机床厂故障诊断专家系统设计课程.docx

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1、机床厂故障诊断专家系统设计课程基于WEB的机床故障诊断系统研究的要紧目的是使得用户在机床设备发生故障后，能够借助本系统快速诊断出故障的原因，找到排除故障的方法，有效的缩短因设备故障而造成的设备停机时间。同时关于机床制造商来说，能够通过故障诊断系统减少小故障、常见故障维修的问题，减少维修人员的出差次数，降低了售后技术支持费用，增强产品的市场竞争力。本文设计并实现了一个基于WEB的故障诊断专家系统，该系统能够提升机床厂维修人员解决问题的效率。对快速恢复生产有重要的作用。系统编程使用java语言，适用性强，理论上能在许多终端机上运行。该系统能够快速解决机床的故障问题，系统中分为普通用户系统与管理员用

2、户系统，分别能进行不一致类型的操作。论文以无锡开源机床生产的机床为研究对象，首先介绍了故障诊断技术与专家系统的进展历史，列出了该机床厂常见机床信息与故障类型，其次研究了故障诊断专家系统的结构，构成专家系统的各个部分成分及其功能，然后设计解决方案，构建出系统的总体框架，最后完成数据库的设计，实现系统的各个功能模块。关键词：专家系统故障诊断机床故障数据库javaAbstractThemainpurposeoftheresearchofMachinetoolfaultdiagnosissystembasedonWEBistomaketheuserofthemachinetoolequipmentca

3、nquicklydiagnosethefaultreasonswhenmachinetoolgoeswrong.Andtheusercanfindawaytosolvethefaults,throughthesystemwecaneffectiveshortenequipment,sdowntimeduetoequipmentfaults.Formachinetoolmanufacturers,theycanreducemanysmal1andeasyfaultsduetoexpertdiagnosissystem,alsotheycanreducethenumberofmaintenance

4、people,reducetheafter-saletechnicalsupportcosts,thesystemcanimprovethecompetitivenessofproducts.ThispaperdesignedandrealizedafaultdiagnosisexpertsystembasedonWEBservices,thesystemcanimprovetheefficiencyofsolvingmachinetools,problems.Andhasanimportanteffecttoquicklyrestoreproduction.Thissystemusesthe

5、Javalanguage,soitcanrunonmanyterminalsintheory.Thesystemcanquicklysolvetheproblemofmalfunctionofthemachinetools.Thesystemisdividedintoordinaryusersandadministratorusers,theycangofordifferenttypesofoperations.Thispaperisbasedonwuxikaiyuanmachinetoolplant,atfirstitintroducesthedevelopmenthistoryoffaul

6、tdiagnosistechnologyandexpertsystem,liststhecommonmachinetools,informationandfaulttypes,thenwestudythestructureoffaultdiagnosisexpertsystem,differentpartsoftheexpertsystemandtheirfunctions,atlastwedesignthesolutionsofthesystemandbuiIdthesystem,sframework,finallywecompletedthedesignofthedatabase,andr

7、ealizeseachfunctionofthemoduleinthesystem.Keyword:fauItdiagnosis;expertsystem;machinetoolfaults;database;javalanguage;前言1第一章绪论21.1 故障诊断技术现状、进展及分类21.1.1 故障诊断技术进展的过程21.1.2故障诊断技术进展现状31.1.3故障诊断方法按诊断方法的原理能够分为：31.2专家系统的进展4L3国内外研究现状41.4课题的研究意义与研究内容44.1本课题研究意义41.4.3本课题研究的内容51.5本文结构5第二章无锡开源机床厂机床的类型及常见故障71. 1

8、开源机床厂常见的机床72.2机床常见故障72.2.1按发生故障部位82.2.2按故障发生频率82.2.3按发生的故障性质分类92. 2.4无锡开源机床厂机床故障9第三章故障诊断专家系统总体设计架构153.1系统的总设计思想153. 1.1专家系统的结构153. 1.2故障诊断专家系统的优点163. 1.3专家系统的建立步骤173. 2系统的总体设计183. 2.1系统的功能结构图与流程图18第四章JAVA语言的简介214. 1构成215. 2优势214. 3语言特点21第五章数据库设计235.1数据库环境的建立235. 1.1安装mySQL数据库236. 1.2安装InySQL管理软件NaVi

9、CatformySQI235. 2数据库需求分析245.2. 1本系统的用户分为管理员用户与普通用户245. 2.2数据库概念结构设计25第六章系统操作界面设计与实现296. 1登录模块设计与实现297. 2普通用户操作模块设计与实现308. 3管理用户操作模块设计与实现31第七章系统实现的若干问题解决349. 1添加STRUTS包实现动态ACTION动作。347.1.Istruts347.1.2历史库添加机床故障历史信息实例：357. 2管理员与普通用户分别在两种不一致的界面登录：37第八章结论与展望408. 1论文总结409. 2课题展望40参考文献42致谢43前言专家系统能够汇合与管理来

10、自不一致渠道、学科与众多专家的经验，适与用来解决大量知识与经验才能解决的问题。目前，专家系统在各行各业运用的非常良好，本文研究机床故障方面的专家系统。通过研究故障诊断专家系统的设计方法，使用myeclispse开发工具，使用NavicatforMySQL来连接管理数据库，设计开发出基于WEB的故障诊断专家系统。通过不一致的用户，设置了不一致的登录界面，普通用户能够实现故障的查询，翻阅机床故障历史纪录，管理员用户能够实现知识库、历史库等信息的增加、删除、查询。本系统侧重的功能是故障查询模块，因此不涉及员工信息管理等模块，该系统能提供故障查询，机床历史故障信息查询等功能。并能对知识库部分进行有效的

11、管理，保证软件的能够与时俱进。由于本课题研究的是机床厂故障诊断，因此有必要介绍一下故障诊断这门技术的进展历史与现状，而课题研究的内容是机床厂故障诊断专家系统，因此在开篇部分分别从故障诊断技术的进展与专家系统的进展两个方面来分析。第一章绪论1.1 故障诊断技术现状、进展及分类1.1.1 故障诊断技术进展的过程故障诊断技术是现代生产进展的产物，早在20世纪60年代末，美国国家宇航局(NASA)就创立了美国机械故障预防小组MFPG(MachineryFaultPreventionGroup)0其后，由于诊断技术应用所产生的巨大的经济效益，从而得到快速的进展。如美国Bechtel电力公司开发了火电厂机

12、械设备诊断用专家系统(SCoPE,1987)；美国Radial公司也在如今开发了汽轮发电机组振动诊断用的专家系统(TUrbOmaC1987)；美国西屋电气公司(WHEC)首先将网络技术应用于汽轮故障诊断，建立故障诊断中心，将分布在各地电站的多台机组实行远程诊断；美国Bently公司对旋转机械故障诊断及传感器的研究都进行了比较深入的研究。当故障诊断技术在美国迅速进展的同时，在西欧国家也得到了相应的进展。英国在1971年成立了机械保健中心(MeChaniCalHCaIthMOnitoring),促进了各类机械工厂机械设备性能检测与维修水平的提高；法国电力部门从1978年起就在汽轮发电机组上安装了振

13、动监测装置，20世纪90年代又提出了监测与振动支援站的设想；还有瑞士的ABB公司、德国的西门子公司、丹麦的B&K公司等都开发了有关诊断系统及信号监测装置。在亚洲，日本针对汽轮发电机组寿命监测与故障诊断进行了很多研究，1987年东芝电气公司开发了大功率汽轮机轴系诊断系统，20世纪90年代又开发了机器寿命诊断的专家系统；日立公司于1982年开发了汽轮组寿命诊断装置，并逐步形成了一套完整的机器寿命诊断方法；三菱公司在20世纪80年代也研制了能自动进行特殊征兆监测并能诊断其原因的诊断系统门】。由上述分析可知，各国家有关故障诊断技术的研究与诊断系统的研制大多是从汽轮发电机开始，其原因：D电力系统对国民经

14、济建设与人民生活均十分重要，影响面广；2)在连续生产系统中，发电机、空气压缩机都是动力源，假如一台机组产生故障，不仅影响其本身效率的发挥，还会影响整个生产系统的正常运行；3)汽轮发电机组的生产过程是连续的旋转过程，振动信号拾取与信号处理的处理的方法相对其他方法而言比较成熟，在生产条件下容易实现。1.1.2 故障诊断技术进展现状近十年来，国内外故障诊断方法与技术的进展要紧集中在三个方面，一是故障诊断策略与模式的研究，如分布式监测诊断模式、基于internet的远程分布式监测诊断模式等；二是智能诊断方法与技术的研究，如基于行为的神经网络诊断方法、基于多智能体(即多代理)的诊断方法等；三是故障特征分

15、析与特征量提取的研究，如小波分析与时频分析方法的应用12。1.1.3 故障诊断方法按诊断方法的原理能够分为1) .频域诊断法应用频谱分析技术，根据频谱特征变化，判别机器的运行状态及故障形成的原因。2) .时域分析法应用时间序列模型及有关的特性函数，判别机器工况状态的变化。3) .统计分析法应用概率统计模型及其有关的特性函数，实现机器的工况状态监视与故障诊断。4) .非平稳信号分析法机械设备的测试信号常常是非平稳的，可应用Wigner分部、小变换与时一频分析等方法进行研究并提取特征量，判别故障性质。.信息理论分析法应用基于信息理论建立的某些特性函数，如KUlLbaCk信息数、J散度等机器运行过程中的变化，进行机器的工况状态分析与故障诊断。6).人工智能方法如模式识别、人工神经网络、专家系统等。由于人工智能技术的进展而提出来的诊断方法。随着计算机与网络技术的进展，分布式人工智能方法的提出，近年来又提出多代理协作诊断方法等【2】。1.2专家系统的进展专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识与解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说，专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术与计算机技术，根据某领域一个或者多个专家提供的知识与经验，进行推理与推断，模拟人类专家的决策