能够传输苛求时间的预定数据，跟没有苛求时间的数据进行比较，其具备较高的非预定数据传输优先权，从而更加确定地进行传输，确保控制器跟I/O刷新间的互锁一直优于程序通常的信息传输、下载、上载等。

2机电一体化设备的故障特点

能够由电子设备与固有机械设备的故障特点探究机电一体化设备故障的特点，纵观机械设备而言，机电设备属于动态性的工作过程，有着难以重现的测试数据特点。相同的道理，也不可以由数据的测试中直接地判断其故障。机械设备故障的特点是模糊性、间歇性、不间断性、随机性、瞬间性、缓变性以及离散性等，形成因素也具备多样性和复合性。纵观电子设备而言，电子设备故障的特点是敏感性、隐蔽性和瞬间性等。通常而言，纵观故障的表象，一般感觉机器只要运行不正常或不可以运行，就意味着机械面临故障。实际上，倘若机械不正常地运行，那么大部分时候可能是电子设备存在故障问题，如信号发送失败、中断线路等。另外，机电一体化设备还具备交叉性、集成性、复杂化和融合性等一系列的特点。

3机电一体化设备故障检测原则

因为机电一体化设备具备的独特特点，因此我们对设备故障的分析应该要转变思维方式。应当要对机电一体化设备作透彻的了解分析，了解各个功能模块框图，依据每个构成部分的功能、工作环境和组合形式，分析故障影响程度和可能的形式，必要的时候可以作故障树分析，按照故障发生的现象，层层分析，把故障形式的逻辑关系以及可靠性相关的因素找出，了解产生故障的根源和实质。机电一体化设备的故障分析诊断法主要有故障树分析法、声检测诊断法、温度检测诊断法、白诊断法（故障指示灯、故障代码、报警等）、压力检测诊断法、振动检测诊断法、时域模型分析法和噪金相检测诊断法等。

在诊断的时候，应当要注意下面几点：①先机后电，因为机械结构的直观性，能够用肉眼看到显著故障现象，如变形、卡死、断裂以及打滑等，因此先从机械部分着手，对机械部分故障进行检查。通常来说，因为机械的工作特点，其是驱动元件及执行元件，更容易出现磨损引起变形而发生失效的现象；②先外后内，由执行元件到控制元件最后到驱动元件依次检查，把故障源头找到；③先主干后枝叶，首先分析主要部件，然后分析次要部件，特别重点分析接口部件和结合部零件。

4故障诊断方法类型

4.1设备状况的诊断类型

设备故障诊断方法中一般有两种检测方式，其中包括发生故障时，对检测目标进行尝试检测，此时诊断目标处于关闭状态，即为检测测试；还有在未发生故障前，诊断目标处于工作状态，对设备进行的估计设备故障及其位置信息进行检测，即为故障检测。

4.2特殊信号的获取

从得到的状况信号获取特殊信号，特殊信号为直接特殊信号和间接特殊信号，有利于确定设备故障的类型及位置信息。其中直接特殊信号是指检测设备时元件的输出数据或其他零件等的输出数据出现特殊信号，例如设备零件的损耗量、形变量等数据改变的特殊信号[3]。间接特殊信号是指在设备工作时自身存在函数关系中的间接数据获取的特殊检测信号如设备产品的温度等。利用间接特殊信号的获取方法可以在设备的开关状态下进行拆装，从而对设备的性能做出相应的评价。获取特殊信号有两种获取方法。

4.3状况诊断方法

状况诊断方法是指将检测获得的特殊信号与正常信号指标进行对比，判定特殊信号与设备故障之间的关系，进而诊断出设备故障的位置信息和类型。此方法有两种：直接诊断方法和间接诊断方法。前者的特殊信号即设备状况，而后者的特殊信号并非设备状态，其必须有特殊信号的出现，才能判定设备状况。其中间接诊断方法又有4个分支方法，即比较诊断法，首先利用计算、实验和统计等方法，设置相应的标准状况，在设备工作状况下获取特殊信号，而后与标准状况进行比对，进而判定机械设备的状况，此方法在实际故障诊断维修中应用较为广泛。数学诊断法是指特殊信号与设备状况如果有数学函数关系，则可以根据此关系计算出设备状况。条理诊断法，是指特殊信号在传导过程中，如果有一定的逻辑顺序，则可以依据特殊信号推导出设备的状况；此方法又分为物理条理法即存在物理关系和区域法即分成多个检测区域两种[4]。模糊诊断法，对于每个特殊信号和状况均有相关的数学向量分布，向量在实际应用中的基础上发生相应的联系。通过向量之间的联系，可以求出特殊信号对应的向量，进而通过对状况中向量的大小程度来诊断设备的状况。

5故障诊断方法的注意事项

由于机电一体化设备自身的特点，在进行设备故障诊断时要结合机械、电气，并且要合理的转变思维模式。尤其对机电一体化设备进行深入了解，包括其功能、零件组成、工作原理及环境等，才能高效地完成设备故障诊断工作。其中，在具体诊断过程中，要注意几点：首先，要从机器诊断入手，由于其操作的直观性，比较容易发现故障的情况如形变、折断等，待机器检测并未发现故障时，再进行电气部分的诊断；其次，从工作零件逐一排查直到控制元件的检测，以免遗漏检测环节，造成故障诊断过程中时间的浪费；最后，先检测设备中的关键元件，待确定无故障时，再进行其他零件的排查，同时也要注意接口部位的零件诊断。

结束语

目前，工业生产不断向自动化方向发展，使得工厂生产自动化；与此同时，也给设备故障的诊断和维修也带来了很大的难题[1]。由于设备中的电气故障不容易被检测维修，一旦出现故障，只能换用新的设备，不仅影响工业生产，还有可能影响整个车间的正常运行。设备的自动诊断方法的提出，可以做到及时发现故障隐患，简单精确地检测到故障位置，大幅度地缩短了工作人员的维修时间。

参考文献

[1]黄骏,郭长城,陆家峰.试析机电一体化设备的故障诊断技术[J].山东工业技术,2017(24):166.

[2]刘旭明.机电一体化设备的故障诊断技术研究[J].内燃机与配件,2017(19):100-101.

[3]高维强,韩向宾,陈涛.机电一体化设备的故障诊断技术分析[J].山东工业技术,2017(18):179.

[4]齐荣庆.浅谈机电一体化设备的故障诊断[J].好家长,2017(40):256.