Раздел 4. Диагностирование технического состояния систем управления

Тема 4.1 Классификация способов и средств диагностирования технического состояния систем управления

1. Способы и средства определения состояния систем управления

2. Классификация средств диагностирования

3. Функции системы технического диагностирования

 

1. Техническая диагностика - отрасль знаний, исследующая технические состояния объектов диагностирования и проявления технических состояний, разрабатывающая методы их определения, а также принципы построения и организацию исследования систем диагностирования.

Диагностика оборудования, автоматический контроль точности обработки, стабильности протекания технологического процесса являются основными показателями установок с числовым программным управлением. Диагностика использует информацию управляющей программы, сигналы измерительных приборов, ряда вспомогательных датчиков.

Диагностика установок с числовым программным управлением выполняется на основе специальных тестов.В качестве объекта диагностирования могут использоваться как средства труда (инструмент, приспособление и т.д.), продукты труда (изделие), так и технологический процесс.

В любой САУ необходимы функции контроля, однако, если автоматизация производства частичная или комплексная, то достаточно простой схемы осуществления контроля и выдачи полученной информации в звуковом, световом или графическом виде.

Технический контроль - это проверка соответствия объекта управления техническим требованиям. В ГПС технический контроль охватывает и средства производства, и орудия труда, и техпроцесс. Контроль производится либо с помощью системы САК, либо - системы телемеханики (ТК).

Техническое диагностирование - это не только проверка соответствия объекта техническим требованиям, но и выявление причины и вида дефекта.

Совокупность проверок, последовательность их реализации и правила обработки результатов для определения технического состояния объекта управления задаются алгоритмом управления. Если этот алгоритм задает только одну фиксированную последовательность проверок, то он называется безусловным, а если в зависимости от предыдущего такта работы, то условным. Если он обеспечивает определение оптимальных значений заданной целевой функции диагностики, то оптимальным.

Процесс диагностирования скрытых объектов включает в себя измерительные элементы, контрольные элементы и логические элементы, а явные объекты диагностируются визуально.

Диагностирование станка производится в два этапа:

1) Сборка и наладка, т.е. проверка соответствия деталей и узлов;

2) Эксплуатация, ремонт, т.е. применение силовых и точностных методов.

В соответствии с этапами производства диагностики различают активный и пассивный контроль.

Активный контроль - тот, при котором действительный параметр изделия сравнивается с заданным размером.

Пассивный контроль - тот, при котором действительный параметр изделия сравнивается с заданным размером.

Примером активного контроля можно рассмотреть АК шлифовальных станков. Структурная схема АК дана на рисунке 44.

Автоматическая линия

Рисунок 44 - Типовая структура системы тестового диагностирования

Различия между системой автоматического контроля и техническим диагностированием представлены в таблице 2.

 

 

Таблица 2 - Основные отличия САК и технического диагностирования

САК	Техническое диагностирование
Устанавливает наличие дефекта	Выявляет причины, место и вид дефекта
Не прогнозируется состояние объекта, не изучается характер изменения параметров	Прогнозируется состояние объекта, изучается характер изменения параметров
Как правило, производятся проверки в статическом режиме	Производятся на холостых ходах

Функциональное диагностирование осуществляется в случае поступления на основные входы объекта воздействия, задаваемого рабочим алгоритмом

Диагностирование включает в себя три этапа: измерение, анализ и принятие решения.

Оптимальное диагностирование предполагает поиск и обнаружение неисправностей с помощью эксперимента.

К числу важнейших групп факторов, обеспечивающих рост эффективности затрат на техническое обслуживание и ремонт, относят широкое внедрение прогрессивных форм организации, производства этих работ и управления ими, а также развитие систем технического диагностирования.

Состояние функционирования (допустимое, предаварийное, аварийное) определяется с помощью технического диагностирования, с его же помощью осуществляется поиск неисправностей.

Тестовый контроль предназначен для определения неисправностей. Характеризуется возможностью подачи специального воздействия на объект управления. Используется для оценки причин выпуска станком изделий с отклонениями от размеров. Производится проверка управляющих сигналов и подналадки путём подачи команды и проверки ее исполнения. Цель проведения тестового контроля - выяснение места, причины, времени отказа.

Аппаратный контроль - применяется на станках ЧПУ типа NC, т.е. микроконтроллерных. Для обнаружения ошибок в программе и функциональных неисправностях в системе. Функции могут быть заданы в аналоговом виде или с помощью программы (ПМК, электронные схемы), они однозначны и не могут в изменяться. Производится с помощью использования программы «тест» в начале работы или в фоновом режиме.

Комбинированный метод - заключается в совокупном использовании логических и математических обработок информации.

 

2. Классификация методов диагностирования.

По принципу диагностирования: 1) Для проверки функций оборудования;

2) Для оценки точности параметров обработки изделий или нормирования точности.

По степени автоматизации: а втоматического; полуавтоматического; ручного диагностирования.

По характеру решаемых задач: 1)Для проверки функций оборудования;

2) Для оценки точности параметров обработки изделий или нормирования точности.

По методу диагностирования:

Метод эталонных модулей. Сравнение расчетных и экстремальных значений с нормами технических условий. Метод основан на основе науки - Квалиметрии. Квалиметрия - наука, о количественной оценке качества изделий.

Метод сравнения осциллограмм. Методы делят на эхологические, спектральные и т.д. в память вносят спектральный анализ изделия при различных ситуациях. При работе имеет место постоянное сопоставление.

Метод временных интервалов: С помощью микроконтроллеров релейных схем, таймеров, датчиков, осуществляющих анализ работы, расчет циклограмм.

Тестовый метод. Заключается в сравнении измеряемых величин с запрограммированными.

Корреляционный метод. Заключается в разработке поправок на учитывание случайных факторов. Используется в комбинации с другими методами.

Метод определения предельных (аварийных) состояний основан на обнаружении факта выхода устройств или систем в недопустимые или несоответствующие заданной программе области. С помощью этого метода определяется недопустимое понижение уровня смазки, охлаждающей жидкости в емкостях, засорение фильтров и т.д.

Автоматические средства диагностирования по назначению делятся на информационные и защитно-предохранительные. Диагностическая информация в таких случаях выводится на табло. Диагностирование проводится:

• В период наладки оборудования;

• В период эксплуатации оборудования;

• В период плановых ремонтов.

3. Функции системы технического диагностирования

1. Автоматический контроль за подготовкой станка к работе. Выдача разрешения на пуск.

o наличие: заготовки на станке, инструменты в магазине, давление в гидросистеме, СОЖ и воздуха в магистралях;

o контроль подачи смазки к узлам станка.

2. Оперативный поиск места и причины отказа или сбоя по циклу. Сигнал о нарушении цикла. Нет количества и времени простоев. Отдача сигнала на смену инструмента.

o время выполнения цикла и его элементов;

o ресурс режущих инструментов;

o время простоев по организационным причинам: отсутствие заготовок, инструментов, УП, оператора и т.д.

3. Определение причин неисправности узлов. Оперативный профилактический контроль состояния узлов и выдача сигнала на проведение техобслуживания.

o момент в приводе подач;

o давление в гидросистеме;

o перегрев двигателей;

o усилие зажима в приспособлении;

o ошибки в системе слежения координатам.

4. Выявление медленно изменяющихся процессов. Определение ресурса работоспособности станка.

o зоны нечувствительности привода, точности позиционирования, быстродействия;

o точность установки инструмента в шпинделе станка;

o жесткость стыков узла;

o относительное расположение узлов станка.

5. Предотвращение брака, контроль геометрической точности станка и прогнозирование ее на последующий период эксплуатации.

o относительное положение обрабатываемых поверхностей;

o точность размеров;

o шероховатость поверхности;

o погрешность формы поверхностей.