谢少俊

摘要：随着中国科学技术的不断创新和发展，目前的机电一体化设备已经在越来越多的行业中得到了理想的应用，并且确实显示出了强大的价值效益，但由于机电一体化设备本身的复杂性容易出现问题，相应维护过程的难度也相对较大。在此基础上，做好机电一体化设备管理中的故障诊断是必不可少的。应依靠更先进的故障诊断技术，准确理解和掌握机电一体化设备的故障，为后续维修提供依据。

关键词：机电一体化设备;故障;诊断技术

引言：机电一体化是将机械技术、电子技术、信息技术和传感器技术等有机结合，并且应用于实际生产活动。在工业领域，机电一体化设备应用广泛，不仅能提高生产效率，也能降低人力成本。然而在多种因素的干扰下，设备运行期间可能发生故障，必须采用科学的诊断技术进行检修。以下结合个人工作实践，探讨了故障诊断技术在机电一体化设备中的应用。

1. 机电一体化设备的结构组成和故障特点

1.1结构组成

机电一体化设备，主要是由设备层、控制层组成。其中，设备层是将计算机、高层PLC、低层阀门、传感器和拖动设备等连接成一个整体。随着现场总线技术的发展，机电一体化设备会出现多种网络结构，象树形、环形、星形等。控制层是采用I/O网络、统一对等通信网络，对网络进行及时控制。以控制网为例，可对离散、运动、过程、传动等进行控制，不但能多通道传输数据，还具有特殊的控制算法。通过比较有苛求时间的数据、没有苛求时间的数据，从而确定数据传输的优先权，实现数据信息的上传、下载、传输等需求。

1.2故障特点

机电设备故障具有随机性、瞬间性、离散性，其故障原因多样且复杂。具体到机电一体化设备中，故障特点如下：1）零部件多。从微观来看，机电一体化设备就是多个零件、多种技术的集合体，各个部件之间具有良好的衔接功能，才能满足运行需求。该类设备一旦发生故障，要想快速准确找到故障点的难度大，一是零件故障、元件失效比较常见，二是部分故障问题不明显。2）更新速度快。机电一体化是信息技术发展的产物，设备更新速度快，由于零件升级、旧技术淘汰，也会增加故障诊断和检修难度。如果工作人员自身的技术能力差，没有全面掌握故障诊断知识，也会影响诊断工作的开展。

2. 机电一体化设备的故障诊断

2.1机电一体化设备故障诊断流程

1）依据机电一体化设备各功能模块框架设计图，可对故障发生类型进行分析。若机电一体化设备设计故障风险较多，可通过故障树绘制进行故障现象逐层分析。除此之外，机电一体化设备维护人员也可利用白诊断法、故障树分析法、压力检测诊断法、时域模型分析法等方法进行诊断分析。2）在具体诊断阶段，依据机械结构直观性特点，若遇到变形、卡死等较为直观故障，机电一体化设备维护人员可以机械模块为入手点，从执行元件、驱动元件等模块，进行故障分层分析。3）若单一机械部分检测无法确定故障因素，机电一体化设备维护人员可依据先外后内、先主干后枝叶的原则。以部分零件及接口为要点，进行逐步分析。

2.2机电一体化设备常规故障诊断方法

故障指示及报警诊断、工件及机床损坏程度诊断、系统故障诊断等诊断方式，为机电一体化设备常规故障诊断模式。其中故障指示及报警诊断，主要利用高等级机电一体化设备内自诊断程序。即根据机电一体化控制屏幕上显示信息及系统自诊断规范，进行故障分析排除;工件及机床损坏程度诊断，主要是依据工件或机床故障发生后破坏情况，进行反面推理分析，确定故障源头;系统故障诊断主要是依据机电一体化设备运行特点。结合局部电气元件漂移性，进行多次试验论证，确定故障风险[1]。

2.3机电一体化设备故障诊断系统构建

依据XX机电一体化设备运行特点，可进行現代化故障诊断系统的构建。1）在一翻盖式仪器内，合理设置故障诊断主机、连接电缆、连接器、A/D板、I/O板等模块。2）XX机电一体化设备故障诊断系统主要是在机电一体化设备不同位置设置信号采集单元。以专家系统判定的方式，对采集信号进行分析处理。具体故障诊断单元主要包括27.0V地诊断、液体摆诊断、液压系统诊断、电缆及轴角编码器诊断等。其中27.0V地诊断主要利用A/D板，结合继电器板数据，设定某一时刻某一点为正27.0V信号。随后构建以继电器板为核心的调理电路。同时在A/D输入端增设稳压二极管;液体摆诊断主要依据机电一体化设备水平度变化，设定电压为8.6V，采用A/D板直接检测液体摆电压变化;液压系统诊断主要是针对某一需诊断液压元件，在其出油口位置、进油口位置。以串联的方式，设置一压力传感器。通过压力传感器测量结果分析，可获得准确的故障信息;电缆及轴角编码器诊断，主要针对机电一体化设备短路、断路故障特点。利用I/O板，及时确定故障信息及位置。3）依据机电一体化设备控制系统运行要求，在机电一体化设备故障诊断系统软件设置阶段，可依据系统通用性、可扩展性、数据流思想、人机交互、标准数据库等原则，进行知识库、推理模块、人机交互模块、综合数据库等模块合理设置[2]。

3. 机电一体化设备故障诊断技术的未来发展

3.1网络发展方向

在未来机电一体化设备故障诊断技术的创新中，互联网技术的应用是一个重要方向。随着Internet技术在相应故障诊断过程中的引入和应用，远程辅助功能得到更好的体现和更好的改善。机电一体化设备故障诊断的便利性。由于当前机电一体化设备运行中存在一些高风险环节，如果该环节的故障诊断分析进入现场，则容易发生安全事故。虽然有一些远程故障诊断技术，但如果有互联网技术辅助，不可避免地会显示出更大的便利性，对故障诊断和维护人员的影响更大。

3.2智能化发展方向

随着人工智能技术的不断发展，人工智能专家系统的应用也在故障诊断中显示出很强的价值，特别是面对日益复杂的机电设备故障诊断要求。智能技术可以提高其便利性和效率，同时降低人员故障排除的难度。当然，对于一些复杂的故障问题，依靠人工智能系统也容易出现一些遗漏或误判问题。需要与故障诊断分析结合，以验证并逐步升级人工智能系统，以确保它更适合机电一体化设备。

3.3传感器改进

对于机电一体化设备故障诊断技术的创新发展，由于对故障诊断中获得的各种信息参数有较高的要求，有必要关注各类传感器进行有效的创新和改进，以确保传感器能够更加准确可靠的信息数据。例如，温度，振动，湿度和距离等传感器需要进行深入研究，以了解当前的问题和缺陷，然后有目的地进行改进，为故障诊断的准确性奠定基础[3]。

结论：

简而言之，虽然目前经济的快速发展给机电一体化带来空前的机会，但也面临非常大的挑战。如何有效维护机电一体化设备，是目前故障诊断技术的重要议题。针对这一议题，给出故障诊断技术的相关分析，并详细介绍机电一体化设备的故障特点。另外，根据自身生产工作的实际经验，简要分析在实际设备故障诊断中需要注意的问题，为机电一体化设备的安全生产提供理论依据。

参考文献：

[1]张力，严卫国.机电一体化设备的故障维修特点及可靠性研究[J].湖北农机化，2018（5）：27.

[2]缪林和.煤矿机电设备技术故障及对策[J].中国设备工程，2018（21）：46-47.

[3]邓九才.故障诊断技术在机电设备维修中的运用[J].军民两用技术与产品，2018（22）：98.