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數控係統軟件（jiàn）可（kě）靠性設（shè）計與故障分析技術

2018-3-1 來（lái）源（yuán）：蘭州（zhōu）石化職業技術學院作者：馬（mǎ）延斌

摘要：分析數控機床運行故障，研究故障定位技術（shù），可以快速修複機床，減少停車時（shí）間（jiān），同樣有助於提高生產效率（lǜ），減少損失。

關鍵詞：數控係統；軟件（jiàn）可靠性；故障分析

引言

對於數控機（jī）床，硬件部分越來越完善，同時（shí）由於生產工藝複雜化，數控機床功能（néng）多（duō）樣化，對軟件係統的要求越來越高，既要功能滿（mǎn）足生產（chǎn）需要，還要保證（zhèng）軟件程序運行平穩快（kuài）速，少發故（gù）障，因此研究（jiū）數控係（xì）統（tǒng）軟件的可靠性、減少故障發生率，變的越來（lái）越重要。

1 、軟件可靠性設計

軟件是數控係統的大腦和神經，數控係統的運行水平取決於軟件的可靠性和穩定性。研究數控係統的可靠性，需要研究以下幾個方麵。

1.1 開發的可靠性

1）開（kāi）發軟件的管理可靠性；源代碼作為軟件的靈魂，需（xū）要專業的管理工具（jù）。要按照項目分類管理，授權要分級別和層次，不同的管（guǎn）理（lǐ）人員（yuán）有不同權限（xiàn）的責任，必要時引進專業工具對其進行管理，做（zuò）到（dào）管理清（qīng）晰、責任可追溯、修改有（yǒu）記錄、設計可重現，真正做到軟件使用有（yǒu）可控性，軟（ruǎn）件設計有可靠性。

2）使用（yòng）軟件的管理可靠性；軟件設計開發完畢，將進入實用階段。如要保障軟件安裝正確，參數（shù）調試準確（què），需要製定專用的軟件使（shǐ）用標準文件，將安裝、調試步驟準確無誤的表達出來。在軟件的管理（lǐ）方（fāng）麵，需（xū）要製定專業的版本（běn）號，以區分不同數控軟件（jiàn）的類型、功能。並且將這些版本號明確表現出來，達到可視化，以方便工程師快（kuài）速地維修、檢查，比如在顯示屏將軟件的基本信息顯示出來，便於維護和管理[1]。

1.2 設計的標準化

1）規範設計流程（chéng）和設計製度。管理人員（yuán）要熟知軟件開發的基本設計流程：軟件設計、軟件編碼、軟（ruǎn）件（jiàn）測試、軟件修改、軟（ruǎn）件發行和軟件維護。管理人員要針對這六大基本環節，研究設計管理方法、形（xíng）成（chéng）書麵文件和上牆製度，以此來約束工程師和（hé）管理人員的行為。基本環節的關係如圖 1。

圖 1 軟件設計與管理製度（dù）流程簡圖

2）模（mó）塊化設計規範化。模塊具有微係（xì）統化（huà）特點，一個模塊（kuài）就是一個獨立的結構，該結構需要依據實際應用環境（jìng）進行（háng）功能設計，所（suǒ）以在模（mó）塊內部需要規範（fàn）該模（mó）塊的程序代碼或者數據，這（zhè）是模塊內部（bù）環境的要求。在模塊設計方麵要詳細編碼數（shù）據（jù）結構、數（shù）據流，保證模塊內部運行流暢。

模（mó）塊的外部特（tè）征主要（yào）指該模塊與外部環境的接口（kǒu），使（shǐ）得模塊接入大係統（tǒng），接口環境包（bāo）含參數的輸入和（hé）輸出（chū）口，調試方式和全（quán）局變量，所以模塊設計要做到準確、穩定和可靠，采用標準化技術。

3）編碼（mǎ）規則一致性。軟件需（xū）要工程（chéng）師介入修正（zhèng）。軟件首先要做到具有可（kě）讀（dú）性，為了能使非專業（yè）的使用人員做（zuò）到能讀懂，能維護（hù），軟件參數（代碼）要簡單易讀、清（qīng）晰易懂。

1.3 軟件智能化設計

容錯在實際應用中（zhōng），數控係統經（jīng）常發生係統性故障（zhàng），或發生非專業人員進行的非正常操作。在充分考慮軟件係統標準化的條件下，要使係統具（jù）有辨別錯誤操作的能力，即保障數控係（xì）統的容錯糾錯（cuò）能（néng）力，維持運行穩定性。

1）軟件（jiàn）功（gōng）能自保性；權限的約束是保障係統軟（ruǎn）件參（cān）數穩定性的外在因（yīn）素，軟件係統生產廠家具有最高權限，可以對係統軟（ruǎn）件（jiàn）做全麵的修改、糾正和刪除等；機床生產（chǎn）廠家次之，隻能有修（xiū）改、糾（jiū）正（zhèng）與硬件相連接的部分權限；用戶的權（quán）限居末，隻能（néng）修（xiū）改、糾正少部分參數。分級權限避免了低權限的非專業人員的錯（cuò）誤操（cāo）作（zuò）帶（dài）來（lái）的（de）破壞性參數修改。

2）軟件操（cāo）作自保性；設計者要預見（jiàn）更多（duō）的操作性（xìng）失誤、錯（cuò）誤，在錯誤操作（zuò）發（fā）生時，要避免數控機床的異常動作、停機等故障。在設計係統（tǒng）軟件時，可以采用多層次保護方式，避免錯誤操作帶來的硬件損壞[2]。

2 、故障定位技術

在數控係（xì）統生產過程中，設計者可設（shè）置軟件係統的擴展組件。在係統運行過程中，命令控製係統通過（guò）語義載入和語義感知使擴展組件發現係統（tǒng）組件的異常狀況，即擴展組件為係統組件的故障監控器和故障記錄儀。當檢測出故障原因，則通（tōng）過相似路徑算法生成失效路徑的相似路徑集，比對得（dé）到可（kě）行路徑，構建成功的相似路勁。建立基於最小二乘支持向（xiàng）量機的代碼懷疑度計算模型（xíng），定位故（gù）障，使故障的查看與排除可視化。

3 、結（jié）語

數控係統軟件的複雜性，不可視性，決定了軟件係統需要（yào）做到在設（shè）計完善，細節周到，不論從人員管理和權限分類（lèi），做到有章可循、有度可查。同（tóng）時在故障分析與排查技術方麵，做到及時、準確和可排除性，使係統軟件的運（yùn）行可靠性得（dé）到全方位的保障。

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