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1引言

目前我國有180余家卷煙廠，它們大多 數(shù)使用了國外八十年代中期和九十年代初的 進(jìn)口卷煙設(shè)備,這些設(shè)備具有較高的自動化 程度和機(jī)電一俺化技術(shù).然而，在實(shí)際使用中 發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代卷煙&備雖然采用了先進(jìn)技術(shù)，但 在我國使用的效率并不高。究其原因，除操作 維修人員素質(zhì)及管理水平等因素的影響外， 主要是設(shè)備故障發(fā)生率較高以及排除故障時 間較長等原故，尤其是當(dāng)代卷煙設(shè)備，集機(jī) 城、電子、氣動、液壓等技術(shù)于一體，當(dāng)它發(fā)生 故障時，往往很難在短時間內(nèi)憑其個人經(jīng)驗 或簡單儀器査找出故障源，這必然導(dǎo)致排除 故障時間延裕，降低了設(shè)備有效作業(yè)率。卷煙包裝機(jī)是從意大利某公司引進(jìn)的具有八十年代中期國際先進(jìn)水平 的卷煙設(shè)備，它是l種從結(jié)構(gòu)到功能都十分 復(fù)雜的大型設(shè)備，有上萬個零部件，系統(tǒng)各部 分在結(jié)構(gòu)上相互聯(lián)系，在功能上相互作用，在 故障上相互傳遞,致使某局部微小的變化都 將會導(dǎo)致系統(tǒng)故障而且這種故障的發(fā)生、發(fā) 展及傳播都十分復(fù)雜，對其診斷也是很困應(yīng)、 的,特別對一些不具備豐富維修經(jīng)驗的人員 來說，往往是束手無策。為幫飢維修人員能在實(shí)際生產(chǎn)中及時診斷和排除故障，我們進(jìn)行了包裝機(jī)故障智能診斷系統(tǒng) 的研究,該系統(tǒng)以計算機(jī)為核心，以傳感器和 接口電路為基礎(chǔ)，綜合利用各專家知識和經(jīng) 驗，采用數(shù)據(jù)與知識相結(jié)合的智能診斷方法 對包裝機(jī)故障進(jìn)行診斷。

2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

包裝機(jī)故障智能診斷專 家系統(tǒng)硬件由下位機(jī)和上位機(jī)兩級CPU構(gòu) 成，下位機(jī)以8031單片機(jī)為核心，上位機(jī)為 80386工業(yè)控制計算機(jī)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示，它可分為傳感器子系統(tǒng).信號釆集處理 子系統(tǒng)，典型故障報警子系藐,計算機(jī)子系統(tǒng) 等部分•

傳感器子系統(tǒng)是包裝機(jī)與智能故 障診斷專家系統(tǒng)的接口 .它由多個傳惑器組 成，實(shí)現(xiàn)對包裝機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號的檢測與轉(zhuǎn) 換，它是智能診斷系統(tǒng)獲取設(shè)備狀態(tài)信號的 主要裝置。它本身工作的可靠性和所提供的 狀態(tài)信息正確與否，關(guān)系到診斷系統(tǒng)對故障 診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性.因此，在設(shè)計恃 感器子系統(tǒng)時，首先應(yīng)該考慮盡可能全面地 獲取反映包裝機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的特 征信號;其次使傳感器子系統(tǒng)具有較高的可
靠性.確保對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號的轉(zhuǎn)換不失 真;另外還需考慮信號檢測和傳感器安裝的 難易程度。由于60脆包裝機(jī)機(jī)電一體化程度 校高，自身已裝有一些傳感器.設(shè)計時可充分 利用其自身已有傳感器所檢測的設(shè)備運(yùn)行信 號，同時根據(jù)實(shí)際需要，増設(shè)了 一些傳感器, 以便獲取其自身不能檢測而智能診斷專家系 統(tǒng)所必須的狀態(tài)信號，以確保診斷專家系統(tǒng) 能獲取足夠的反映包裝機(jī)故 障特征的信息

入通道是對其信號進(jìn)行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)的讀取和處理，并根據(jù)處理的結(jié)果，把一些典換’對數(shù)字式或開關(guān)式傳感器，輸入通道是對 其信號進(jìn)行整形、隔離和抗干擾。8031單片 機(jī)在外圍電路配合下，完成對輸入通道數(shù)據(jù)
型故障送到輸出通道進(jìn)行聲光報警。輸出通 道將6031送出的典型故矇信號進(jìn)行隔離和功率放大.驅(qū)動聲光報警器。串行通訊接口將8031串行通道輸出的信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,，使 其滿足串行通訊要求，與STD電平相匹配， 保證其可靠通訊。

典型故障指示報警子系統(tǒng)是對包 裝機(jī)十余種典型故障進(jìn)行聲光報警指示。，硬 件上主要由蜂鳴器和24V指示燈，固態(tài)繼電 器等組成，通過不同指示燈表示不同類型故 障,通過蜂鳴器以聲音信號提醒操作者應(yīng)該 釆取的相應(yīng)措施。

計算機(jī)子系統(tǒng)是智能故障診斷專家系統(tǒng) 的核心，它既要完成對設(shè)備狀態(tài)信號的分析、 處理,又要對專家知識進(jìn)行存儲，完成對設(shè)備 故障進(jìn)行推理、診斷、解釋等工作•在破件上 以80386 CFU為主機(jī)，配有4兆內(nèi)存，一個 軟盤驅(qū)動器和100兆硬盤以及健盤、打印機(jī) 和顯示器。其中健盤和顯示器是人機(jī)接口不 可缺少的硬件設(shè)備.可通過對鍵盤的操作實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話,將專家知識輸入到系統(tǒng),或?qū)⒃\ 斷結(jié)果及其解釋和對故雎處理的方法由 CRT進(jìn)行顯示或由打印機(jī)進(jìn)行打印輸出.

3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

包裝機(jī)故障診斷專家 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示，它由數(shù)據(jù)采樣 模塊、集成知識庫、故障診斷模塊和故障分析 與處理模塊構(gòu)成.

數(shù)據(jù)釆集處理模塊在下位機(jī)硬件的配合 下首先，以包裝機(jī)為診斷目標(biāo)進(jìn)行診 斷信號的選擇和設(shè)置，并對相應(yīng)的狀態(tài)信號進(jìn)行采樣、數(shù)字濾波和分析運(yùn)算，從中提取特 證信息，一方面將處理的信息數(shù)值傳輸給上 位枷進(jìn)行故障診斷，另一方面若該特征信息 包含典型故障信號則將它同時輸岀到典型故障監(jiān)測報警子系統(tǒng)，給予指示報警.

集成知識庫是診斷專家系統(tǒng)的重要組成 部分，它由靜態(tài)知識庫、動態(tài)知識岸和元知識 庫組成.靜態(tài)知識庫存放由領(lǐng)域?qū)＜覍υO(shè)備 故障進(jìn)行總結(jié)、歸類而獲得的故障知識1動悉 知識岸一方面包含包裝機(jī)運(yùn)行狀態(tài)特征數(shù)據(jù)，另一方面接收知識診斷系統(tǒng)在診 斷過程中由專家從人機(jī)接口輸入診斷知識 （專家干預(yù)知識）】元知識庫存放控制推理的 策略知識，用于控制推理機(jī)工作方式J動態(tài)黑 板用于記錄故障推理診斷的中間結(jié)果和診斷