本發(fā)明屬于故障檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于狀態(tài)數(shù)據(jù)的包裝生產(chǎn)線故障診斷方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，機(jī)械化生產(chǎn)已經(jīng)深入到各行各業(yè)當(dāng)中，其中包裝工業(yè)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)。包裝機(jī)械可以利用機(jī)械直接將產(chǎn)品全部包裝，也可分部包裝，大大提高了包裝業(yè)的工作效率。包裝業(yè)發(fā)展至今，其包裝工序已經(jīng)大大簡(jiǎn)化，不過(guò)其中主要包裝工序，如封口、裹包、充填等仍占重要地位。
包裝機(jī)械作為現(xiàn)代包裝工業(yè)的重要組成部分，是產(chǎn)品生產(chǎn)加工過(guò)程中不可或缺的重要裝備。浙江省政府大力支持推進(jìn)現(xiàn)代裝備制造業(yè)發(fā)展工作，推進(jìn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)，用機(jī)器取代手工操作。隨著包裝機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，包裝機(jī)械正向自動(dòng)、高速、智能方向發(fā)展，近幾年來(lái)也開(kāi)始采用機(jī)電光液氣綜合技術(shù)、微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等高新技術(shù)來(lái)控制整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的手工包裝加工方式僅有的優(yōu)勢(shì)即勞動(dòng)力廉價(jià)已逐漸喪失，而劣勢(shì)造成的影響越來(lái)越大，如重袋包裝勞動(dòng)強(qiáng)度變大、產(chǎn)品包裝的定標(biāo)定量要求不達(dá)標(biāo)、食品包裝對(duì)生產(chǎn)規(guī)范方面的要求高、產(chǎn)品包裝生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題是手工包裝生產(chǎn)中常出現(xiàn)的問(wèn)題。所以，上述問(wèn)題應(yīng)當(dāng)利用智能化包裝生產(chǎn)線集成控制技術(shù)來(lái)解決。
包裝機(jī)械智能化是包裝類(lèi)企業(yè)實(shí)施智能制造的核心，投資大、生產(chǎn)效率高、效益顯著。因此，必須智能化程度加強(qiáng)對(duì)包裝機(jī)械的保養(yǎng)與維護(hù)，以保障設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)包裝機(jī)械進(jìn)行故障診斷意義可以理解為：
(1)能及時(shí)地、正確地對(duì)各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，預(yù)防或消除故障，對(duì)包裝機(jī)械的運(yùn)行進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高包裝機(jī)械的可靠性、安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平、。
(2)保證包裝機(jī)械發(fā)揮最大的設(shè)計(jì)能力，制定合理的檢查維修制度，以便在允許的條件下，充分挖掘設(shè)備潛力，延長(zhǎng)服役期限和使用壽命，降低包裝機(jī)械全壽命周期費(fèi)用。
(3)通過(guò)檢測(cè)監(jiān)視、故障分析、性能評(píng)估等，為設(shè)備結(jié)構(gòu)修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理制造及生產(chǎn)過(guò)程提供數(shù)據(jù)和信息。
針對(duì)包裝機(jī)械，目前企業(yè)主要采用預(yù)防性維護(hù)、事后維護(hù)、預(yù)知維護(hù)、狀態(tài)監(jiān)控維護(hù)、改善維護(hù)、維護(hù)預(yù)防等方式開(kāi)展工作，普遍存在維護(hù)難度大、成本高、效率低等問(wèn)題，據(jù)我們對(duì)浙江省包裝、印刷、斷路器等包裝生產(chǎn)線典型應(yīng)用企業(yè)調(diào)研分析，與單臺(tái)裝備相比，平均維護(hù)時(shí)間提高35％、維護(hù)成本增加30％。究其原因，由于包裝機(jī)械集機(jī)、電、液、控、通訊、傳感、數(shù)據(jù)、軟件等于一體，涉及機(jī)械、人工智能、電子、通訊、信息等多個(gè)領(lǐng)域，故障模式及特性多樣、復(fù)雜，且運(yùn)行過(guò)程動(dòng)態(tài)、多變，而企業(yè)仍然采用以傳統(tǒng)的診斷與維護(hù)理論和方法來(lái)確定，沒(méi)有從系統(tǒng)的角度全面考慮信息、通訊、網(wǎng)絡(luò)、軟件、人工智能、管理等多學(xué)科因素，缺乏科學(xué)、合理的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的理論和方法。包裝生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前針對(duì)設(shè)備的故障診斷方法存在以下問(wèn)題：①?zèng)]有從運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)出發(fā)，對(duì)設(shè)備的各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析；②技術(shù)門(mén)檻高，維護(hù)成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于狀態(tài)數(shù)據(jù)的包裝生產(chǎn)線故障診斷方法。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種基于狀態(tài)數(shù)據(jù)的包裝生產(chǎn)線故障診斷方法，包括如下步驟：
(1)采集包裝生產(chǎn)線的設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的靜態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)；
所述靜態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)是指過(guò)去某一特定時(shí)間段內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，采集到的設(shè)備故障數(shù)據(jù)，所述設(shè)備故障數(shù)據(jù)包括m個(gè)故障名稱和n個(gè)故障特征；故障名稱是指設(shè)備失去設(shè)計(jì)的功能或者功能降低的事件的命名，每一個(gè)故障名稱對(duì)應(yīng)一個(gè)故障編號(hào)，記作ni，所有故障名稱的集合記作n；故障特征是指設(shè)備發(fā)生故障時(shí)或故障發(fā)生前引起的設(shè)備電流、電壓、轉(zhuǎn)矩等可檢測(cè)信號(hào)或者可以觀察的現(xiàn)象，每個(gè)故障特征對(duì)應(yīng)一個(gè)特征編號(hào)，記作fj，所有故障特征的集合記作f；即：
(2)根據(jù)步驟(1)中采集到的靜態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)，依次確定每一個(gè)故障名稱ni與故障特征集合f之間的邏輯關(guān)系，獲得特征矩陣ai＝[a1，a2，...，an]t，使得
(3)采集包裝生產(chǎn)線的設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)；所述動(dòng)態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)是指設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中正在產(chǎn)生的與故障特征相對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；若采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，發(fā)生設(shè)備故障，則進(jìn)入步驟(4)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(5)；
(4)將當(dāng)前的所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有故障特征進(jìn)行比對(duì)，若相同，則將比對(duì)特征矩陣akt的對(duì)應(yīng)位標(biāo)記為1；否則，標(biāo)記為0；比對(duì)結(jié)束后，獲得比對(duì)特征矩陣akt；
判斷比對(duì)特征矩陣akt是否與特征矩陣集合m中的一個(gè)特征矩陣ak相同，若相同，則特征矩陣ak所對(duì)應(yīng)的故障名稱nk即為當(dāng)前故障名稱；若不同，則該故障為未知故障；轉(zhuǎn)入步驟(6)；
(5)將當(dāng)前的所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有故障特征進(jìn)行比對(duì)，得到當(dāng)前狀態(tài)下具有的故障特征ft；采用故障樹(shù)分析法分析故障特征ft，獲得故障特征ft可能導(dǎo)致的故障集合。
(6)故障診斷結(jié)束。
本發(fā)明所述的基于狀態(tài)數(shù)據(jù)的包裝生產(chǎn)線故障診斷方法從運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)出發(fā)，對(duì)設(shè)備的各個(gè)部件的歷史運(yùn)行狀態(tài)和當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以實(shí)時(shí)判斷出故障類(lèi)型，并且可以方便的預(yù)測(cè)未來(lái)可能發(fā)生的故障。該故障診斷方法技術(shù)門(mén)檻不高，維護(hù)成本低，對(duì)提高包裝機(jī)械的運(yùn)行可靠性，對(duì)推動(dòng)包裝機(jī)械智能化的發(fā)展具有重要的意義。
附圖說(shuō)明
圖1為故障名稱與故障特征對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)數(shù)據(jù)的包裝生產(chǎn)線故障診斷方法，下面以包裝生產(chǎn)線中的伺服電動(dòng)機(jī)的故障診斷為例進(jìn)行說(shuō)明，其具體包括如下步驟：
(1)采集包裝生產(chǎn)線的伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的靜態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)；所有故障名稱，以及其對(duì)應(yīng)的故障編號(hào)如下：
所有故障特征以及特征編號(hào)如下：
則該伺服子系統(tǒng)的故障名稱的集合
(2)根據(jù)步驟(1)中采集到的靜態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)，分析故障名與故障特征庫(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(如圖1所示)，獲得特征矩陣ai＝[a1，a2，...，an]t，使得
(3)采集包裝生產(chǎn)線的設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)；所述動(dòng)態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)是指設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中正在產(chǎn)生的與故障特征相對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；若采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，發(fā)生設(shè)備故障，則進(jìn)入步驟(4)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(5)；
(4)將當(dāng)前的所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有故障特征進(jìn)行比對(duì)，若相同，則將比對(duì)特征矩陣akt的對(duì)應(yīng)位標(biāo)記為1；否則，標(biāo)記為0；比對(duì)結(jié)束后，獲得比對(duì)特征矩陣akt；
判斷比對(duì)特征矩陣akt是否與特征矩陣集合m中的一個(gè)特征矩陣ak相同，若相同，則特征矩陣ak所對(duì)應(yīng)的故障名稱nk即為當(dāng)前故障名稱；若不同，則該故障為未知故障；轉(zhuǎn)入步驟(6)；
(5)將當(dāng)前的所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有故障特征進(jìn)行比對(duì)，得到當(dāng)前狀態(tài)下具有的故障特征ft；采用故障樹(shù)分析法分析故障特征ft，獲得故障特征ft可能導(dǎo)致的故障集合。
(6)故障診斷結(jié)束。
本發(fā)明可改變?yōu)槎喾N方式對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的，這樣的改變不認(rèn)為脫離本發(fā)明的范圍。所有這樣的對(duì)所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。