數(shù)控系統(tǒng)軟件可靠性設(shè)計與故障分析技術(shù)
2018-3-1 來源： 蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 作者：馬延斌
摘 要：分析數(shù)控機(jī)床運行故障，研究故障定位技術(shù)，可以快速修復(fù)機(jī)床，減少停車時間，同樣有助于提高生產(chǎn)效率，減少損失。
關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)；軟件可靠性；故障分析
引言
對于數(shù)控機(jī)床，硬件部分越來越完善，同時由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，數(shù)控機(jī)床功能多樣化，對軟件系統(tǒng)的要求越來越高，既要功能滿足生產(chǎn)需要，還要保證軟件程序運行平穩(wěn)快速，少發(fā)故障，因此研究數(shù)控系統(tǒng)軟件的可靠性、減少故障發(fā)生率，變的越來越重要。
1 、 軟件可靠性設(shè)計
軟件是數(shù)控系統(tǒng)的大腦和神經(jīng)，數(shù)控系統(tǒng)的運行水平取決于軟件的可靠性和穩(wěn)定性。研究數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，需要研究以下幾個方面。
1.1 開發(fā)的可靠性
1）開發(fā)軟件的管理可靠性；源代碼作為軟件的靈魂，需要專業(yè)的管理工具。要按照項目分類管理，授權(quán)要分級別和層次，不同的管理人員有不同權(quán)限的責(zé)任，必要時引進(jìn)專業(yè)工具對其進(jìn)行管理，做到管理清晰、責(zé)任可追溯、修改有記錄、設(shè)計可重現(xiàn)，真正做到軟件使用有可控性，軟件設(shè)計有可靠性。
2）使用軟件的管理可靠性；軟件設(shè)計開發(fā)完畢，將進(jìn)入實用階段。如要保障軟件安裝正確，參數(shù)調(diào)試準(zhǔn)確，需要制定專用的軟件使用標(biāo)準(zhǔn)文件，將安裝、調(diào)試步驟準(zhǔn)確無誤的表達(dá)出來。在軟件的管理方面，需要制定專業(yè)的版本號，以區(qū)分不同數(shù)控軟件的類型、功能。并且將這些版本號明確表現(xiàn)出來，達(dá)到可視化，以方便工程師快速地維修、檢查，比如在顯示屏將軟件的基本信息顯示出來，便于維護(hù)和管理[1]。
1.2 設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化
1）規(guī)范設(shè)計流程和設(shè)計制度。管理人員要熟知軟件開發(fā)的基本設(shè)計流程：軟件設(shè)計、軟件編碼、軟件測試、軟件修改、軟件發(fā)行和軟件維護(hù)。管理人員要針對這六大基本環(huán)節(jié)，研究設(shè)計管理方法、形成書面文件和上墻制度，以此來約束工程師和管理人員的行為。基本環(huán)節(jié)的關(guān)系如圖 1。
圖 1 軟件設(shè)計與管理制度流程簡圖
2）模塊化設(shè)計規(guī)范化。模塊具有微系統(tǒng)化特點，一個模塊就是一個獨立的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)需要依據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行功能設(shè)計，所以在模塊內(nèi)部需要規(guī)范該模塊的程序代碼或者數(shù)據(jù)，這是模塊內(nèi)部環(huán)境的要求。在模塊設(shè)計方面要詳細(xì)編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流，保證模塊內(nèi)部運行流暢。
模塊的外部特征主要指該模塊與外部環(huán)境的接口，使得模塊接入大系統(tǒng)，接口環(huán)境包含參數(shù)的輸入和輸出口，調(diào)試方式和全局變量，所以模塊設(shè)計要做到準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠，采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。
3）編碼規(guī)則一致性。軟件需要工程師介入修正。軟件首先要做到具有可讀性，為了能使非專業(yè)的使用人員做到能讀懂，能維護(hù)，軟件參數(shù)（代碼）要簡單易讀、清晰易懂。
1.3 軟件智能化設(shè)計
容錯在實際應(yīng)用中，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生系統(tǒng)性故障，或發(fā)生非專業(yè)人員進(jìn)行的非正常操作。在充分考慮軟件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的條件下，要使系統(tǒng)具有辨別錯誤操作的能力，即保障數(shù)控系統(tǒng)的容錯糾錯能力，維持運行穩(wěn)定性。
1）軟件功能自保性；權(quán)限的約束是保障系統(tǒng)軟件參數(shù)穩(wěn)定性的外在因素，軟件系統(tǒng)生產(chǎn)廠家具有最高權(quán)限，可以對系統(tǒng)軟件做全面的修改、糾正和刪除等；機(jī)床生產(chǎn)廠家次之，只能有修改、糾正與硬件相連接的部分權(quán)限；用戶的權(quán)限居末，只能修改、糾正少部分參數(shù)。分級權(quán)限避免了低權(quán)限的非專業(yè)人員的錯誤操作帶來的破壞性參數(shù)修改。
2）軟件操作自保性；設(shè)計者要預(yù)見更多的操作性失誤、錯誤，在錯誤操作發(fā)生時，要避免數(shù)控機(jī)床的異常動作、停機(jī)等故障。在設(shè)計系統(tǒng)軟件時，可以采用多層次保護(hù)方式，避免錯誤操作帶來的硬件損壞[2]。
2 、故障定位技術(shù)
在數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)過程中，設(shè)計者可設(shè)置軟件系統(tǒng)的擴(kuò)展組件。在系統(tǒng)運行過程中，命令控制系統(tǒng)通過語義載入和語義感知使擴(kuò)展組件發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)組件的異常狀況，即擴(kuò)展組件為系統(tǒng)組件的故障監(jiān)控器和故障記錄儀。當(dāng)檢測出故障原因，則通過相似路徑算法生成失效路徑的相似路徑集，比對得到可行路徑，構(gòu)建成功的相似路勁。建立基于最小二乘支持向量機(jī)的代碼懷疑度計算模型，定位故障，使故障的查看與排除可視化。
3 、結(jié)語
數(shù)控系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性，不可視性，決定了軟件系統(tǒng)需要做到在設(shè)計完善，細(xì)節(jié)周到，不論從人員管理和權(quán)限分類，做到有章可循、有度可查。同時在故障分析與排查技術(shù)方面，做到及時、準(zhǔn)確和可排除性，使系統(tǒng)軟件的運行可靠性得到全方位的保障。
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