柔性制造系统的故障诊断系统设计赵中敏(淮海工学院工程训练中心，222005)摘要：分析FMS的特点及其故障诊断的怵I难性；在对系统的总体设计思想进行剖析斤，得到诊断系统总体模型结构；根据FMS故障诊断的任务和耍求，对齐子系统或模块从功能上进一步分解，最后对监测与诊断子系统硬件结构进行构建；同时结合CIMS及FMS的发展趋势，说明了新一•代故障诊断系统应当坚持以“软”促破、基于多Agent的智能集成及网络化远程服务的原则。在综合大量文献的基础上，指出当前研究工作的特点和已有研究存在的主要问题。对今后的发展进行了展望。关键词：柔性制造系统；故障诊断系统设计；模型；智能诊断系统中图分类号：TG659；TG502.7文献标识码：B文章编号：1004-0420(2008)04-0026-041・1柔性制造系统(FMS)作为一类复杂的机电系统，其复朵程度、行为状态和工作环境等都与传统的制造系统有很大不同，比较明显的是：a.FMS是对多个界质系统在功能及结构上的有机集成，属于复朵人系统；b.系统强调高度门动化，智能程度要求较高；c.相对于自动化生产线，系统的动态行为更加复杂，刚性控制减弱，柔性更加明显；d.系统具有容错控制，当某一子设备或子系统发生故障时，系统的运行过程控制(即调度)可以重构，以保证系统整体功能的不失性；e.单一设备或系统的口身行为或故障不再局限于其口身范围内，常常会影响在功能或地域上相关、相连的设备或系统；1.2FMS系统所具有上述特点，导致其故障诊断不仅有一般设备诊断的特点，而且表现得更复杂、更特殊。a.FMS的高度柔性，必然要求系统内部的髙度灵活性和运行模式的多样性，负面的影响是增人了系统的不确定因素和在模式转换过程中故障发生的高可能性；b.系统设备多样、复杂，加工以柔性多任务为目标，加工类型、过程、工况多样,因此，难以全面搜集各种正常与异常状态的先验样木和模式样本，即诊断知识获取困难；c.过程状态及故障的断续性、突发性、模糊性、关联性及时变性更加明显，致使故障征兆信息、设备状态信息的获取比较困难，故障的快速定位难度更大；d.加工设备各部件间的动态联动性、离散性致使故障的传播性、故障源的分散性更加明显；e.工件尺寸甚至误操作等随机干扰因素彩响加人，使诊断系统的误诊、漏诊的可能性更人，诊断推理的精确性、结论的可信度都有所下降；f・加工过程中信息量大而繁朵，适合于监控、诊断与预警的信息资源需要挖掘，对监控策略、故障特征提取、诊断知识库管理等环节提岀了挑战；g.FMS在运行过程中，更多情况下是缺乏人员的现场监视，因此，故障难以早期发现；对现场故障的瞬时信息，特别是感官信息就往往无法捕捉，而此类信息对故障的快速定位（推理）是极有价值的。从实际的应用來看，诊断对象的复杂度增加，可能导致诊断系统的复杂度呈儿何指数性增长。从多家FMS研究及应用单位的实际应用情况看，FMS的运行故障频发，且现有的诊断系统难以应付多种复杂的故障快速定位要求。2系统的总体设计2.1系统的设计思想FMS的故障通常包括结构故障、运动故障、加工过程（即工况）故障或状度界常，以及NC故障等。如何识别与诊断这些故障是FMS故障诊断系统设计的根本岀发点。由于结构上的故障已由机床厂家给予充分考虑，这种故障相对来说是比较少的，因此在诊断系统的设计过程中只需考虑较为常见的后儿种故障。FMS是由若干个相互联系乂相对独立的模块组成的，通过由模块执行具体的动作来支持整个系统的功能。设备运动故障的表现形式是某一模块的某一动作没有完成。具体地说，是某一NC命令没有执行完。这类故障可以用设备内部的一些运动状度信号定位到一个大致的位置。进一步的诊断还要借助加工过程状态等其它可用的诊断信息。设备加工过程故障或状态异常诊断只需用监测到的加工状态信息即可完成。这些异常的加工过程信息不仅可以用來预测早期故障，以便及时采取措施,避免将來重大事故的发生，而且往往是导致设备运动故障的直接原因，可为进一步确诊运动故障提供参考依据。此外，由于FMS的工况变化频繁，对设备加工过程状态的分析、判断在很大程度上依赖于工况的变化情况，而工况的变化情况乂可通过对设备运动状态的分析來得到。因此，...