本發(fā)明屬于故障檢測領(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，機械化生產(chǎn)已經(jīng)深入到各行各業(yè)當中，其中包裝工業(yè)也已經(jīng)實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)。包裝機械可以利用機械直接將產(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)大大簡化，不過其中主要包裝工序，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)加工過程中不可或缺的重要裝備。浙江省政府大力支持推進現(xiàn)代裝備制造業(yè)發(fā)展工作，推進產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級，用機器取代手工操作。隨著包裝機械技術(shù)的發(fā)展，包裝機械正向自動、高速、智能方向發(fā)展，近幾年來也開始采用機電光液氣綜合技術(shù)、微電子技術(shù)、電子計算機技術(shù)、機器人技術(shù)等高新技術(shù)來控制整個生產(chǎn)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的手工包裝加工方式僅有的優(yōu)勢即勞動力廉價已逐漸喪失，而劣勢造成的影響越來越大，如重袋包裝勞動強度變大、產(chǎn)品包裝的定標定量要求不達標、食品包裝對生產(chǎn)規(guī)范方面的要求高、產(chǎn)品包裝生產(chǎn)帶來的環(huán)境污染嚴重等問題是手工包裝生產(chǎn)中常出現(xiàn)的問題。所以，上述問題應(yīng)當利用智能化包裝生產(chǎn)線集成控制技術(shù)來解決。
包裝機械智能化是包裝類企業(yè)實施智能制造的核心，投資大、生產(chǎn)效率高、效益顯著。因此，必須智能化程度加強對包裝機械的保養(yǎng)與維護，以保障設(shè)備的正常運行。對包裝機械進行故障診斷意義可以理解為：
(1)能及時地、正確地對各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，預防或消除故障，對包裝機械的運行進行必要的指導，提高包裝機械的可靠性、安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平、。
(2)保證包裝機械發(fā)揮最大的設(shè)計能力，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，延長服役期限和使用壽命，降低包裝機械全壽命周期費用。
(3)通過檢測監(jiān)視、故障分析、性能評估等，為設(shè)備結(jié)構(gòu)修改、優(yōu)化設(shè)計、合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)和信息。
針對包裝機械，目前企業(yè)主要采用預防性維護、事后維護、預知維護、狀態(tài)監(jiān)控維護、改善維護、維護預防等方式開展工作，普遍存在維護難度大、成本高、效率低等問題，據(jù)我們對浙江省包裝、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，與單臺裝備相比，平均維護時間提高35％、維護成本增加30％。究其原因，由于包裝機械集機、電、液、控、通訊、傳感、數(shù)據(jù)、軟件等于一體，涉及機械、人工智能、電子、通訊、信息等多個領(lǐng)域，故障模式及特性多樣、復雜，且運行過程動態(tài)、多變，而企業(yè)仍然采用以傳統(tǒng)的診斷與維護理論和方法來確定，沒有從系統(tǒng)的角度全面考慮信息、通訊、網(wǎng)絡(luò)、軟件、人工智能、管理等多學科因素，缺乏科學、合理的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的理論和方法。包裝生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)復雜，目前針對設(shè)備的故障診斷方法存在以下問題：①沒有從運行狀態(tài)數(shù)據(jù)出發(fā)，對設(shè)備的各個部件的運行狀態(tài)進行分析；②技術(shù)門檻高，維護成本高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對上述現(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)明是通過如下技術(shù)方案實現(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)備運行過程中產(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)是指過去某一特定時間段內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障時，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個故障名稱和n個故障特征；故障名稱是指設(shè)備失去設(shè)計的功能或者功能降低的事件的命名，每一個故障名稱對應(yīng)一個故障編號，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)生故障時或故障發(fā)生前引起的設(shè)備電流、電壓、轉(zhuǎn)矩等可檢測信號或者可以觀察的現(xiàn)象，每個故障特征對應(yīng)一個特征編號，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)備運行過程中產(chǎn)生的動態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)；所述動態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)是指設(shè)備運行過程中正在產(chǎn)生的與故障特征相對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；若采集數(shù)據(jù)的同時，發(fā)生設(shè)備故障，則進入步驟(4)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(5)；
(4)將當前的所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與特征數(shù)據(jù)庫中的所有故障特征進行比對，若相同，則將比對特征矩陣akt的對應(yīng)位標記為1；否則，標記為0；比對結(jié)束后，獲得比對特征矩陣akt；
判斷比對特征矩陣akt是否與特征矩陣集合m中的一個特征矩陣ak相同，若相同，則特征矩陣ak所對應(yīng)的故障名稱nk即為當前故障名稱；若不同，則該故障為未知故障；轉(zhuǎn)入步驟(6)；
(5)將當前的所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與特征數(shù)據(jù)庫中的所有故障特征進行比對，得到當前狀態(tài)下具有的故障特征ft；采用故障樹分析法分析故障特征ft，獲得故障特征ft可能導致的故障集合。
(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行狀態(tài)數(shù)據(jù)出發(fā)，對設(shè)備的各個部件的歷史運行狀態(tài)和當前運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行分析，可以實時判斷出故障類型，并且可以方便的預測未來可能發(fā)生的故障。該故障診斷方法技術(shù)門檻不高，維護成本低，對提高包裝機械的運行可靠性，對推動包裝機械智能化的發(fā)展具有重要的意義。
附圖說明
圖1為故障名稱與故障特征對應(yīng)關(guān)系圖；
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
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)線中的伺服電動機的故障診斷為例進行說明，其具體包括如下步驟：
(1)采集包裝生產(chǎn)線的伺服電動機運行過程中產(chǎn)生的靜態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)；所有故障名稱，以及其對應(yīng)的故障編號如下：
所有故障特征以及特征編號如下：
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的對應(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)備運行過程中產(chǎn)生的動態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)；所述動態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)是指設(shè)備運行過程中正在產(chǎn)生的與故障特征相對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；若采集數(shù)據(jù)的同時，發(fā)生設(shè)備故障，則進入步驟(4)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(5)；
(4)將當前的所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與特征數(shù)據(jù)庫中的所有故障特征進行比對，若相同，則將比對特征矩陣akt的對應(yīng)位標記為1；否則，標記為0；比對結(jié)束后，獲得比對特征矩陣akt；
判斷比對特征矩陣akt是否與特征矩陣集合m中的一個特征矩陣ak相同，若相同，則特征矩陣ak所對應(yīng)的故障名稱nk即為當前故障名稱；若不同，則該故障為未知故障；轉(zhuǎn)入步驟(6)；
(5)將當前的所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與特征數(shù)據(jù)庫中的所有故障特征進行比對，得到當前狀態(tài)下具有的故障特征ft；采用故障樹分析法分析故障特征ft，獲得故障特征ft可能導致的故障集合。
(6)故障診斷結(jié)束。
本發(fā)明可改變?yōu)槎喾N方式對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不認為脫離本發(fā)明的范圍。所有這樣的對所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。